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第一章 绪论 1

1.1 概述 1

1.2 热交换器的类型及特点 1

1.3 热交换器发展及研究方向 3

1.3.1 热交换器的发展史 3

1.3.2 发展现状 4

1.3.3 发展差距 5

1.3.4 热交换器研究方向 5

1.4 热交换器的设计内容 7

第二章 管壳式热交换器的形式与总体结构 8

2.1 管壳式热交换器的形式及特点 8

2.2 管壳式热交换器型号的表示法 11

2.2.1 型号表示方法 11

2.2.2 型号标记示例 13

2.3 管壳式热交换器的选型 14

第三章 热交换器传热计算及流体阻力计算 16

3.1 传热计算 16

3.1.1 传热计算原理 16

3.1.2 传热计算基本方程式 20

3.2 热交换器的传热设计 21

3.2.1 平均温差△tm 22

3.2.2 传热系数K的确定 24

3.2.3 对流换热系数的确定 37

3.2.4 定性温度的计算 55

3.2.5 传热能效ε 57

3.3 流体阻力计算 62

3.3.1 流动状态 62

3.3.2 流动阻力 62

3.4 传热计算步骤 72

3.5 冷凝器的结构与原理简介 73

3.5.1 传热计算 73

3.5.2 冷凝器的结构 74

3.5.3 冷凝器形式的确定 75

3.5.4 冷凝器介质流程的选择 76

3.3.5 冷凝器结构设计中的其他问题 76

第四章 管壳式热交换器的结构设计 78

4.1 管程结构 78

4.1.1 管板 78

4.1.2 换热管束 86

4.1.3 管箱 91

4.1.4 分程隔板 96

4.2 壳程结构 96

4.2.1 壳体 97

4.2.2 折流板与支持板 98

4.2.3 拉杆与定距管 102

4.2.4 防短路结构 104

4.2.5 壳程分程 105

4.2.6 防冲板和导流筒 107

4.2.7 滑道 108

4.2.8 膨胀节 110

4.3 其他结构 111

4.3.1 接管 111

4.3.2 法兰 113

4.3.3 支座 117

第五章 热交换器合理设计 119

5.1 概述 119

5.1.1 设计任务 119

5.1.2 设计的原始数据 119

5.1.3 设计的一般原则 119

5.1.4 设计的内容和一般步骤 119

5.2 管壳式热交换器的标准及参数 120

5.2.1 管壳式热交换器的基本参数和型号表示方法 120

5.2.2 管壳式热交换器的系列标准 120

5.3 操作条件的确定 120

5.3.1 流速的选取 120

5.3.2 介质压力、温度和换热终温的确定 123

5.3.3 平均温差的决定 124

5.3.4 管程和壳程介质的确定 125

5.3.5 管层、壳层换热系数的比较 125

5.3.6 管、壳程压降的比较 127

5.4 管壳式热交换器的部件结构尺寸计算 127

5.4.1 管程流通截面积的计算 127

5.4.2 壳体直径的确定 128

5.4.3 壳程流通截面积的计算 128

5.4.4 进出口连接管直径的计算 130

5.5 管壳式热交换器热应力补偿的问题 130

5.5.1 热交换器所受的应力计算 130

5.5.2 温差应力计算 131

5.5.3 拉脱力计算 132

5.5.4 热补偿的方式和措施 133

5.6 热交换器管束振动的机理及防范措施 135

5.6.1 管束振动的机理 135

5.6.2 管壳式热交换器防振措施 138

5.7 热交换器材料的技术要求 138

5.7.1 材料的选择 139

5.7.2 有效成本材料的选择 140

5.7.3 使用中可能的失效模式和破坏 140

第六章 管壳式热交换器的强度计算 142

6.1 概述 142

6.2 壳体、封头、法兰和开孔补强 142

6.2.1 内压圆筒的厚度设计 142

6.2.2 内压封头的厚度设计 144

6.2.3 法兰连接设计 148

6.2.4 开孔补强计算 150

6.3 管板计算 153

6.3.1 概述 153

6.3.2 管板设计计算方法分析 154

6.3.3 管板设计计算 155

6.4 膨胀节设置计算 173

第七章 热交换器的强化传热 174

7.1 强化传热的原理 174

7.1.1 强化传热的途径 174

7.1.2 对流强化换热的物理机理 175

7.1.3 强化传热的评价 175

7.2 管程强化传热 177

7.2.1 采用异型换热管 178

7.2.2 管内安装扰元件 178

7.3 壳程强化传热 179

7.3.1 改变管子外形或在管外加翅片 179

7.3.2 改变壳程挡板或管束支撑物形式 180

第八章 管壳式热交换器传热计算示例 183

8.1 设计方案的确定 183

8.2 设计计算过程 184

附录 191

附录1 常用单位制及其换算表 191

附录2 干空气的热物理性质 193

附录3 烟气的热物理性质（p=760mmHg） 194

附录4 气体的热物理性质 194

附录5 干饱和水蒸气的热物理性质 196

附录6 饱和水的热物理性质 197

附录7 几种饱和液体的热物理性质 198

附录8 常用固体材料的热物理性质 199

附录9 流体污垢热阻参考数据（源自GB 151） 200

附录10 管壳式热交换器的传热系数范围 203

附录11 壳体、管箱壳体厚度 204

附录12 封头厚度 206

附录13 平盖系数K选择表 208

附录14 管板计算相关查取图 211

参考文献 226