【正文】 取接管內油品流速為 u= m/s 則接管內徑為： d= muV )8253600/(1 2 6 2644 ?? ???? 所以，取標準管的內徑為 80mm。 接管最小位置 換熱器設計之中，為了使換熱面積得以充分利用，殼程流體進出口接管應盡量靠近兩端的管板，而管箱的進出口盡量靠近管箱法蘭，從而減輕設備重量。 經計算易得，殼程接管位置的最小尺寸為： 120mm。 壁厚的確定、封頭 壁厚 查 GB15199P21 表 8 得圓筒 厚度為： 8 mm 查 JB/T473795，橢圓形封頭與圓筒厚度相等，即 8 mm 橢圓形封頭 查表可得其尺寸數(shù)據(jù)，見下表 畢業(yè)設計（論文）用紙 表 43 橢圓形封頭的尺寸 公稱直徑DN（ mm） 曲面高度1h （ mm） 直邊高度 2h （ mm） 碳鋼厚度 δ（ mm） 內表面積A 2m 容積 V 2m 質量 m kg 600 150 25 8 0． 4374 0． 0353 27． 47 管板 管板除了與管子和殼體等連接外，還是換熱器中的一個重要的受壓器件。一般浮頭式換熱器受力較小，其厚度只要滿足畢業(yè)設計（論文）用紙 密封性即可。 換熱管 換熱管的規(guī)格及尺寸偏差 經過查表 得 表 46 碳鋼、低合金鋼的換熱管的規(guī)格及尺寸偏差 材料 換熱管標準 管子規(guī)格 高精度、較高精度偏差 外徑， mm 厚度， mm 外徑偏差， mm 壁厚偏差， mm 碳鋼 GB/TB8163 ≧ 14~30 2~ 177。）。在小直徑的換熱器中，常用同心圓排列，在相同直徑的管 板上所排列的管數(shù)比按正三角形排列還多。雙層隔板的結構見圖 47，雙層隔板具有隔熱空間，可防止熱流短路。 管子與管板的連接方法主要是脹接和焊接。對于碳鋼或低合金鋼，溫度在 300℃ 以上，蠕變會造成脹接殘余應力減小，一般采用焊接。目前脹 焊結合的方法已得到比較廣泛的應用。 畢業(yè)設計（論文）用紙 換熱器核算 熱量核算 殼程對流傳熱系數(shù) 對圓缺形的折流板，可采用克恩公式： 00 0 . 3 6 eedua d ????? ? ?? wc（ ） （ ） （ ） 計算殼程當量直徑，由正三角形排列可得： 342ed???2 00（ t d ）4d= )3(4 22??? = 殼程流通截面積： ?????? ???? 0 3 0 2 . 6 50 . 1 5)tdB D ( 1S oo = 殼程流體流速為： 01 96 )82 536 00/(12 62 600000 ???? AqAqu mv ? =雷諾準數(shù)為 ： ????? o oooo uud ? 普蘭特準數(shù)為： = 0 0 0 71 0 ???? ooc? ? )(wNu ??? 。 = 27632320778603 m?? 該換熱器的實際傳熱面積為： )( cop nNLdS ?? ? =（ ） （ 23216） =100 m2 則該換熱器的面積裕度為： H= SSSp? = ??7676100 % 流動阻力的計算 因為殼程和管程都有壓力降的要求，所以要對殼程和管程的壓力降分別進行核算。39。 fo——殼程流體的摩擦系數(shù)，當 Re﹥ 500 時， )(Re5 ?? ofo 畢業(yè)設計（論文）用紙 nc——橫過管束中心線的管子數(shù)，對正三角形排列 nc NB——折流擋板數(shù) 代入數(shù)值得： Pap 5 2 530191 3 39。39。通常 ,傳熱管是換熱器中撓性最大的部件 ,對振動也最敏感。 接頭泄漏 管子與管板的連接處是換熱器中十分重要的結構 ,然而在工程實際中 ,由于管子振動使管子與管板連接 處受力較大 ,從而導致脹接或焊接點的損壞 ,造成泄。大多數(shù)振動 破壞都是換熱器管束的機械損壞，主要的有以下幾點 : 撞擊破壞 當管子振動的振幅大到足以使相鄰管子互相撞擊 ,或邊緣管不斷擊打殼體 ,在管子的撞擊部位將產生特有的菱形磨損形式 ,管壁不斷減薄而至最后開裂。 畢業(yè)設計（論文）用紙 管束振動的計算 換熱器的振動 隨著工業(yè)生產的迅速發(fā)展和生產規(guī)模的不斷擴大，管殼 式換熱器逐漸趨于大型化，并且，由于換熱器尺寸和管束支撐間距的增大，以及流體流速的增大、運行工況不穩(wěn)定等因素影響，經常引起換熱器管束發(fā)生流體誘導振動，造成換熱器的局部失效甚至整體報廢，所以應想法預防振動。 202 uDhNp B ????，其中 h=， d=， NB=29, 式中 D——殼徑， m h——折流擋板間距， m do——換熱器外徑， m uo——按殼程流通截面積 S 計算的流速，而 S=h（ Dncdo） 代入數(shù)值得： 202 B upN ??? 2h（ ）D239。=， nc=19，NB=29,uo=。 取關閉粗糙度 20 , i ?? ?? 相對粗糙度為mm 查 ，關聯(lián)圖，可得摩擦因數(shù) :e ?? ?? R 畢業(yè)設計（論文）用紙 a1 2 8 924 9 9 432u3p 6 824 9 9 60 3 lp222221iPP????????????????? 另外，式子中： 殼程數(shù) Ns=1 管程數(shù) Np=2 代入公式中，有： ps NNpppi )( 21 ????? =（ +） 12 =100kpa 殼程流動阻力 由于殼程流體的流動狀況比較地復雜，所以計算殼程流體壓力降的表達式有很多，計算結果也相差很大。 mQSmKt? ? ???折39。 管壁溫度的估算 由于管壁熱阻一般可以忽略，故可以認為管內外壁的溫度是相同的，由此可以得到以下的關系：sioiwsoowoRttRtt???????11中， to， ti， tw分別為殼程，管程流體的平均溫度和壁溫。圖 411（ a）的結構是常用的一種；為了減 少管口處的流體阻力或避免立式換熱器在管板上方滯留的液體，可采用圖 411（ b）的結構；為了不使小直徑管子被熔融的金屬堵住管口，則可改成圖 411（ c）的結構；圖 411（ d）的形式適用于易產生熱裂紋的材料，但加工量大。當溫度升高時，材料的剛性下降，熱膨脹應力增大，可能引起接頭的脫落或松動，發(fā)生泄露。 畢業(yè)設計（論文）用紙 表 48 拉桿直徑和拉桿數(shù) 殼體直徑 /mm 拉桿直徑 /mm 最少拉桿數(shù) 殼體直徑 /mm 拉桿直徑 /mm 最少拉桿數(shù) 200～ 250 10 4 1100 12 8 273， 400， 500， 600 12 4 ＞ 1250 12 10 800， 1000 12 6 經查表易得，拉桿數(shù)為為 4，直徑為 12 連接與尺寸 拉桿示意圖如下所示： 經查表，拉桿尺寸如下： 表 49 拉桿尺寸 拉桿公稱直徑 nd /mm 數(shù)量 基本尺寸 拉桿直徑 d/mm aL /mm bL /mm b /mm 12 4 12 15 ≧ 50 拉桿孔示意圖如下所示： 12nd mm? , 2 12 18nl d m m? ? ? ? 畢業(yè)設計（論文）用紙 換熱管與管板的連接 管子與管板的連接是管殼式換 熱器制造中最主要的問題。 換熱管的中心距經查表可得：（ mm） 換熱管外徑 d 換熱管中心距 分程隔板槽兩側相鄰管的中心距 25 32 44 橫過管束中心線的管數(shù) ? ? 4 ???? Nn c 布管限定圓 布管限定圓為管束的最外層換熱管中心圓直徑，固定管板式換熱器的布管限定圓如下可得： dm=Di2b3=60028=584 mm 式子中， Di——筒體內直徑， mm 畢業(yè)設計（論文）用紙 b3——大 小為 ，且大于 8mm 分程隔板 分程隔板尺寸 經查表，分程隔板的尺寸如下表： 表 47 分隔板尺寸 公稱直徑 DN/mm 隔板最小厚度 ? /mm 碳素鋼 600 8 管子和分程隔板的連接 分程隔板有單層和雙層兩種，單層隔板與管板的密封結構如圖 46 所示，隔板的密封面寬度最小為（ S+2） mm。 畢業(yè)設計（論文）用紙 正三角形的排列方式可在同樣的管板面積上排列最多的管數(shù)，故用的最為普遍，但管外不易機械清洗。）、同心圓排列、正方形排列（排列角為 90176?？紤]到腐蝕裕量，以及有足夠的厚度能防止接頭的松脫、泄露和引起振動等原因，建議最小厚度應大于 20mm。由于管板兼作法蘭與不兼作法蘭的區(qū)別因而結構各異，前者的結構見圖 44，其中圖 44（ a）形式是在管板上開槽，殼體嵌入后進行焊接，殼體對中容易，施焊方便，適合于壓力不高、物料危害性不高的場合；如果壓力較高，設備直徑較大，管板較厚時，可采用圖 44（ b）形式，其焊接時較難調整。而且， C≥ 4S 且 C≥ 32， S 為殼體厚度。 （ 1）殼程接管位置的最小尺寸 所設計的為帶補強圈的殼程接管，則殼程接管位置的最小尺寸 L1 可用如下公式計算： 畢業(yè)設計（論文）用紙 L1≥ CbD H ??? )4(2 式子中： HD ——補強圈的外圈直徑， mm； b——管板厚度， mm； C——補強圈外緣至管板與殼體焊縫之間的距離， mm。 管程流體進出口時的接管 取接管內循環(huán)水流速 u=，則接管內徑： md )9943600/( ?? ??? 取標準管徑為 150mm。 表 42 支承板厚度以及支承板允許不支承的最大間距 經選擇，我們采用弓形折流板，取弓形折流圓缺高度為殼體內徑的 25%，則切去的圓缺高度為： h=160 mm 取折流板間距 B=，則： B=650=195 mm 可取 B=200 mm 因而查表可得：折流板厚度為 5mm，支承板厚度為 8mm，支承板允許不支承最大間距為 1800mm。 折流板外徑與殼體之間的間隙越小， 殼程流體介質由此泄漏的量越少，即減少了流體的短路，使傳熱系數(shù)提高，但間隙過小，給制造安裝帶來困難，增加設備成本，故此間隙要 求適宜。折流板與支承板一般均借助于長拉桿通過焊接或定距管來保持板間的距離，其結構形式可參見圖 43。 在大直徑的換熱器中，如折流板的間距較大，流體繞到折流板背后接近殼體處，會有一部分液體停滯起來，形成對傳熱不利的 “死區(qū) ”。常用的有弓形折流板和圓盤 圓環(huán)形折流板，弓形折流板又分為單弓形[圖 41（ a） ]、雙弓形 [圖 41（ b） ]、三重弓形 [圖 41（ c） ]等幾種形式。mt? =??????3040 40140ln)3040()40140( ℃ 而此時，我們有： P= 30140 304011 12 ?????? tT tt R= 103040 401 4 012 21 ?????? tt TT 由（ 參見天津大學出版社的《化工原理（上冊修訂版）》 233 頁）可查得： t?? =﹥ ，所以，修正后的傳熱溫度差為： mt? = 39。 標準管子的長度常用的有 1500mm， 2020mm， 3000mm， 6000mm 等。 mSS ?? 畢業(yè)設計（論文）用紙 4 機械結構設計 管徑和管內流速 換熱器中最常用的管徑有 φ19mm2mm 和 φ25mm。s 水蒸氣（有壓力）冷凝 水蒸氣（常壓或負壓）冷凝 水蒸氣冷凝 水蒸氣冷凝 水蒸 氣冷凝 水蒸氣冷凝 水蒸氣冷凝 有機物蒸氣及水蒸氣冷凝 重有機物蒸氣（常壓）冷凝 重有機物蒸氣（負壓）冷凝 飽和有機溶劑蒸氣（常壓）冷凝 含飽和水蒸氣的氯氣（＜ 50℃ ） 582～ 698 814～ 1163 467～ 814 290～ 698 116～ 467 233～ 582 198～ 233 233～ 465 116～ 349 58～ 233 2326～ 4652 1745～ 3489 1163～ 1071 582～ 2908 582～ 1193 291～ 582 114～ 349 582～ 1163 116～ 349 58～ 174 582～ 1163 174～ 349 畢業(yè)設計（論文）用紙 管程 殼程 總傳熱系數(shù) /[W/（ m3s 有機溶劑 μ=～ s