1、 中国矿业大学徐海学院 本科生毕业设 计 姓 名： 学 号 ： 学 院： 中国矿业大学徐海学院 专 业： 热能与动力工程 设计题目： 50MW 波纹管汽水换热器的设计 专 题： 指导教师： 职 称： 2015 年 6 月 徐州 中国矿业大学徐海学院毕业设计任务书 专业年级 学号 学生姓名 任 务 下 达 日期 ： 2014 年 12 月 20日 毕业设计日期： 2015 年 1 月 20 日至 2015 年 6 月 10日 毕业设计题目： 50MW 波 纹管汽水换热器的设计 毕业设计专题题目： 毕业设计主要内容和要求： 内容：本课题以 50MW 波纹管壳式汽 -水换热器的设计为主要内容。从换
2、热器的设计选型、热力计算、水力计算以及强度校核方面设计一 台 50MW 的波纹管壳式汽水换热器。 要求： 1、在本文设计过程中，搜集、查阅大量的中外文书目、文献等， 并对这些资料进行分析和综合，完成一定量外文翻译； 2、在此基础上，完成对波纹管换热器的设计、计算及校核； 3、绘制所设计的波纹管换热器的结构图及相 关的零件图； 4、形成一万字以上的论文。 指导教师签字： 郑 重 声 明 本人所呈交的毕业设计，是在导师的指导下，独立进行研究所取得的成果。所有数据、图片资料真实可靠。尽我所知，除文中已经注明引用的内容外，本毕业设计的研究成果不包含他人享有著作权的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献
3、的其他个人和集体，均已在文中以明确的方式标明。本论文属于原创。本毕业设计的知识产权归属于培养单位。 本人签名： 日期： 中国矿业大学徐海学院毕业论文指导教师评阅书 指导教师评语 （基础理论及基本技能的掌握； 独立解决实际问题的能力； 研究内容的 理论依据和技术方法；取得的主要成果及创新点； 工作态度及工作量；总体评价及建议成绩；存在问题； 是否同意答辩等）： 成 绩： 指导教师签字： 年 月 日 中国 矿业大学徐海学院毕业设计评阅教师评阅书 评阅教师评语 （ 选题的意义； 基础理论及基本技能的掌握；综合运用所学知识解决实际问题的能力；工作量的大小；取得的主要成果及创新点；写作的规范程度；总体评
4、价及建议成绩；存在问题； 是否同意答辩等 ）： 成 绩： 评阅教师签字： 年 月 日 中国矿业大学徐海学院毕业设计答辩及 综合成绩 答 辩 情 况 提 出 问 题 回 答 问 题 正 确 基本 正确 有一般性错误 有原则性错误 没有 回答 答辩委员会评语及建议成绩： 答辩委员会主任签字： 年 月 日 学院领导小组综合评定成绩： 学院领导小组负责人： 年 月 日 摘 要 换热器是将热流体的部分热量传递给冷流体的设备，以实现不同温度流体间的热能传递，又称热交换器。换热器是实现化工生产过程中热量交换和传递不可或缺的设备。 自 70 年代爆发了能源危机，对传统换热器设备的强化研究逐渐兴起，换热器作为一
5、种传热设备，被广泛地应用于炼油、化工、轻工、制药及城市的集中供暖等领域，是工业生产中不可缺少的设备。特别是管壳式换热器约占全部换热器的 70%左右，它比较容易清洗，易损件易于更换，满足几乎所有的场合，包括特别低和特别高压力、温度、大的 温差，蒸发与凝结以及严重污染和具有腐蚀性流体的情况。而近年来出现的波纹管换热器早在 20 世纪 70 年代，就有人提出将波纹管作为换热管用于管壳式换热器上，波纹管换热器是在传统管壳式换热器的基础上，采用强化传热原理研制开发的一种高效设备。它不但继承了管壳式换热器的优点，克服了其缺点，还具有体积小、传热系数高、防垢的特点，具有很强的实用性，有更为广泛的应用领域，被
6、广泛应用于汽 -水、水 -水换热场合。 本文以波纹管为元件，对某集中供热工程中使用的波纹管汽 -水换热器进行了结构设计、选型，热力计算，流动计算以及强度校核。 关键词 ：换热器； 选型； 热力计算； 校核 ABSTRACT It is part of the heat exchanger heat transfer fluid to cold fluid equipment to achieve different temperature heat transfer fluid between, also known as heat exchangers. Heat exchanger dev
7、ice is to achieve the chemical production process of heat exchange and transfer essential. Since the 1970s, the energy crisis broke out, the traditional heat exchanger equipment to strengthen the research gradually on the rise, the heat exchanger as a heat transfer device, is widely used in oil refi
8、ning, chemical industry, light industry, pharmaceuticals and the citys central heating and other fields, it is indispensable in industrial production equipment. In particular, shell and tube heat exchanger accounts for about 70% of all heat exchanger, it is relatively easy to clean, easy to replace
9、wearing parts, meet almost all occasions, including the particularly low and extremely high pressure, temperature, large temperature difference, evaporation and condensation, and severe pollution and have the case of corrosive fluids. And in recent years the corrugated tube heat exchanger as early a
10、s the 1970s, it has been proposed to bellow as the heat transfer tubes for shell and tube heat exchanger, corrugated tube heat exchanger in the traditional shell and tube on the basis of heat, we used to strengthen the principle of a highly efficient heat transfer equipment developed. It not only in
11、herited the shell and tube heat exchanger advantages and overcome its shortcomings, but also has a small, heat transfer coefficient, scaling features, very practical, with a wider range of applications, it is widely applied to steam - water, water - water heat exchanger applications. In this paper,
12、corrugated tube element of a corrugated pipe steam for use in district heating project - water heat exchanger made structure design, selection, thermodynamic calculation, mobile computing and strength check. Keyword: Heat Exchanger; Selection; Thermodynamic; calculation Checking 目 录 1 绪论 1 1.1 前言 1
13、1.1.1 波纹管换热器的起源 1 1.1.2 波纹管换热器的现状 2 1.1.3 波纹管换热器的应用前景 2 1.2 波纹管换热器的特点 3 1.2.1 波纹管换热器的结构特点 3 1.2.2 波纹管换热器的传热特点 4 1.3 波纹管换热器的适用范围 8 1.4 波纹管的成型及结构 8 1.4.1 波纹管成型机制的研究 8 1.4.2 波纹换热管的波形确定 8 1.4.3 波纹换热管的结构及连接形式 8 1.5 波纹换热管的材料选用及设计研究进展 9 1.5.1 波纹管材料的选用 9 1.5.2 设计研究进展 10 2 设计任务及设计方案 11 2.1 设计参数与任务 11 2.2 设计方
14、案与操作条件 11 2.2.1 选择设备的形式 11 2.2.2 空间内流经的流体的要求 13 2.2.3 选择流体流动方向 13 3 热力计算 14 3.1 热量的分配计算 14 3.2 计算平均温差 17 4 换热面积的计算与管程结构的设计 19 4.1 换热面的估算 19 4.1.1 换热面积的初步估算 19 4.1.2 设计单波距波纹管的结构以及传热面积的计算 19 4.2 管程布管方式的选取 23 4.3 设计管箱的接管 26 4.3.1 设计 接管尺寸 26 4.3.2 选取合适的管箱接管位置 27 4.4 设计壳体 28 5 设计壳程的主要结构 29 5.1 设计折流板 29 5
15、.1.1 折流板的型式设计 29 5.1.2 壳程内流动空间的布置 31 5.2 壳程进出口接管的设计 32 5.2.1 计算 接管尺寸 33 5.2.2 接管最小位置的选取 33 5.3 管板设计 34 5.3.1 管板结构的选型 34 5.3.2 管板最小厚 度的确定 35 5.3.3 管箱与管板的密封结构 36 5.3.4 管板尺寸的选取 37 5.4 管板分别与管子、壳体的连接 38 5.4.1 管板与壳体的连接 38 5.4.2 管板与管子的连接 39 6 换热系数的计算以及换热能力的校核 41 6.1 管程对流换热系数的计算 41 6.2 管间换热系数的计算 42 6.3 总传热系
16、数的计算： 43 6.4 换热能力的校核 44 6.4.1 实际换热能力的校核 44 6.4.2 壁温的校核 44 7 流动阻力的计算 45 8 强度校核 47 8.1 强度校核的标准 47 8.2 波纹 换热管强度校核的参数 49 8.2.1 设计的参数 49 8.2.2 材料的性能参数 50 8.2.3 计算的参数 51 8.3 校 核四种危险组合压力下的工况 59 8.3.1 计算的工况一 59 8.3.2 计算的工况二 63 8.3.3 计算的工况三 66 8.3.4 计算的工况四 70 9 设计的其他零件 73 9.1 管箱封头设计 73 9.2 拉杆及定距管的设计 75 9.2.1 拉杆的结构与尺 寸的设计 75 9.2.2 定距管尺寸的选取 76 9.3 防冲板的设计 76 9.4 分程隔板的设计 78
