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图3.4 螺旋槽管示意图 图3.5 横纹管示意图
图3.6 内翅片管示意图
3.2.3 密封结构的研究
由于一些换热器中的介质为易燃易爆介质，而且操作温度、操作压力均较高。内部有温度差、膨胀不均匀，不允许有任何泄漏。而密封性能够直接影响换热器的可靠性。因此密封机构成为换热器结构设计中较为重要的环节[14]。（1）八角垫密封式：属于线接触密封，具有径向半自紧的特点，环垫的平均直径比环槽平均直径稍大，靠环垫与环槽的内外斜面接触并压紧形成密封。环垫与环槽的斜面角度一般为23°。高压换热器依靠螺栓拉力压紧八角垫来产生初始压力，保持密封。结构示意图见图3.7。（2）Ω形环密封式：加工成对称的各半形Ω形密封圈各自焊在法兰密封面上和管板密封面上，安装时，2个法兰对中后，用几个螺栓先固定，将2个密封圈组对焊成Ω形。再用大螺栓压紧法兰。另外再密封圈的周向设置平衡孔，将介质引入Ω环腔内。由此密封压力部分由Ω环腔体的膨胀来消除。这种结构有较大的回弹补偿。结构示意图见图3.8。（3）螺纹锁紧环密封式：采用此密封结构的换热器的壳体和管箱锻成或焊为一体，由内压引起的轴向力通过管箱盖和螺纹由壳体本体承受。因此，加给密封垫片的比压小，所需的螺栓预紧力小。它的特点是没有主法兰及主螺栓，压紧垫片的的压力由装在螺纹承压环上的压紧螺栓专门提供。结构示意图见图3.9。
图3.7 八角垫密封结构 图3.8 环密封结构
图3.9 螺纹锁紧环密封结构示意图
3.3 计算机模拟技术在设计分析中的应用
计算流体力学（CFD）和模型化设计的应用在换热器的热流分析中，引入计算机技术，对换热器中介质的复杂流动过程进行定量的模拟仿真[15] 。目前，基于计算机技术的热流分析已经用于自然对流、剥离流、振动流和湍流热传导等的直接模拟仿真，以及对辐射传热、多相流和稠液流的机理仿真模拟等方面。在此基础上，在换热器的模型设计和设计开发中，利用CFD的分析结果和相对应的模型实验数据，使用计算机对换热器进行更为精确和细致的设计和分析。另外在设计过程中，像EXCEL这种具有功能强大的数据处理和绘图分析功能，能提供丰富的函数。可以运用Excel将复杂的迭代计算过程变成方便的菜单和工具栏操作，尤其是它的单变量求解功能和简单的函数功能，可快速获得可靠的计算结果[16]。所以我们可以将它用于确认流体的物性参数、求传热量及进出口温度、计算相变传热过程中的壁温等方面。
4 课题研究的内容
本文研究的主要设计内容包括：总体方案确定、物性参数确定；热力计算、阻力计算；换热器整体结构设计 ；换热器细部结构（接管，折流板，法兰和管箱等）的设计；强度校核；画换热器及零部件图纸等。这不仅在设计一台新的换热器时需要进行热力设计，而且对于已生产出来的，甚至已投入使用的换热器在检验它是否满足使用时，均需要进行这方面的工作。热力设计是指根据使用的要求，合理的选择运行参数，并根据传热学的只是进行传热计算。 另外，可以对一些已有的换热器成果和新型换热器研究、设计进行文献的查阅，了解现在国内外的换热器进展等。还可以查阅一些关于换热器设计相关的书，为后续自己设计列管式作参考。在设计过程中，对于一些可能在实际应用中出现的问题还应事先考虑并进行研究然后在设计的最终成果中显示出对于这些问题所进行优化设计。