摘要 气-液换热器又称回热器，其作用是使节流前的制冷剂液体过冷，使从蒸发器流过来的制冷剂饱和蒸气过热，这样既保证了压缩机工作的安全性，又可以提高整个系统的制冷量。气-液热交换器的结构通常采用壳-盘管式，还有绕管式、套管式等结构。本文主要是根据给定的参数和工艺要求来设计相应的管壳式换热器。本文首先根据工艺条件来进行计算，选定气-液换热器型式，本设计选定固定管板式列管换热器，确定换热器参数。然后进行结构上的设计和强度计算，进行四种工况校核，其结果都满足要求。然后进行接管补强，水压试验，结果也都满足要求。最后再根据标准选取接管、法兰、鞍式支座、垫片等。 首先要根据已给出的设计温度和设计压力来确定设备的结构形式以及壳程和管程所用的材料，然后根据物料的性质和传热的面积来确定换热管的材料，尺寸和根数。根据换热管的根数来确定换热管的排列方式，并根据换热管的排列和长度来确定筒体的直径以及折流板的选择。进行完了标准件的选取后，再进行各零件间的连接结构的设计，零件材料的选择以及厚度的计算。其中包括了筒体壁厚、封头壁厚、管板壁厚和管箱壁厚的计算，管子的拉脱力和稳定性校核，接管、法兰、容器法兰、支座等的选择及开孔补强设计，管板、折流板以及换热管之间的连接的结构设计，壳体与管板之间的连接处的设计。通过对容器的内径和内外压的计算来确定壳体和封头的厚度并进行强度的校核。然后是对气-液换热器各部件上的零部件的强度设计，有法兰的选择和设计计算与校核，管子拉脱力的计算钩圈及浮头法兰的设计计算与校核。并且还包括了管板的结构设计、滑道结构、防冲挡板的设计以及支座设计。结构设计中的标准件可以按照国家标准根据设计条件直接选取，非标准件，设计完结构后必须对其进行相应的应力校核。 本设计通过对壳体内外的研究，对气-液换热器有了初步的认识，并根据相关知识，进行了一系列相应的设计计算，并最终完成了气氨冷却器总体的结构设计，并绘制出了设备总图及零部件图。其中包括气-液换热器总图，折流板零件图，筒体零件图等。 关键词：管壳式换热器；工艺计算；强度计算 目录 第一章绪论1 1.1课题背景1 1.2发展现状及趋势1 1.3存在的问题1 1.4课题的研究目的和意义2 第二章换热器的工艺计算3 2.1设计任务和操作条件3 2.2确定设计方案3 2.2.1两流体温度变化情况3 2.2.2流程安排3 2.3确定物性数据3 2.4.3平均传热温差4 2.4.4计算换热面积4 2.5核算换热器4 2.5.1核算总传热系数4 2.5.2核算压强降6 2.6工艺结构尺寸7 2.6.1管径与管内流速的选择7 2.6.2单程传热管数的确定7 2.6.3管长度的确定7 2.6.4平均传热温度校正及壳程数7 2.6.5筒体内径的确定7 2.6.6折流板8 2.6.7其他附件8 2.6.8接管8 2.7本章小结9 第三章管壳式换热器的强度计算10 3.1壳体计算10 3.1.1筒体计算10 3.2前端管箱筒体计算11 3.3管箱封头的设计11 3.4设计计算12 3.5壳程外压作用下的计算13 3.5.1按内压设计13 3.5.2按外压设计13 3.6管板的设计计算14 3.6.1设计压力及设计温度的选取14 3.6.2结构系数的确定14 3.6.3管板厚度15 3.6.4换热管轴向应力校核15 3.6.5热管与管板连接的拉脱力校核16 3.7接管及开孔补强计算16 3.7.1外壳接管开孔补强计算16 3.7.2管箱接管开孔补强计算17 3.8钩圈18 3.9分程隔板18 3.10其他结构的选择18 3.10.1支座选择18 3.10.2法兰选择18 3.10.4防冲与导流20 第四章制造、检验、安装与维修21 4.1概述21 4.2材料验收21 4.3筒体的制造21 4.4封头的制造22 4.5管板的制造23 4.6管束的制造24 4.7接管的制造24 4.8装配25 4.8.1筒体、法兰的组装与焊接25 4.8.2管箱的组装、焊接与加工25 4.8.3管束的组装25 4.8.4管束、壳体及内件装配25 4.9油漆、包装26 4.10换热器在使用中常见故障及处理26 4.10.1原因26 4.10.2现象26 4.10.3处理27 结论28 参考文献29 致谢30 课题的研究目的和意义 近年来全世界的能源危机，促进了传热强化技术方面的发展。为了节能降耗，提高工业的生产效益，要求开发适用于不同工业过程要求的高效能换热设备。这是因为，随着近年来能源短缺的问题越来越重，可利用热源的温度也越来越低了，换热所允许的温差将变得越来越小，故对换热技术的发展和换热性能的要求也就愈来愈高[4]。所以，这些年来，换热器的开发与研究逐渐成为人们所关注的话题。 在技术进步与经济效益的双重催动下，国外推出了许多种新型换热器，例如，ABB公司的螺旋折流板换热器（Helixcha
ngerTM）、Hamo
n-Lummus公司SRCk空冷式冷凝器、Packi
nox换热器、NTIW列管式换热器、日本的Hybrid混合式换热器等[5]。这些国外针对新型换热器的研究中，有的着重于强化管内的传热，有的改进了管箱的设计，有的着眼于壳程的强化传热，有的着重于防腐防垢等方面。