论文总字数：29010字

摘 要

大型闭式水水冷却器是发电厂的重要换热设备，采用螺旋折流板换热器可以提高其综合传热系数、减小流动阻力、抑制流动死区、减小管束振动、避免结垢。因此本次毕业设计以电厂闭式水水冷却器为应用背景，以双管程六分螺旋折流板换热器为对象，进行了主要结构设计和热力设计的优化。在结构设计方面，采用正三角形布管，壳体直径系列以100mm为步长覆盖Dn1000~Dn2200范围，确定了两种不同传热管径和两种不同管中心距的布管结构下的布管和拉杆数量，根据折流板对管子的支撑距离匹配相应的螺旋头数，结合换热器设计规范进行结构参数的计算后并给出某具体项目的螺旋折流板水水冷却器总图、管束图、螺旋折流板图等，直观地表现出螺旋折流板的几何尺寸和对应的下料尺寸等；在确定了热力设计和性能参数计算方法基础上编制热力计算程序和确定拉杆和套管计算的子程序，同时实现可以进行参数输入输出的功能通用兼容的可视化界面，最后结合具体应用项目对编制的程序进行检验。本次毕业设计成果为螺旋折流板换热器的热力设计和性能研究提供了计算工具和参考。

关键词：管壳式换热器；双管程六分螺旋折流板；程序设计

the thermodynamic program design of double tube hex section baffled helical baffle heat exchanger

Abstract

Large closed water water cooler is an important heat exchanger in power plant. The use of spiral baffle heat exchanger can improve the comprehensive heat transfer coefficient, reduce flow resistance, restrain the dead zone of flow, reduce the vibration of tube bundle and avoid scaling. Therefore, this graduation design takes the closed water water cooler for the power plant as the application background, and takes the double tube hex section baffled helical heat exchanger as the object, and makes the main structure design and the optimization of the thermal design. In the structure design, a positive triangle tube is used, the diameter of the shell covers the Dn1000~Dn2200 range with 100mm, and the number of pipe and rod under two different heat transfer pipe diameter and two different tube center distance are determined. After calculating the structural parameters of the heater design specification, the general drawing, tube chart and spiral baffle diagram are given, and the geometry of the spiral baffle plate and the corresponding size of the blanking are displayed intuitively. On the basis of determining the thermodynamic design and the calculation method of performance parameters, the thermal calculation program and the subroutine for determining the calculation of the pull rod and the casing are established. At the same time, a universal and compatible visual interface that can be used for the input and output of the parameters is realized. Finally, the program is tested in combination with the specific application project. The results of this graduation project provide a calculating tool and reference for thermodynamic design and performance study of helical baffle heat exchangers.

KEY WORDS: shell-and-tube heat exchanger; double tube hex section baffled helical; program design

目录

双管程六分螺旋折流板换热器的热力设计程序 I

摘要 I

the thermodynamic program design of double tube hex section baffled helical baffle heat exchanger II

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 引言 1

1.2 管壳式换热器的分类 1

1.3 螺旋折流板换热器概述 2

1.3.1 弓形折流板 2

1.3.2 螺旋折流板 3

1.4 螺旋折流板换热器的运行机理 5

第二章 双管程六分螺旋折流板换热器的设计结构 7

2.1 双管程六分螺旋折流板换热器的布管方案 7

2.2 双管程六分螺旋折流板换热器的设计参数 9

2.2.1 输入参数 9

2.2.2 设定参数 9

2.2.3 结构参数与性能参数的计算 9

2.2.4 校核计算 18

第三章 双管程六分螺旋折流板换热器的程序设计 20

3.1 C#简介 20

3.2 Math.net简介 20

3.3 程序设计及编制 20

第四章 应用案例 22

第五章 总结 26

致谢 27

参考文献 28

绪论

引言

管壳式换热器，如图1-1，简而言之即为两种不同温度的流体分别以管和壳为容器而进行热量交换的一种结构。在大型的管壳式换热器中，壳体直径很大，管束数量也很多，相应地流过壳程的横截面积也很大，此时若壳侧流量小，流动速度低，会导致换热系数低，从而换热效果差，显然这是不经济的。于是考虑提高流体在壳侧的流动速度，最初的思路是在平行的管束周围安装垂直于管束的隔板，使得壳侧流体因为隔板的阻挡在管外来回流动，而这种来回流动的次数就叫做程数，因此若设置了纵向隔板，就会形成多程的热交换器；但是如果设置的是折流板，不管流体来回流动几次，仍旧以单程热交换器对待；同样的思路，可以延伸至分割管内的空间来增加管内的程数从而提高流体流速，即使流体流经一些管子之后再流经另一些管子。

虽然管壳式换热器现在面临各种各样新型结构换热器的挑战，但它仍旧表现出明显不可替代的优点，如大容量的处理能力、构造简单明了、价格低廉以及能满足高温高压的工况等优势，广泛的适应性和高度的可靠性使得管壳式换热器至今仍旧有着优势地位。比如在日本，管壳式换热器在产量和产值方面均具有压倒性优势，分别占全部换热器的70%和60%^[1]。

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