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图1.9 螺纹管
（2）T形翅片管：用于管外沸腾时，可有效降低物料泡核点，沸腾给热系数提高1.6～3.3倍，是蒸发器、重沸器的理想用管。
（3）螺旋槽纹管：如图1.10所示，可强化管内物流间的传热，物料在管内靠近管壁部分流体顺槽旋流，另一部分流体呈轴向涡流，前一种流动有利于减薄边界层，后一种流动分离边界层并增强流体扰动，传热系数提高1.3～1.7倍，但阻力降增加1.7～2.5倍。
图1.10 螺旋槽纹管
（4）波纹管：如图1.11所示，为挤压成型的不锈钢薄壁波纹管，管内、管外都有强化传热的作用，但波纹管换热器承压能力不高，管心距大而排管少，壳程短而不易控制。
图1.11 波纹管
1.4 课题研究内容
随着现代工业的迅速发展，以能源为中心的环境、生态等问题日益加剧。换热设备备受世界各国政府及研究机构的高度重视。其中冷凝器在冷冻冷藏、石油化工、化学工业、建筑、煤矿等领域都有广泛的应用。所以本次课题主要就以冷凝器展开。氨冷凝器是将制冷压缩机排出的高温高压的氨气的热量传递给冷却介质(空气或水)并使之凝结成液体的热交换设备。而在换热器中用氨作为制冷剂，其冷凝压力适中、单位容积制冷量大、黏度小、流体流动阻力小、传热性能好等优点使氨制冷系统在工业制冷中得到广泛应用，本次设计就是从氨冷凝器的结构上对它做一个设计。
首先要确定换热器的型号问题，由于本课题要求氨走壳程，冷却水走管程，根据自己学过的相关换热器方面的知识以及应用的广泛性，初步确定为管壳式换热器。其中管壳式换热器又可分为固定管板式换热器、浮头式换热器、U型管式换热器、填料函式换热器这几类。由于具有腐蚀性，故采用浮头式这种结构进行设计。
由于在所给的任务书中由于已经确定了换热器的面积，所以直接对其结构和强度做设计和计算。首先根据换热器的面积，确定换热管的长短和根数，并且确定壳体的直径。在确定这些基本的参数后，开始进入正式的设计部分—换热器主体结构以及零部件的设计，主要包括材料的选择；圆筒壳体、外头盖前端管箱和外头盖后端盖厚度的计算以及强度的校核； 开孔补强的计算；换热管材料和型号的选择及排列方式；浮头管板及钩圈法兰结构设计及计算；不同形式法兰和垫圈的设计；管板的厚度计算和校核；折流板的设计和排列方式；拉杆、防冲板、支座等的选取和计算。
最后会对换热器壳体、换热管、管子和管板、折流板连接处的的腐蚀做一个概述，对于换热器的制造检验、安装场地、安装准备等做一个简单的介绍。
2 结构的初选
2.1 设计条件
换热面积：580m2
热流体：NH4，设计压力0.6Mpa，设计温度120℃
冷流体：冷却水，设计压力1.0 Mpa，设计温度45℃
空间流动：壳程—氨，管程—冷却水
2.2 设备材料的选择
材料是压力容器的物质基础，正确选用压力容器材料是保证容器长期安全使用的一个基本条件，压力容器所用材料必须要有良好的焊接性能和冷热加工性能，压力容器材料的物理性能也是选材要考虑的。要进行换热的容器要用导热系数较高的材料达到节省材料的目的。压力容器常用的钢材主要有板、管、棒、丝、锻件、铸件等形状。压力容器的本体主要采用板材、管材和锻件，其紧固件采用棒材。压力容器用刚可分为碳素钢、低合金钢和高合金钢。16MnR是一种低合金钢，它是在碳素钢的基础上加入一种或数种合金元素（不超过5%）以提高钢材的强度，耐高温、耐低温、耐腐蚀等性能，各种合金元素在低合金钢中起着不同的作用，锰能有效的提高强度，降低冷脆性能。基于这种材料的特性，在本设计中的筒体和封头使用这种材料；作为联接的螺栓，是法兰密封结构中主要受力元件。要求螺栓材料具有高的强度，好的韧性。为避免螺栓与螺母咬死或胶合，通常选用不同强度级别的材料或选用不同的热处理规范。使用有不同的硬度。螺栓硬度一般应比螺母高30HB以上，考虑到螺母的更换比螺栓容易，螺栓材料强度通常比螺母高。因此，螺栓材料选用Q235。垫片材料的选择应根据工作系统的温度、压力以及介质种类、化学性能（如腐蚀性、氧化性是否有毒或污染大气）物理性能（如比重、粘度比）考虑一般要求垫片材料不污染工作介质，耐腐蚀，具有良好的变形性和回弹能力。垫片的耐用温度应大于操作温度，要有一定的机械强度和适当的柔软性。在工作温度200℃下，不易变质硬化或软化；同时，在考虑介质的放射性，应力以及外力对法兰变形的附加影响因素。检修更换垫片是否容易。垫片现场加工是否可能，经济性以及材料来源等。