【正文】 226）中的阻力系數(shù)一般情況下取 3. 取碳鋼的管壁粗糙度為 ，則，而，于是 對(duì)的管子有。 壁溫核算 核算壁溫時(shí)，可按以下近似計(jì)算公式計(jì)算 （ 224）式中：，――分別為熱流體側(cè)和冷流體側(cè)的管壁溫度，； ，――分別為熱流體和冷流體的平均溫度，； ，――分別為熱流體側(cè)和冷流 體側(cè)的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)； ，――分別為熱流體側(cè)和冷流體側(cè)的傳熱面積，； ，――分別為熱流體和冷流體的污垢熱阻， 根據(jù)公式（ 224），求得管壁溫度 管外側(cè)冷凝膜溫為：這與假設(shè)溫度差距不大。 表 23 常見金屬材料的熱導(dǎo)率 溫度 0 100 200 300 400 鋁 銅 碳鋼 不銹鋼 ― 管壁熱阻計(jì)算，不銹鋼條件下的熱導(dǎo)率為。選擇污垢熱阻時(shí)，應(yīng)特別慎重，尤其對(duì)易結(jié)垢的物料更是如此 。 當(dāng)量管數(shù)與傳熱管布置方式及總管數(shù)有關(guān)，傳熱管布置為三角形錯(cuò)列，則可用下式求得： （ 217） 式中：――冷凝器的傳熱管總數(shù)。對(duì)水平安裝的折流板，為了防止流體短路，切去的圓缺高度不宜大于殼體內(nèi)徑 35%折流板間最小間距為殼體內(nèi)徑的 35%，最大距不宜大殼體內(nèi)徑的 2 倍9000/4501 19（塊） 冷凝器核算 冷凝器的核算內(nèi)容主要包括冷凝器的熱流量、傳熱管壁溫和流體阻力。估算出殼體內(nèi)徑后，需圓整到標(biāo)準(zhǔn)尺寸。故采用焊接法。 表 22 排管數(shù)目 正六角形的數(shù)目 a 正三角形排列 六角形對(duì)角線上的管數(shù) b 六角形內(nèi)的管數(shù) 每個(gè)弓形部分的管數(shù) 第一列 第二列 第三列 弓形部分的管數(shù) 管子總數(shù) 10 21 331 6 36 367 11 23 397 7 42 439 12 25 469 8 48 517 13 27 547 9 2 66 613 14 29 631 10 5 90 721 15 31 721 11 6 102 823 對(duì)于多 管程換熱器，常采用組合排列方法。而正方形排列，管外清洗方便，適用于殼程中的流體易結(jié)垢的情況，其傳熱效果較正三角形差些。其中溫差校正系數(shù)與流體的進(jìn)出口溫度有關(guān)，也與換熱器的殼程數(shù)及管程數(shù)有關(guān)。 則所需的傳熱管長(zhǎng)度： 我國生產(chǎn)的系列中換熱管的無縫鋼管長(zhǎng)度分為 ， 2， 3， ， 6 米等好幾種， 在選取管長(zhǎng)時(shí)應(yīng)注意合理利用材料，還要使冷凝器具有適宜的長(zhǎng)徑比。 由公式（ 2） 計(jì)算有效平均溫度差 對(duì)于逆流，有效平均傳熱溫差： （ 23） 由公 式（ 23）可得逆流傳熱溫差： 估算傳熱面積 假設(shè)一 K 值，利用傳熱速率方程，估算傳熱面積： 24 式中：――估算的傳熱面積，； ――假設(shè)傳熱系數(shù)，； ――平均傳熱溫差。 C；冷流體進(jìn)口溫度176。 ，設(shè)計(jì)溫度 120 ℃，管程設(shè)計(jì)壓力 、設(shè)計(jì)溫度 70 ℃；二甲胺處理量為3000kg／ h W/ m??℃ ；密度： kg/m3；比熱容： kJ/ kg??℃ ；粘度： Pa??s ，潛熱。華南理工大學(xué)提出的專利技術(shù) 專利申請(qǐng)?zhí)?0222788619 采用交變曲面波紋盤管換熱器將高效填料混合波紋板的原理和薄層流動(dòng)方式應(yīng)用于不連續(xù)交變曲面波紋盤管以傳質(zhì)強(qiáng)化傳熱。 根據(jù) Hewitt 和 HallTaylor 準(zhǔn)則，當(dāng)滿足條件時(shí)，可防止液泛的發(fā)生。蒸汽經(jīng)由徑向接管注入其底部。傳熱管管徑多為 19~25mm，在低壓時(shí)，為減少壓降，也有用 50mm 直徑的管子。 圖 12 立式殼程冷凝器和水分配器 管內(nèi)向下流動(dòng)的立式管程冷凝器 這種管內(nèi) 蒸汽及其冷凝液均向下流動(dòng)的立式管程冷凝器，是一帶有外部封頭和分離端蓋的管殼式換熱器。此外，由于冷凝液只是局部地注滿管道，因此過冷度較低。 圖 11 臥式殼程冷凝器 臥式管程冷凝器 這種冷凝器的管程多是單程或雙程。折流板間距應(yīng)隨蒸汽冷凝而減小，以增強(qiáng)傳 熱效果。為了便于排出冷凝液，折流板的下緣開有槽口。但防沖板周圍應(yīng)留有足夠的孔隙，以減小阻力。其中臥式殼程冷凝和立式管程冷凝是最常用的形式 [9]。 列管式冷凝器的應(yīng)用已經(jīng)有悠久的歷史，而且列管式冷凝器被當(dāng)作一中傳統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)的換熱設(shè)備在很多工業(yè)部門中大量使用。間接式冷凝器也叫表面式冷凝器，包括列管式冷凝器 ,盤管式冷凝器及板式冷凝器。 Flange. 目錄 摘要 I Abstract II 第 1 章 緒論 1 冷凝器概述 1 冷凝器類型 1 1 臥式管程冷凝器 2 立式殼程冷凝器 2 管內(nèi)向下流動(dòng)的立式管程冷凝器 3 向上流動(dòng) 的立式管程冷凝器 3 第 2 章 工藝計(jì)算 5 設(shè)計(jì)條件 5 確定物性數(shù)據(jù) 5 冷凝器的類型與流動(dòng)空間的確定 5 未考慮冬季因素 5 5 選工藝尺寸計(jì)算 7 冷凝器核算 10 冬季因素考慮 17 綜合考慮 18 19 選工藝尺寸計(jì)算 19 冷凝器核算 20 換熱器主要結(jié)構(gòu)尺寸和計(jì)算結(jié)果 25 26 殼體、管箱殼體和封頭的設(shè)計(jì) 26 壁厚的確定 26 27 標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭的設(shè)計(jì) 27 管板與換熱管設(shè)計(jì) 28 1 管板 28 換熱管 29 進(jìn)出口設(shè)計(jì) 30 30 接管外伸長(zhǎng)度 30 排氣、排液管 30 接管最小位置 31 折流板或支持板 32 折流板尺寸 32 32 折流板的布置 33 防沖擋板 34 拉桿與定距管 34 拉桿的結(jié)構(gòu)和尺寸 34 拉桿的位置 35 定距管尺寸 35 鞍座選用及安裝位置確定 35 36 殼體、管箱殼體和封頭校核 36 36 管箱殼體校核 36 橢圓封頭校核 37 接管開孔補(bǔ)強(qiáng) 37 37 管箱冷卻水接管補(bǔ)強(qiáng)的校核 39 膨脹節(jié) 40 膨脹節(jié) 40 膨脹節(jié)計(jì)算 41 管板校核 42 42 各元件材料及其設(shè)計(jì)數(shù)據(jù) 43 管子許用應(yīng)力 44 結(jié)構(gòu)參數(shù)計(jì)算 45 法蘭力矩 46 換熱管與殼體圓筒的熱膨脹應(yīng)變形差 46 管箱圓筒與法蘭的旋轉(zhuǎn)剛度參數(shù) 46 管子加強(qiáng)系數(shù) 47 旋轉(zhuǎn)剛度無量綱參數(shù) 47 設(shè)計(jì)條 件不同危險(xiǎn)組合工況的應(yīng)力計(jì)算 48 四種危險(xiǎn)工況的各種應(yīng)力計(jì)算與校核： 50 設(shè)計(jì)值總匯 52 53 安裝 53 維護(hù)和檢修 53 56 參考文獻(xiàn) 57 第 1 章 緒論 冷凝器概述 在蒸餾過程中，把蒸氣轉(zhuǎn)變成液態(tài)的裝置稱為冷凝器 [1]。 關(guān)于臥式殼程冷凝器設(shè)計(jì)的各個(gè)環(huán)節(jié)，設(shè)計(jì)說明書中都有詳細(xì)的說明。冷凝器的畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 摘要 根據(jù)設(shè)計(jì)條件，依據(jù) GB151 和 GB150 及相關(guān)規(guī)范，對(duì)臥式殼程冷凝器進(jìn)行了工藝計(jì)算，結(jié)構(gòu)計(jì)算和強(qiáng)度計(jì)算。最后設(shè)計(jì)結(jié)果再通過裝配圖零件圖等表現(xiàn)出來。 Tube sheet。 蒸發(fā)設(shè)備中的冷凝器利用冷卻水將二次蒸汽冷卻，它可分為兩類 ,一類是間接式冷凝器一類是直接式冷凝器。冷卻水不受二次蒸汽污染可以循環(huán)利用；由于水在冷凝器內(nèi)是閉式循環(huán)沒有水的沖擊聲，不象水力噴射器所使用的冷卻水暴露在外面有水的沖 擊聲；不受空間高度的約束限制，可立式安裝也可臥式安裝，不象大氣式冷凝器受空間高度的限制 大氣式冷凝器安裝高度在 以上 ，冷卻效果也不比直接式冷凝器差，并便于自控，因此在蒸發(fā)設(shè)備中被廣泛采用 [78]。 冷凝器類型 列管式冷凝器有臥式與立式兩種類型，被冷凝的工藝蒸汽可以走殼程，也可以走管程。殼程蒸汽入口處裝有防沖板，以減少蒸汽對(duì)管束的直接沖擊。對(duì)于水平安裝的折流板，為了防止流體短路，切去的圓缺高度不宜大于殼體內(nèi)徑 35%，折流板間最小間距為殼體內(nèi)徑的 35%，最大間距不宜大于殼體內(nèi)徑的 2 倍。不論弓形折流板的圓缺面是水平還是垂直安裝，當(dāng)被冷凝工藝蒸汽中含有不凝氣時(shí)。臥式殼程冷凝器的優(yōu)點(diǎn)是壓降小，冷凝冷卻劑走管程便于清洗；缺點(diǎn)是蒸汽與凝液產(chǎn)生分離，難于全凝寬沸程范圍的混合物。在這種冷凝器中，蒸汽與冷凝液的接觸不好，因此對(duì)寬沸程蒸汽的完全冷凝是不適宜的。以降膜的形式在管內(nèi)向下流動(dòng)，因而冷卻水側(cè)要求的壓力低；由于水的傳熱系數(shù)大，故耗水量少，但水的分配不易均勻，可在管口安裝一水分配器，如圖 12 所示。冷凝液液位應(yīng)低于擋板或漏斗。為了確保有熱的冷凝液或防止低沸點(diǎn)組分被冷凝，可采用冷凝介質(zhì)向上流動(dòng)的流程。當(dāng)蒸汽向上流動(dòng)的流速阻礙冷凝自由回流時(shí)，便會(huì)產(chǎn)生液泛，將冷凝液從冷凝器頂部吹出。在管型改進(jìn)方面美國益美高公司設(shè)計(jì)的獲得專利的橢圓形盤管 []，曾極大地改善了盤管的傳熱性能使該公司設(shè)計(jì)制造的冷凝器一直處于世界領(lǐng)先地位。冷凝器生產(chǎn)廠家發(fā)揮他們?cè)谠O(shè)計(jì)和制造冷凝器方面的長(zhǎng)處科研單位發(fā)揮他們的理論和設(shè)計(jì)方面的長(zhǎng)處應(yīng)用企業(yè)發(fā)揮他們?cè)趹?yīng)用方面的長(zhǎng)處相互合作相互配合不僅會(huì)把我國冷凝的理論設(shè)計(jì)和制造技術(shù)提高到一個(gè)新的層次 ,對(duì)冷凝器的應(yīng)用也大有好處。 C，出口溫度 176。該換熱器用考慮到清洗等各種因素初步確定為的 水蒸氣用量 由題目可知，二甲胺蒸汽流量： 工程上常用的熱量損失系數(shù)加以估計(jì)， （ 21） 取則 熱負(fù)荷計(jì)算 熱負(fù)荷計(jì)算公式： （ 22） 式中：――冷熱流體的質(zhì)量流量， kg/s； ――冷熱流體的定壓比熱， J/ kg??℃ ； ――冷流體的進(jìn)、出口溫度，℃。 管程數(shù)和傳熱管數(shù) 可依據(jù)傳熱管內(nèi)徑和流速確定單程傳熱管數(shù)： （ 25）式中：――單程管子數(shù)目； ――單程流體的體積流量，； ――傳熱管內(nèi)徑， m； ――管內(nèi)流體流速，； 所以，單程傳熱管數(shù)為： 按單程管計(jì)算，傳熱管長(zhǎng)度為： （ 26）式中：――按單程計(jì)算的管子長(zhǎng)度， m； ――管子外徑， m。這種情況下的平均傳熱溫差由式 29 計(jì)算。 正三角形排列比較緊湊，在一定的殼徑內(nèi)可排列較多的管子，且傳熱效果好， 但管外清洗較為困難。 采用正三角排列，當(dāng)管子總數(shù)超過 127 根，即正六邊形的個(gè)數(shù)時(shí)，最外層六邊形和殼體間的弓形部分空間 較大，也應(yīng)配置傳熱管，可以排的管子數(shù)目見表22。 管心距 采用脹接法固定時(shí)，管心距過小會(huì)造成脹接在擠壓作用下發(fā)生變形，失去管子與管板之間的連接力。 的取值范圍如下：正三角形排列， 2 管程， 4 管程以上。上下方向排列 者可造