【正文】 ，b? =510 MPa ， s? =345 MPa ，在設(shè)計溫度下， ? ? MPat 170?? ， M P aE s ?? ， ?? ??? Cs? 。 2． 10 總傳熱系數(shù)的核算 管程對流傳熱系數(shù) i? 10391Re ?i 33 ?????? ?? ?Cpi （ 226） )()10391( ??? iiii d?? （ 227） = ??? 廣東石油化工學院?？飘厴I(yè)設(shè)計： U 型管換熱器設(shè)計 14 = )/( 2 CmW ?? 殼程對流傳熱系數(shù) 0? 0 )()())(( wee Cpudd ??? ?? ??? ? （ 228） 取換熱器列管之 中心距 t=32mm。 24?BN 。 第二章 換熱器的工藝計算 13 39。239。 廣東石油化工學院?？飘厴I(yè)設(shè)計： U 型管換熱器設(shè)計 12 2． 9 壓強降的核算 管程壓強降 tpsi FNNPPP )( 21 ?????? （ 213） 式中 1P? ——單程直管阻力， Pa； 2P? ——局部阻力 ,Pa； sN ——殼程數(shù)： pN ——管程數(shù)； iP?? ——管程總阻力； sF ——管程結(jié)構(gòu)校正因數(shù)，量綱為 1，對內(nèi)徑 20mm 外徑 25mm 的管子，取 。 2. 8 接管 根據(jù)流體的操作情況及結(jié)構(gòu)尺寸要求，取管程接管內(nèi)流體流速為 ，則管程接管內(nèi)徑為 04 4 1 6 2 8 3 / 3 6 0 0 / 9 9 4 0 . 1 0 83 . 1 4 1 . 5ii VDmu? ?? ? ?? （ 211） 式中 iD ——管程接管內(nèi)徑， mm； iV ——冷卻反應(yīng)產(chǎn)物的體積流量， m3/s； iu ——冷卻反應(yīng)產(chǎn)物的流速， m/s。所以本設(shè)計采第二章 換熱器的工藝計算 11 用常規(guī)的正三角形排列。據(jù)此，由換熱器系列標準初選換熱器為下表所示： 表 23 初選換熱器參數(shù) 殼徑 /mm 600 管子尺寸 /mm 20 25 中心排管數(shù) 16 管長 /m 管程流通面積 /m2 管子總數(shù) 241 管程數(shù) 2 管子排列方法 正三角形 實際傳熱面積 22 3 2 3 .1 4 0 .0 2 5 ( 4 .5 0 .1 ) 8 0 .1cA n d L m?? ? ? ? ? ? （ 27） 若選擇該型號的換熱器，則要求過程的總傳熱系數(shù)為 290w。 計算兩流體的平均溫度差 廣東石油化工學院專科畢業(yè)設(shè)計： U 型管換熱器設(shè)計 10 ( 316 134) ( 370 210)316 134lnln370 210hcmhcttt tt? ? ? ? ? ?? ? ?????=230176。 廣東石油化工學院?？飘厴I(yè)設(shè)計： U 型管換熱器設(shè)計 8 第二章 換熱器的工藝計算 U 型管式換熱器的工藝設(shè)計只要包括以下內(nèi)容： 1． 根據(jù)換熱任務(wù)和有關(guān)要求確定設(shè)計方案； 2． 初步確定換熱器的結(jié)構(gòu)和尺寸； 3． 核算換熱器的傳熱面積和流體阻力； 4． 確定換熱器的工藝結(jié)構(gòu)。 在某些情況下還需對換熱器的主要零部件 —特別是受壓不均做應(yīng)力計算，并校核其強度。 熱力設(shè)計指的 是根據(jù)使用單位提出的基本要求，合理地選擇運行參數(shù)，并根據(jù)傳熱學的知識進行傳熱計算。目前我國 U 型管式換熱器的設(shè)計、制造、檢驗、驗收按 “鋼制 U 型管式換熱器 ”（ GB151）標準執(zhí)行。 4．按換熱器傳熱面的形狀和結(jié)構(gòu)分類 它用于區(qū)分各種形式的間壁式換熱器。 （ 3）間壁式換熱器 它是利用一種固體壁面將進行熱交換的兩種流體隔開，使它們通過壁面進行傳熱。為了獲得更大的接觸面積，可在設(shè)備中防止隔柵填料，有時也可把液體噴成細滴。 在化工生產(chǎn)中，由于用途、工作條件和熱載體的 特性等的不同，對換熱器提出了不同的要求，所以出現(xiàn)了各種不同形式和結(jié)構(gòu)的換熱器。 板式換熱器：該種形式的換熱器進一步發(fā)展的趨勢，將是提高操作溫度和操作壓力，設(shè)計大型板片以增大它的處理量，擴大它的使用范圍 ，并采用新的結(jié)構(gòu)材料和新的制造工藝。 U 型管式換熱器：由于它具有結(jié)構(gòu)堅固、彈性大和使用材料范圍廣等獨特的優(yōu)點，今后仍將在廣泛的領(lǐng)域內(nèi)得到繼續(xù)發(fā)展。 ② 板式結(jié)構(gòu)換熱器得到廣泛應(yīng)用 隨著工藝和傳熱學的發(fā)展，板式結(jié)構(gòu)換熱器在設(shè)計和生產(chǎn)上遇到的問題逐步得到解決，近 20 年來發(fā)展很快，已在許多工業(yè)部門中得到廣泛應(yīng)用。 （ 3）迅速發(fā)展時期 進入 50 年代以后，科學技術(shù)和工業(yè)生產(chǎn)有了飛速發(fā)展，使換熱器也進入了一個飛速發(fā)展時期。為了提高換熱器的效率， 30 年代已出現(xiàn)了肋片管式換熱器。由于用蓄熱室預熱空氣比用當時的金屬換熱器所能達到的溫度高，因而逐漸取代了原始的鑄鐵管換熱器，成為 19 世紀后50 年中工業(yè)爐的主要換熱設(shè)備。 換熱器的發(fā)展 換熱器在工業(yè)中的應(yīng)用，至少已有 200 余年的歷史。換熱氣的后面再裝預熱鍋爐，可使燃料熱量的利用率達到 80%～ 90%。裝設(shè)換熱器利用煙氣余熱來預熱工業(yè)爐的進風，可使工業(yè)爐本身的熱效率得到提高，因而可以節(jié)省爐用高質(zhì)燃料。以鍛造加熱爐為例，普通加熱爐每公斤鍛件的能耗為 公斤標準燃料，而裝有換熱器的加熱爐每公斤鍛件的能耗只有 公斤左右標準燃料。在一般石油第一章 緒論 3 化工企業(yè)中，換熱器的投資約占總投資的 30% ～ 40%。核燃料裂變所產(chǎn)生的大量的熱量首先傳給冷卻劑，冷卻劑在蒸汽發(fā)生器中再將熱量傳給反應(yīng)產(chǎn)物、使反應(yīng)產(chǎn)物汽化成蒸汽，由蒸汽來轉(zhuǎn)動汽輪發(fā)電機發(fā)電。 在火力發(fā)電廠中，裝有空氣預熱器、燃油加熱器、給反應(yīng)產(chǎn)物加熱器、整齊冷凝器等一系列的換熱器。換熱器在化工行業(yè)中的應(yīng)用是十分廣泛的，各種化工生產(chǎn)工藝就都要用到它。例如，在氮肥生產(chǎn)中，氮氣 與氫氣的混合氣體要在 500℃ 左右的高溫才能在催化劑的作用下合成氨，而氨與未反映的氮、氫氣體的分離，則需要通過冷卻與冷凝的辦法以液體的形式分離出來。 在火力發(fā)電廠中，裝有空氣預熱器、燃油加熱器、給反應(yīng)產(chǎn)物加熱器、整齊冷凝器等一系列的換熱器。 換熱器在化工行業(yè)中的應(yīng)用是十分廣泛的，各種化工生產(chǎn)工藝就都要用到它。 換熱器的應(yīng)用廣泛，日常生活中取暖用的暖氣散熱片、汽輪機裝置中的凝汽器和航天火箭上的油冷卻器等，都是換熱器。但由于是雙管程結(jié)構(gòu)，所以在分程隔板兩邊采用矩形排列。該設(shè)備適用于溫差不大，殼程流體清潔，不易結(jié)垢拆卸、清洗的場合。設(shè)計中考慮操作 條件及介質(zhì)的特性，本設(shè)計采用 U 型管式換熱器結(jié)構(gòu)。本設(shè)計每層管子排列方式采用正三角形排列，這種方法在相同的管板面積上可排較多的管子，且管外表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)大。 structural design； strength calculation 目錄 V 目 錄 摘要 .................................................................................................................. III ABSTRACT....................................................................................................... IV 前 言 .................................................................................................................. 1 第一章 緒論 ..................................................................................................... 2 1． 1 換熱器的應(yīng)用及其發(fā)展 ..................................................................... 2 1． 2 換熱器的分類及其特點 ..................................................................... 5 1． 3 U 型管式換熱器的設(shè)計 ...................................................................... 7 第二章 換熱器的工藝計算 ................................................................................ 8 2． 1 設(shè)計條件 ............................................................................................ 8 2． 2 確定物性數(shù)據(jù) .................................................................................... 8 2． 3 符號說明 ............................................................................................ 8 2． 4 流體走向的確定 ................................................................................ 9 2． 5 估算傳熱面積，初選換熱器的規(guī)格 ................................................... 9 2． 6 換熱管的排列和管心距 .....................................................................10 2． 7 折流板 ............................................................................................... 11 2. 8 接管 ..................................................................................................... 11 2． 9 壓強降的核算 ...................................................................................12 2． 10 總傳熱系數(shù)的核算 ..........................................................................13 第三章 換熱器的結(jié)構(gòu)設(shè)計 ...............................................................................16 3. 1 筒體 .....................................................................................................16 3. 2 管箱材料 .............................................................................................16 3. 3 管箱法蘭 ............................................................................................17 3. 4 接管材料 .............................................................................................18 3. 5 接管法蘭 ............................................................................................19 3. 7 管板 ..................................................................................................