【正文】 中心距經(jīng)查表可得：（ mm） 換熱管外徑 d 換熱管中心距 分程隔板槽兩側(cè)相鄰管的中心距 25 32 44 nc= ? ? ???N 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=6002*8=584mm 式子中， Di—— 筒體內(nèi)直徑， mm b3—— 大小為 ，且大于 8mm 經(jīng)查表，分程隔板的尺寸如下表： 公稱直徑 DN/mm 隔板最小厚度 ? /mm 碳素鋼 600 8 分程隔板有單層和雙層兩種，單層隔板與管板的密封結(jié)構(gòu)如圖 118所示，隔板的密封面寬度最小為（ S+2） mm。 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(jī)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(dòng)等原因，建議最小厚度應(yīng)大于 20mm。由于管板兼作法蘭與不兼作法蘭的區(qū)別因而結(jié)構(gòu)各異，前者的結(jié)構(gòu)見圖 115，其中圖 115（ a）形式是在管板上開槽，殼體嵌入后進(jìn)行焊接，殼體對(duì)中容易，施焊方便，適合于壓力不高、物料危害性不高的場(chǎng)合；如果壓力較高，設(shè)備直徑較大，管板較厚時(shí)，可采用圖115（ b）形式，其焊接時(shí)較難調(diào)整。而且， C≧ 4S且 C≧ 32,S為殼體厚度。 殼體直徑 /mm ＜ 400 400～800 900～1200 管子外徑 /mm 19 25 38 57 支承板厚度/mm 6 8 10 最大間距 /mm 1500 1800 2500 3400 1） .殼程接管位置的最小尺寸 所設(shè)計(jì)的為帶補(bǔ)強(qiáng)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(jì)算： L1≧ CbDH ??? )4(2 式子中： HD —— 補(bǔ)強(qiáng)圈的外圈直徑， mm b—— 管板厚度， mm C—— 補(bǔ)強(qiáng)圈外緣至管板與殼體焊縫之間的距離， mm。 取接管內(nèi)循環(huán)水流速 u=，則接管內(nèi)徑： d= )9943600/( ?? ?? 取標(biāo)準(zhǔn)管徑為 150mm。 650=195mm 可取 B=200mm 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。 折流板厚度與殼體直徑和折流板間距有關(guān)，見表 。 由于換熱器是功用不同，以及殼程介質(zhì)的流量、粘度等不同，折流板間距也不同，其系列為： 100mm， 150mm， 200mm， 300mm， 450mm， 600mm， 800mm， 1000mm。為了消除這種弊病，宜采用雙弓形折流板或三弓形折流板。 單弓形折流板用得最多，弓形缺口的高度 h為殼體公稱直徑 Dg的 15%～ 45%，最好是 20%，見圖 122（ a）；在臥式冷凝器中，折流板底部開一 90176。 采用多管程（ 2管程）結(jié)構(gòu)， D=a（ b1） +2e 式中 D—— 殼體內(nèi)徑， mm； a —— 管心距， mm； b —— 橫過(guò)管束中心線的管數(shù)，管子按正三角形排列： b = n ；管子按正方形排列： b = n ， n為換熱器的總管數(shù)； e—— 管束中心線上最外層管 中心到殼體內(nèi)壁的距離，一般取 e=（ 1～ ） d0 。 120=240（根） 由前面的計(jì)算已求得，按單殼程、多管程計(jì)算，逆流時(shí)： 39。 標(biāo)準(zhǔn)管子的長(zhǎng)度常用的有 1500mm， 2020mm， 2500mm， 3000m,4500,5000,6000m,7500mm,9000m等。小直徑的管子可以承受更大的壓力，而且管壁較薄；同時(shí)，對(duì)于相同的殼徑，可排列較多的管子，因此單位體積的傳熱面積更大，單位傳熱面積的金屬耗量更少。 167。 ( )= W/m2?℃ 2） .殼程傳熱系數(shù) ： 假設(shè)殼程的傳熱系數(shù)是 ： o? =500 W/m2?℃ 污垢熱阻 ： Rsi=℃ /W Rso= m2℃ /W 管壁的導(dǎo)熱系數(shù) ： ? =45 m2℃ /W 管壁厚度： b= 內(nèi)外平均厚度： dm= 在下面的公式中， 以外管為基準(zhǔn)，代入以上數(shù)據(jù)得： osoioiosiiio RdbdddRddK???11 ????? =1247。 s 輕有機(jī)物μ＜ 178。 s 水 水 水 水 水 水 水 水 中有機(jī)物μ =～ 1mPa178。 s 水溶液μ＞ 2mPa178。 s 582～ 698 814～ 1163 467～ 814 冷水 冷水 鹽水 有機(jī)溶劑 輕有機(jī)物μ＜ 178。）/2 = 則殼程損失 △ Ps=△ P1+△ P2=2700+==＜ 120KPa 即殼程的壓降也滿足題意 綜上核算初步認(rèn)為所選的換熱器適用 K 總傳熱系數(shù)的經(jīng)驗(yàn)值見表 34，有關(guān)手冊(cè)中也列有其他情況下的總傳熱系數(shù)經(jīng)驗(yàn)值，可供設(shè)計(jì)時(shí)參考。 2= 2700Pa ⑧ 缺口損失△ P2=NB( )(u0178。 (29+1)179。 =29 ⑦ 管束的損失△ P1=Ff0nc(NB+1) (u0178。 4= =＜ 故管 程的壓降滿足題目中的要求 ⒉ 殼程 取折流擋板間距為 h= 計(jì)算截面積 S0 =h(Dncd0 )=(179。179。2= 回彎阻力損失 △ Pr=3179。 178。 442＝ ㎡ 稍大于表中 ㎡ ,這是由于管長(zhǎng)的一部分需用于在管板上固定管子，應(yīng)以表中的值為準(zhǔn) ③ 由于換熱管是組合式排列，除在分程板兩側(cè)采用正方形排列外，大部分地方采用的是正三角形排列，故中心排管數(shù)可以按照正三角形 排列的形式計(jì)算： 中心排管數(shù) nc ≈ n =179。179。 注：由于是多程，故為了方便安裝分程板，采用組合式排列跟方便。化工原理 187。 )= ㎡ 可以求得單程管長(zhǎng) L=(90179?！?) 傳熱面積： A=nπ d。 179。 的碳鋼管， 則管內(nèi)徑 di=179。 104 (流動(dòng)空間的選擇 )及流速確定 已知兩流體允許壓強(qiáng)降 分別 不大于 ,40kPa；兩流體分別為煤油和水。mt? = 而此時(shí)，我們有： 3 0 1 71 6 0 1 7t 2 t 1T 1 T 2 == 13143 = 0 . 0 9 1P= t 2 t 1 = =R=T 1 T 2 1 6 0 6 03 0 1 710013 = 7 .6 9 式 中： 21,TT —— 熱流體（煤油）的進(jìn)出口溫度，℃； 21 tt， —— 冷流體（自來(lái)水）的進(jìn)出口溫度，℃； R 2 +1R 1 ln 1P R1P ln 2P ( 1+ R 2P ( 1+ R +R 2 +1R 2 +1))ψ= 7 .6 9 2 +17 .6 9 11 0 .0 9 11 0 .0 9 1 x 7 .6 92 0 .0 9 1 X ( 1 + 7 .6 9 2 0 .0 9 1 X ( 1 + 7 .6 9 + 7 .6 9 2 +1lnln7 .6 9 2 +1 = ψ 符合要求 則平均傳熱推動(dòng)力： △ tm=△ tm,逆 179。在設(shè)計(jì)或選型時(shí)，如果有幾種換熱器都能完成生產(chǎn)任務(wù)的需要，這一標(biāo)準(zhǔn)就尤為重要了。 （ 2）安全可靠 換熱器是壓力容器，在進(jìn)行強(qiáng)度、剛度、溫差應(yīng)力以及疲勞壽命計(jì)算時(shí)，應(yīng)遵循我國(guó)《鋼 制石油化工壓力容器設(shè)計(jì)規(guī)定》和《鋼制管殼式換熱器設(shè)計(jì)規(guī)定》等有關(guān)規(guī)定與標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)兩流體的溫度差較大時(shí)，應(yīng)考慮熱補(bǔ)償 。其中間壁式換熱器應(yīng)用最廣泛，如表 21所示。換熱器在其他部門如動(dòng)力、原子能、冶金、食品、交通、環(huán)保、家電等也有著廣泛的應(yīng)用。 一 .化工原理課程設(shè)計(jì)任務(wù)書 煤油冷卻器的設(shè)計(jì) ： 40t/h 煤油 ： 列管式換熱器 (1).煤油：入口溫度 160℃，出口溫度 60℃ (2).冷卻介質(zhì)： 循環(huán)水 ，入口溫度 17℃，出口溫度 30℃ (3).允許壓強(qiáng)降： 管程不大于 ,殼程不大于 40KPa (4).煤油定性溫度下的物性數(shù)據(jù) ρ =825kg/m3，黏度 179。六 .管束振動(dòng) ……………………………………………………………………………………..………… 25 167。二 .概 述 ………………………………………………………………………………………………….. 3 167。一 .任務(wù)書 …………………………………………………………………………………………………… 2 167。五 . 換熱器核算 ………………………………………………………………………………………….… 21 167。附：化工原理課程設(shè)計(jì)之心得體會(huì) ……………………………………………………………………… 30 167。在化工廠，換熱器的費(fèi)用約占總費(fèi)用的 10%～ 20%，在煉油廠約占總費(fèi)用 35%～ 40%。 換熱器的類型按傳熱方式的不同可分為：混合式、蓄熱式和間壁式。但是由于殼程不易檢修和清洗，因此殼方流體應(yīng)是較為潔凈且不易結(jié)垢的物料。 1擋板 2補(bǔ)償圈 3放氣嘴 圖 完善的換熱器在設(shè)計(jì)和選型時(shí)應(yīng)滿足 以下各項(xiàng)基本要求： （ 1）合理地實(shí)現(xiàn)所規(guī)定的工藝條件： 可以從： ①增大傳熱系數(shù)②提高平均溫差③妥善布置傳熱面 等三個(gè)方面具體著手。 （ 4）經(jīng)濟(jì)合理 評(píng)價(jià)換熱器的最終指標(biāo)是：在一定時(shí)間內(nèi)（通常 1年內(nèi)的）固定費(fèi)用（設(shè)備的購(gòu)置費(fèi)、安裝費(fèi)等）與操作費(fèi)（動(dòng)力費(fèi)、清洗費(fèi)、維修費(fèi)） 等的總和為最小。 逆流時(shí)，我們有 煤油： 160℃→ 60℃ 水： 30℃← 17℃ 從而， 1 3 0 4 3ln (1 3 0 /4 3 ) = 7 8 .6 39。 104 水 179。 表 流體種類 流速 /（ m/s） 管程 殼程 冷卻水 1~ ~ 一般液體 (黏度不高 ) ~ ~ 低黏油 ~ ~ 高黏油 ~ ~ 由上表，我們初步選用 Φ 25179。179。178。/(350179。 90=360 根 .查化學(xué)工業(yè)出版社第三版譚天恩主編的 171。 傳熱面積 178。 178。 179。 179。 247。 178。 179。 1223 =1 ⑥ 則折流擋板數(shù) NB =hl 1=6247。 15179。247。 178?！?