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第一章 概论 1

第一节 概述 1

一、换热器及传热研究的现状 1

二、换热器及传热研究的动向 3

第二节 换热器的评价 4

一、传统设计中的几个问题 5

二、?——有效能的应用 5

三、不可逆性概念及其应用 7

四、应用所兰德(soland)等人的方法评价板翅换热器表面性能 11

第三节 流体热物性值的研究 13

一、关于临界点附近物性值的研究 13

三、标准数据 14

二、物性的一致性问题 14

四、低温物性值研究的问题和现状 15

五、利用电子计算机推算和检索物性常数 15

六、关于物性值研究的国际合作 16

第四节 换热器研究中的测试技术 17

一、有关传热的测量技术 17

二、流动研究中的测试技术 20

三、二相流研究中的测量技术 23

第五节 换热器的专业化生产 25

参考文献 26

第二章 管壳式换热器工艺计算及设计 29

第一节 概述 33

一、流体在管内流动时的传热和压降 35

第二节 无相变系统的换热器工艺计算 35

二、壳程传热及压降 37

三、管壳式换热器设计的基本内容和步骤 44

四、流路分析法 47

第三节 沸腾 55

一、池式沸腾 55

二、管内沸腾 57

三、沸腾设备的设计 64

第四节 冷凝 70

一、概述 70

二、纯组分饱和蒸汽的冷凝 72

三、纯组分过热蒸汽的冷凝 85

第五节 换热器设计中尚存的一些问题 87

曲线拟合 89

参考文献 94

第三章 强度计算 97

第一节 概述 107

第二节 膨胀节 107

一、概述 107

二、计算公式 108

三、强度准则 112

四、发展趋向 112

第三节 法兰 113

一、概述 113

二、受力分析 115

三、变形协调及密封性能计算 121

四、应力计算和强度校核 125

第四节 平盖法兰系统的分析计算 126

一、概述 126

三、平盖法兰系统的变形协调及密封性能校核 126

二、平盖的受力分析 127

四、应力计算和强度校核 131

第五节 管板 132

一、概述 132

二、弹性基础圆板的微分方程及其解 132

三、弹性基础圆板的挠度、偏转角、弯矩及剪力 136

四、管板布管区的受力和变形 137

一、浮头式换热器固定管板部分的管板法兰系统 149

第六节 浮头式和U形管式换热器管板法兰系统 149

二、U形管式换热器管板法兰系统 160

三、浮头式换热器的钩圈管板球盖系统 161

第七节 固定式换热器管板法兰系统 173

一、法兰 174

二、管板与法兰的联合刚度 178

三、变形协调及密封性能计算 180

四、应力计算和强度校核 180

五、计算程序 182

第八节 薄管板法兰系统 183

一、法兰 183

二、管板 185

一、管板、筒体和封头 189

三、应力计算和强度校核 189

第九节 直接与筒体焊接的管板系统 189

二、壳体和管板的组合 191

三、应力计算和强度校核 193

第十节 数值计算 194

一、法兰系统计算 194

二、平盖法兰系统计算 203

三、换热器管板法兰系统计算 205

参考文献 213

一、固定管板式换热器 216

二、浮头式换热器 216

第一节 管壳式换热器的结构类型和适用范围 216

第四章 管壳式换热器的结构设计 216

三、釜式换热器 219

四、U形管式换热器 219

五、填料函式换热器 219

六、滑动管板式换热器 219

七、插管式换热器 220

第二节 管板 220

一、单一材质的平管板 220

二、复合管板 223

三、薄管板 225

四、椭圆形集流管代替管板 232

五、双管板结构 233

一、管子的排列 237

二、管束分程 240

第四节 折流板和支承板 241

一、横向折流板 241

二、支承板 249

三、折流杆换热器 252

四、纵向折流板 255

第五节 管子与管板的连接 259

一、机械滚胀 259

二、焊接连接 263

三、胀焊结合连接 266

四、爆炸胀接和爆炸焊接 269

五、其他连接方法 271

第六节 管板与相邻零部件的连接 275

一、固定式管板与壳体的连接 275

二、固定式管板与管箱的连接 282

三、浮头、填函、U形管式换热器固定端的连接 282

第七节 管箱 285

一、固定端管箱 285

二、滑动管箱 290

三、浮头管箱 292

四、高压管箱 297

第八节 连接密封面和垫片 314

一、影响密封的因素 314

二、密封面的型式 314

第九节 各种板件及其连接结构 328

一、近路挡板和近路挡管 328

二、拦液板 330

三、缓冲挡板 331

四、分流隔板 335

六、热保护板 336

五、分流板 336

七、接地导板 336

第三节 管束 337

第十节 其他 340

一、壳体壁厚 340

二、导流筒 341

三、膨胀节 342

四、高温介质入口处的热防护结构 348

五、蒸汽进口管 350

六、排液口和排气口 351

七、管束支承结构 353

八、支座 355

九、内管定位结构 356

十、气液分布结构 356

十一、球形封头与筒体的连接 359

十二、爆破膜 363

十三、装配和拆卸用配件 365

十四、其它结构 366

参考文献 367

第五章 管壳式换热器的流体振动 371

三、换热器用密封垫片 371

第一节 概述 372

一、振动实例 372

二、振动破坏情况 373

三、管子损坏的部位 377

四、引起管子振动的原因 379

第二节 横向流激振机理 379

一、漩涡脱离 379

二、流体弹性扰动 388

三、湍流抖振 389

四、射流转换 390

五、声激荡 390

六、气、液两相流静压脉动现象引起换热管振动 391

第三节 流体诱发振动的计算 394

一、漩涡脱离频率的计算 394

二、紊流抖振频率计算 396

三、流体弹性不稳定的界限速度计算 397

四、管子振动“破坏数”的计算 400

五、陈-韦伯法预测管子的平行流激发振动 403

六、声振动的预测 404

第四节 预测结果和实际数据的比较 405

一、预测方法的选定及其判别标准 405

二、实例检验 406

三、讨论 408

四、推荐的预测振动的程序 409

第五节 管子固有频率计算及其影响因素 410

一、多个等跨度直(梁)管 412

二、多个不等跨度直管 413

三、轴向力作用下管子固有频率的计算 414

四、U形管的固有频率 415

五、翅片管固有频率 419

六、影响管子固有频率的因素 419

第六节 防振设计、结构及措施 425

一、概述 425

二、换热器防振设计步骤 426

三、防振设计指南 426

四、防振设计及措施 426

五、防振结构实例 429

第七节 声振动及其消除 432

参考文献 441

第六章 管壳式换热器制造工艺 445

第一节 概述 445

一、管板材料 446

二、管子和管孔的工艺标准 448

三、孔系加工 448

第三节 管束 453

第二节 管板 456

一、折流板加工 456

二、机械化穿管 457

三、管束机械化生产流水线 458

第四节 管—管板的胀接工艺 459

一、滚柱胀接法 459

二、爆炸胀接 460

三、液压胀接 462

四、软胶胀接 465

五、电液脉冲胀接 469

第五节 管-管板的焊接工艺 471

六、粘胀 471

一、TIG内孔焊 472

二、爆炸焊 477

三、电子束焊 483

第六节 管-管板的胀焊结合工艺 485

第七节 管束与壳体的组装 487

第八节 接管与壳体的焊接 488

一、接管与壳体的自动焊接 488

二、接管与壳体的机械人焊接 489

第九节 无损检测 490

一、涡流检测 490

二、低能量γ-线源检测 491

三、内孔焊用高分辨率X-射线检测 492

四、超声检测 492

参考文献 492