【正文】 0 .4 1 8 6 0 0 0tPKK E?? ? ?? 系數(shù) ~ 2 . 4 5 0 . 0 2 6 71 . 5 [ ] 1 . 5 0 . 4 1 5 3a tpPP ??? ? ???39 1111~3322( 39。 ( ) 58 50nA n s s s m m? ? ? 管板布管區(qū)面積 2 2 2td 46 1 25 58 50 29 39 75A ns A m m? ? ? ? ? ? 管板布管 區(qū)當(dāng)量直徑 墊片外徑 : 692GOD mm? 墊片內(nèi)徑 : 668GiD mm? 墊片密封寬度 : 因?yàn)?0 ? 所以有效寬度 b=6mm t1 4 4 2 9 3 9 7 5 6123 . 1 4AD m m? ?? ? ?0 64G O G iDDb m m???38 墊片壓緊力作用中心圓直徑 2 6 9 2 2 6 6 8 0G G OD D b m m? ? ? ? ? ? 假設(shè)管板名義厚度 61n mm? ? 管板材料在管板設(shè)計(jì)溫度下許用應(yīng)力 [ ] 15 3[ ] 14 139。球冠型封頭的外壁與法蘭內(nèi)壁交點(diǎn)距離法蘭表面的距離l=16mm。換熱器的性能是根據(jù)在 ASPEN B— JAC的輸人文件中指定的詳細(xì)的換熱器幾何尺寸以及用船 N PLUS提供的物流及物性數(shù)據(jù)來計(jì)算的。 ASPEN AEROTRAN能夠模擬矩形管束換熱器包括強(qiáng)制式或吸入式空冷器以及加熱爐及煙氣節(jié)能器的對(duì)流段。 HTRI的物性數(shù)據(jù)庫比較豐富，它有一百余種常用單組分和混合物的物性數(shù)據(jù)，同時(shí)也能使用用戶自定義物性數(shù)據(jù)。 （ 2）應(yīng)用 在進(jìn)行換熱器設(shè)計(jì)時(shí)，一般先用設(shè)計(jì)型初步計(jì)算出合適的換熱器形式和規(guī)格，然后經(jīng)過圓整，選擇具體的換熱器的幾何尺寸，用校核型進(jìn)行核算，計(jì)算結(jié)果中實(shí)際面積 /所需面積一般為 1． 1～ 1． 2。目前國內(nèi)使用的換熱器計(jì)算軟件主要是 HRFS(Heat Transfer and Huid How Service)和 HTRI(Heat Transfer Research，Inc． )，也可以應(yīng)用 ASPEN PLUS中的 B— JAC對(duì)換熱器進(jìn)行設(shè)計(jì)、核算和模擬，此外還有如換熱器設(shè)計(jì)大師等。所以墊片槽和墊片形狀的設(shè)計(jì)要合理 ,密封墊片的截面必須與板片溝槽截面吻合。正確合理選用流速 ,也可減輕入口處的板片腐蝕。為減小內(nèi)部殘余應(yīng)力 ,應(yīng)采用整體切邊或高頻振蕩等措施。陰極保護(hù)常與保護(hù)性涂層聯(lián)合使用 ,如使用淡水的冷卻器采用富鋅涂料 ,與陽極保護(hù)聯(lián)合使用 ,簡(jiǎn)化了輔助陽極的布置 ,降低所需的電流 ,取得了很好的效果 ,被認(rèn)為是最經(jīng)濟(jì)的防腐蝕方法。 CrO24是一種陽極抑制劑 ,與適當(dāng)?shù)年帢O抑制劑合用時(shí) ,可得到滿意的防腐蝕效果 ,因此 ,常在水系統(tǒng)中使用。 （ 2）維修工藝控制 在試壓或操作中發(fā)現(xiàn)接頭泄漏時(shí) ,對(duì)接頭脹管修復(fù)要慎重。m 1,總之 ,應(yīng)盡量使導(dǎo)入流體而形成的管子與殼體之間的熱膨脹差為最小。 18 我國換熱器的接頭多采用焊接形式 ,管子與管板之間存在間隙 ,殼程介質(zhì)進(jìn)入到間隙死角中 ,就會(huì)形成縫隙腐蝕。 對(duì)于采用脹接形式的接頭 ,由于脹接過程中存在殘余應(yīng)力 ， 在已脹和未脹 管 段間的過渡區(qū) ,管子內(nèi)外壁都存在拉應(yīng)力 ,對(duì)應(yīng)力腐蝕非常敏感。板式換熱器的人工維護(hù)包括將整機(jī)折開，用噴水槍和刷子清洗板和墊片，檢查板片和墊片，如有必要，更換板片和墊片。 板式換熱器的流道是相互平行的，一程內(nèi)的流體 (程內(nèi)有多個(gè)流道 )雖然流量分配并不十分均勻，但程與程之間不會(huì)有短路、旁路等現(xiàn)象，流體在流道內(nèi)的運(yùn)動(dòng)不會(huì)有任何影響末端溫差的現(xiàn)象。 (3)占地面積比較 用于同一工況的板式換熱器的占地面積，約為管殼式換熱器的五分之一左右，這是因?yàn)榘迨綋Q熱器的總傳熱系數(shù)高 ，減少了換熱面積，并且板式換熱器本身結(jié)構(gòu)緊湊，單位體積內(nèi)的換熱面積，約為管殼式換熱器的 2倍，又不需附加的檢修場(chǎng)地。這些傳熱板的波紋斜交，即在相鄰的傳熱板上具有傾斜角相同而方向不同的波紋。這種換熱器結(jié)構(gòu)堅(jiān)固 ,處理能力大、選材范圍廣，適應(yīng)性強(qiáng)，易于制造 ,生產(chǎn)成本較低，清洗較方便，在高溫高壓下也能適用。這種管通過變徑部分的點(diǎn)接觸支承管子，同時(shí)組成殼程的繞流元件。刺和孔不斷使換熱表面上的邊界層更新，使層流厚度減薄，提高傳熱系數(shù)，殼程流體完全縱向流動(dòng)，阻力主要是液體的粘性力，因此殼程壓力變得很低。因此，管子排列緊湊，單位體積內(nèi)的換熱面積增大，管子間距小，可提高殼程流速，支承點(diǎn)干擾流體并分割流體邊界層，從而增強(qiáng)湍流度，使傳熱邊界層減薄。 桿式支 承結(jié)構(gòu)的發(fā)展 美國菲利浦石油公司于 2O世紀(jì) 7O年代，為了改進(jìn)板式換熱器中管子與折流板的切割破壞和流體誘導(dǎo)作用，開發(fā)了殼程流體縱流折流桿式換熱器，即在管子中插入網(wǎng)桿，不僅解決了誘導(dǎo)振動(dòng)問題，也使傳熱效率得到了提高。在管束中橫向設(shè)置 一些折流板，引導(dǎo)殼程流體多次改變流動(dòng)方向，有效地沖刷管子，以提高傳熱效能，同時(shí)對(duì)管子起支承作用。管殼式換熱器主要由管箱、管板、管子、殼體和折流板等構(gòu)成。在換熱器設(shè)計(jì)中，通常采用強(qiáng)化傳熱的措施來提高換熱器的傳熱能力。 提高管殼式換熱器傳熱能力的措施 管殼式換熱器的傳熱能力是由殼程換熱系數(shù)、管程換熱系數(shù) 和換熱器冷、熱介質(zhì)的對(duì)數(shù)平均溫差決定的，因此，提高管殼式換熱器傳熱能力的措施包括以下幾點(diǎn)。一般管殼式換熱器的管壁熱阻在總熱阻中只占很小的比例，對(duì)傳熱系數(shù)影響不大。 E型是最普通的一種，殼程是單程的，管程可為單程也可為多程； F型為二殼程的換熱器，是在殼體中裝入了一塊平行于管子軸線方向的縱向隔板； G型也為二殼程的換熱器，縱向隔板從管板的一段移開使殼程流體得以分流； H型與 G型相似，但進(jìn)出口接管與縱向隔板均多一倍。維修時(shí)可拆卸浮頭，抽出管束進(jìn)行檢修或更換，適用于管、殼程溫差大但工作壓力不超過 10 MPa的工況，缺點(diǎn)是需要抽出管束。目前在大型化工生產(chǎn)裝置中，各種換熱設(shè)備的數(shù)量占工藝設(shè)備數(shù)量的 30％以上。 calculation part。以及對(duì)換熱器的強(qiáng)度，剛度和穩(wěn)定性的校核。 本設(shè)計(jì)包括四個(gè)部分：說明部分；計(jì)算部分；繪圖部分和翻譯部分。 mapping and translation of some parts. Note on some of the main floating head heat exchanger and its application in the process of refining the position of chemical production, heat exchanger and the development of equipment and heat exchangers at home and abroad the latest development trends, at the same time introduced the structure of heat exchanger design, heat exchanger design of the structure of the main ponents and pressure vessels monly used materials. Finally, pressure vessel manufacturing, testing and acceptance of other issues also made a brief introduction. Calculated for some of the main cylinder, head, and carried out a detailed calculation of the flange, and its hydraulic test checking, but also on the heat exchanger tube sheet, baffle, such as a saddlerelated design calculation. In addition, see the related design manuals and a lot of literature, pleted the mapping of various parts, but also on the20,000 foreignlanguage characters for the translation work. Therefore, it is a parison of graduates with innovative design. Key words: Floating head heat exchanger。因此，了解換熱器各方面知識(shí)是很有必要的。還有一種浮頭式換熱器也稱為填料函式換熱器，其管束可自由伸縮，殼程和管程都可以拆開清洗，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，適用管、殼程溫差大工況，但其耐壓、耐 溫及密封能力差，目前只是在低壓與小直徑的場(chǎng)合下使用。 圖 管子的排列方式 管子在管板上的排列方式最常見的有 4種：正三角排列、轉(zhuǎn)角正三角形排列、正方形排8 列和轉(zhuǎn)角正方形排列。如是管側(cè)熱阻或殼側(cè)熱阻起決定作用，應(yīng)該采取措施有效地增強(qiáng)湍動(dòng)效果以提高傳熱系數(shù)，如是污垢熱阻起決定作用，應(yīng)該采取措施使換熱器有效除垢以提高傳熱系數(shù)。 、熱介質(zhì)的平均對(duì)數(shù)溫差。強(qiáng)化傳熱的常用措施有：采用高效能傳熱面、靜電場(chǎng)強(qiáng)化傳熱、粗糙壁面、攪拌等。通常殼體為圓筒形 。折流板的形狀有弓形、圓形和矩形等。這種殼程流體縱流折流桿式換熱器 與傳統(tǒng)的板式換熱器相比，具有傳熱效率高、流體阻力小、有效消除流體誘導(dǎo)振動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)，且不易結(jié)垢、質(zhì)量輕、使用壽命長(zhǎng)、設(shè)備投資及操作費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn) 。傳熱管的截面形狀的變化對(duì)管內(nèi)、外流體的傳熱都具有強(qiáng)化作用。 (2)螺旋扁管式 (圖 5b)。因此，管子排列緊湊，單位體積內(nèi)的換熱面積增大。但在傳熱效能、緊湊性和金屬消耗量方面不及板式換熱器、板翅式14 換熱器和板殼式換熱器等高效能換熱器先進(jìn)。沿流動(dòng)方向橫截面積是恒定的，但是由于流動(dòng)方向不斷變化致使流道形狀改變，而引起湍流。 (4)多種介質(zhì)換熱 管殼式換熱器不能進(jìn)行多種介質(zhì)操作。由于它的結(jié)構(gòu)特 點(diǎn)可以經(jīng)濟(jì)地做到低至 l℃的端差。板式換熱器一般每年要清洗 1次，并且無論是否實(shí)際需要都要做。一旦具備發(fā)生應(yīng)力腐蝕的溫度、介質(zhì)條件 ,換熱器就會(huì)發(fā)生應(yīng)力腐蝕破壞。在換熱器中 ,污垢的附著部位也會(huì)產(chǎn)生縫隙腐蝕 。停車時(shí) ,應(yīng)先將熱流體流速逐漸減小至零 ,然后快速停止冷流體流動(dòng) ,這樣可使冷卻過程中的不等量收縮減至最小。脹管時(shí) ,對(duì)其周圍的管子也要進(jìn)行再次脹管 ,以免形成間隙。鉻酸鹽 鋅 聚磷酸鹽處理冷卻水 ,常用于低碳鋼、不銹鋼、海軍銅和銅鎳合金換熱器 ,但不能用于鋁合金制換熱器。大型換熱器常采用外加電流陰極保護(hù) ,小型海水換熱器則多用犧牲陽極的陰極保護(hù)。 20 (2)為減輕對(duì)板片表面的劃傷 ,要對(duì)模具表面進(jìn)行拋光。 (5)增加板片觸點(diǎn)的接觸率 ,減少磨振對(duì)觸點(diǎn)的破壞。目前 ,密封墊片廣泛采用彈性橡膠材料 ,對(duì)其力學(xué)性能和抗腐蝕性能有一定的要求 ,永久壓縮變形量控制在 20%,并熱時(shí)效。 HTFS (1)軟件介紹 HTFS是英國傳熱及流體流動(dòng)學(xué)會(huì)推出的兩相流管殼式換熱器計(jì)算程序。 經(jīng)核算表明能完全滿足工藝要求并具有良好 傳熱性能的換熱器并不能保證操作中的安22 全性，因?yàn)樵趽Q熱器中流體流動(dòng)可能會(huì)引起管子的振動(dòng)，進(jìn)而引起換熱器的機(jī)械故障。 ASPEN PLUS B— JAC ASPEN B— JAC是 ASPEN工程軟件包的一部分，該軟件包是一套用于工藝過程設(shè)計(jì)、模擬及分析的綜合工具，它由三個(gè)程序組成的集成軟件： ASPEN HETRAN、 ASPEN AEROTRAN和 ASPEN TEAMS。 ASPEN HETR AN 和 ASPEN AER0TR AN有三種應(yīng)用方式：①設(shè)計(jì)方式，程序搜索滿足熱負(fù)荷規(guī)定及操作約束的最佳換熱器；②核 算方式，它用于核算在指定操作條件下?lián)Q熱器是如何表現(xiàn)的；③模擬方式，它確定在使用了所有傳熱面積情況下，冷熱側(cè)流體出口狀況。流程結(jié)果可從 ASPEN PLUS中瀏覽，詳細(xì)結(jié)果可以從 ASPEN B— JAC中瀏覽。 管 /殼程設(shè)計(jì)壓力 : MPa? 法蘭材料 :16MnⅡ 墊片外徑 : 0 692mmGD ? 墊片內(nèi)徑 : i 668mmGD ? 墊片系數(shù) : m= 墊片比壓力 : y=20mpa 墊片密封寬度 0i0 ()b 6 m m4GGDD??? 墊片壓緊力作用中心圓直徑 : 0iGD 6 8 0 m m2GGDD??? 墊片壓緊力 預(yù)緊狀態(tài)下需要的最小墊片壓緊力 GGF 4 D by 4 680 6 20 256 244 N? ? ? ? ? ? 操作狀態(tài)下需要的最小墊片壓緊力 GGF 6 .2 8 D b m 6 .2 8 6 8 0 6 2 .5 2 .4 5 1 5 6 9 3 7 .2CPN? ? ? ? ? ? ? 螺栓載荷 預(yù)緊狀態(tài)下最小螺栓載荷 4 D by = 4 680 6 20 256 244WN? ? ? ? ? 操作狀態(tài)下最小螺栓載荷 2p G G20 . 7 8 5 D 6 . 2 8 D b m0 . 7 8 5 6 8 0 2 . 4 5 6 . 2 8 6 8 0 6 2 . 4 5 9 5 2 0 8 5 . 6 8CCW P PN??? ? ? ? ? ? ?