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1.2 课题研究内容
本次课程设计的内容是U型管换热器，属列管式换热器的其中一种，对其设计分析包括热力计算、流动设计、结构设计以及强度校核。其中数结构设计最为重要，U型管式换热器的结构特点是只有一个管板，管程至少为两程，管束可以抽出清洗，管子可以自由膨胀。其不足之处是管子内壁清洗困难，要想更换换热管也不容易，管板上能排列的管子不多。对于列管式换热器来说，我们需要根据换热流体的腐蚀性和其他特性来选择换热器各个部件的结构形式与材料。在本设计中研究的内容主要涉及到总体方案的确定：管箱、管板、折流板的的厚度、拉杆等结构形式的确定以及一些所需标准件（支座、法兰、垫片）的选取；对换热器结构的设计具体内容为：先根据自己设计的工艺条件要求，来选择合适的材料；接着是筒体，封头壁厚的确定及水压试验校核；管箱圆筒短节设计；设计换热管；确定U型管弯管段的弯曲半径和弯曲前的最小壁厚；查取换热管中心距，换热管中心距宜不小于1.25倍的换热管外径；选择合适的管子排列方式；管板设计，除了要满足强度要求外，也要正确选用和节约材料、降低成本；除了上述的设计外，还有一些其他零部件如：支座、吊耳等。
1.3 选用U管式换热器的依据和意义
管壳式换热器具有结构坚固、可靠性高、适应性大、材料范围广等有点。管壳式换热器占换热设备的主导地位，在广大的工业部门，管壳式换热器占整个换热器投资的50%-70%[2]。U管式换热器属于管壳式换热器中的一种不可小视的类型，其应用比较广泛。U型管式换热器的管板比固定管板式换热器少，其泄漏点就相应减少。不仅如此，在完成水压试验后，对U型管式换热器的壳程烘干也比较方便，它的特点就是适用场合广泛、检修便捷、操作性能好。若是遇到换热器的换热面积小、壳程与管程两者的温差较大或着壳程介质很容易脏、需要经常清理管束表面等类似的情况，一般都采用U型管式换热器。
1.4 蒸发式换热器研究与应用的意义
由于人口膨胀迅速和经济飞速发展，在世界许多地方都相继出现水资源短缺的现象，尤为严重的是城市的缺水状况，逐年加剧。我国的水力资源可开发总量虽然是个大数目，但人均却非常小。我们可以在中国节水技术政策大纲中看出：大力发展和推广工业用水重复利用技术，提高水的重复利用率是工业节水的首要途径，发展高效冷却节水技术是工业节约用水的重点。冷凝冷却设备是工业耗能耗水大户，制冷冷却耗能量占工业用能的 13%-15%，耗水占工业用水的 70%- 80%，而间接冷却用水又占冷却用水的70%- 80%[3]。也正是在这样的情况下，蒸发式冷凝技术应运而生，成为水循环重复利用的重要技术之一。蒸发式冷凝技术在航空、电力、机械、纺织等工业领域中起着重要作用。同时，冷却塔、喷淋塔、蒸发式冷凝器等就是冷却水重复利用的关键设备，蒸发式冷凝器的节能、节水效果不仅在理论上是明显的，在实际应用中也得到很好的证明[4]。所以，研究和发展蒸发式冷凝冷却设备，极具现实意义。在我国水资源匮乏，尤其是近年来电力资源日益紧张的状况下，我们需要刻不容缓地加强对具有节水、节能、结构紧凑和占地面积小等优点的蒸发式换热器的研究。对占我国面积一半以上的西北地区，空气干燥，夏季昼夜温差大，冬季多为干冷气候，常年平均相对湿度在 80%以下，正是应用蒸发式换热器的好地方[5]。据研究表明，在新疆及其它干燥地区加大力度推广蒸发式换热器的应用一定是具有广阔前景的。然而蒸发式换热器也有不足之处，作为制冷、冶金和化工等行业新型的热交换设备之一，它虽然具有节水、节能、结构紧凑等优点，但不可避免的存在一定的局限性和缺点[6-7]。对其的理论探究和应用研究仍具有一大片发展余地，随着新技术的浮现，对新产品的开发和应用方式的改善，无不是在为蒸发式换热器的发展提出新的课题[8]。