【正文】 另外，大量的內(nèi)容也暴露出自己知識面窄，對實踐活動的能力不強等諸多問題。蒸汽冷凝垂直管外膜滯流特征尺寸：垂直管的高度，定性溫度：水平管束外冷凝N水平管束在垂直列上的管數(shù)，膜滯流特征尺寸： 附錄（二）流體的污垢熱阻加熱流體溫度，115115~205水的溫度，2525水的速度，污垢熱阻，:海水自來水、井水、鍋爐軟水蒸餾水硬水河水附錄（三）流體的污垢熱阻流體名稱污垢熱阻流體名稱污垢熱阻流體名稱污垢熱阻有機化合物蒸汽有機化合物石腦油溶劑蒸汽鹽水煤油天然氣熔鹽汽油焦爐氣植物油重油水蒸氣原油瀝青油空氣柴油附錄（四）合理壓力降的選取操作情況操作壓力，（絕）合理壓力降，減壓操作低壓操作中壓操作較高壓操作附錄（五）平均溫差校正系數(shù)參 考 文 獻[1].賈紹義，柴城敬主編.《化工原理課程設(shè)計》.天津：[2].王國勝.《化工原理課程設(shè)計第二版》.大連：[3].任曉光，宋永吉，李翠清.《化工原理課程設(shè)計指導》.北京：[4].[聯(lián)邦德國].《換熱器設(shè)計手冊 第二卷 流體力學與傳熱學》.北京：[5].匡國柱，史啟才.《化工單元過程及設(shè)備課程設(shè)計》.北京：[6].:化學業(yè)出版社,1991結(jié) 束 語經(jīng)過了近一個月的學習，通過查閱大量文獻及數(shù)據(jù)處理，化工原理課程設(shè)計已基本完成。工藝設(shè)計計算結(jié)果匯總表參數(shù)管程殼程進、出口溫度，℃25/4380/30壓力，Pa6844流量，kg/h1879216000物性物性溫度，℃3055密度，kg/m3定壓比熱容，kJ/（kg?℃）粘度，Pa?s熱導率，W/m?℃結(jié)構(gòu)參數(shù)形式浮頭式換熱器殼程數(shù)1殼體內(nèi)徑，mm400臺數(shù)1管徑，mmφ25管心距，mm32管長，mm5611管子排列△管數(shù)，根188折流板數(shù)，個23傳熱面積，m294折流板間距，mm管程數(shù)2材質(zhì)碳鋼主要計算結(jié)果管程殼程流速，m/s污垢熱阻，熱流量，W432317傳熱溫差，℃21傳熱系數(shù)，W/(m2K)985裕度/%主要符號說明 英文字母——折流板間距，——系數(shù)，無量綱——管徑，——換熱器外殼內(nèi)徑，——摩擦系數(shù)——系數(shù)——圓缺高度，——總傳熱系數(shù)，——管長，——程數(shù)——指數(shù)；管數(shù)；程數(shù)——管數(shù)；程數(shù)——折流板數(shù)——努塞爾特準數(shù)——壓力，；因數(shù)——普蘭特準數(shù)——熱通量，——傳熱速率， —半徑，；汽化潛熱，——熱阻，——雷諾準數(shù)——傳熱面積，——冷流體溫度，；管心距，——特流體溫度，——流速，——質(zhì)量流量， 下標——冷流體——熱流體——管內(nèi)——平均——管外——污垢——對流傳熱系數(shù)， ——有限差值——導熱系數(shù)，——粘度，——密度，——校正系數(shù)附 錄附錄（一）流體無相變對流傳熱系數(shù)流動狀態(tài)關(guān)聯(lián)式適用條件管內(nèi)強制對流圓直管內(nèi)湍流低粘度流體；流體加熱，冷卻；。選用φ25，根據(jù)表三—管內(nèi)流速取u i=1m/s。對于蒸汽在殼程冷凝的立式換熱器、冷凝器等，應(yīng)盡量減少冷凝液在管板上的滯留，以保證傳熱面的充分利用。在布置時應(yīng)盡量使管程流體與殼程流體成逆流布置，以增強傳熱，同時應(yīng)嚴防分程隔板的泄漏，以防止流體的短路。1）封頭當殼體直徑較小時常采用封頭。各種尺寸的換熱器的拉桿直徑和拉桿數(shù)，可參考表38。往往采用旁流擋板。折流板外徑與殼體之間的間隙應(yīng)適宜。在環(huán)形板背后有堆積不凝氣或污垢，所以不多用。在臥式冷凝器中，折流板底部應(yīng)開一高度為15~20mm的90176。在殼程管束中，一般都裝有橫向折流板，用以引導流體橫向流過管束，增加流體速度，以增強傳熱；同時起支撐管束、防止管束振動和管子彎曲的作用。計算式如下：單管程式中 管心距，mm 換熱管外徑，mm 橫過管束中心線的管數(shù)，該值與管子排列方式有關(guān)。殼體是一個圓筒形的容器，殼壁上焊有接管，供殼程流體進入和排出之用。當管板在制造、脹接或焊接管子時，也會產(chǎn)生一些附加應(yīng)力。通常以介于簡支和夾持之間為多。其中固定式換熱器管板的這種支承作用最為明顯。建議用先脹后焊法消除此間隙。在固定管板式換熱器的連接處還應(yīng)考慮能承受一定的軸向力，以避免溫度變化較大時，產(chǎn)生的熱應(yīng)力是管子從管板脫出。管板形式有平管板、橢圓形管板和雙管板。管子材料常用的為碳鋼、低合金鋼、不銹鋼、銅、銅鎳合金、鋁合金等。177。177。根據(jù)生產(chǎn)實踐經(jīng)驗，最小管心距一般采用：焊接法，為管子外徑；脹接法。按此法在管板上布置的管比按三角形排列的還多我國換熱器系列中，固定管板式多采用正三角形排列；浮頭式則以正方形錯列排列居多，也有正三角形排列。管子的排列應(yīng)在整個換熱器截面上均勻而緊湊地分布，還要考慮流體的性質(zhì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計以及制造等方面的問題。F型與G型均為雙程，它們的不同之處在于殼側(cè)流體進出口位置不同。換熱器結(jié)構(gòu)設(shè)計計算包括，管子在管板上的固定，是否需要溫差補償及補償裝置的設(shè)計，管板的強度，管板與殼體的連接結(jié)構(gòu)，折流板與隔板的固定，端蓋與法蘭的設(shè)計，各部件的公差及技術(shù)條件等。在這方面考慮不周，選材不妥，不僅會影響換熱器的使用壽命，而且也大大提高設(shè)備的成本。水和空氣作為冷卻劑受到當?shù)貧鉁氐南拗疲话憷鋮s溫度為10~25，如果要冷卻到較低的溫度，則需應(yīng)用低溫冷卻劑，常用的低溫冷卻劑有冷凍鹽水（，及其溶液）。在選擇加熱劑和冷卻劑的時候主要考慮來源方便，有足夠溫差，價格低廉，使用安全等因素。在管殼式換熱器中，一般易清洗的是管內(nèi)空間。此外，在管內(nèi)空間裝設(shè)保護用的襯里或覆蓋層也比較方便，并容易檢查。從這個角度來說，順流式就優(yōu)于逆流式，因為順流式進出口端的溫度比較平均，不像逆流式那樣，熱、冷流體的高溫部分均集中于一端，低溫部分集中于另一端，易于因兩端脹縮不同而產(chǎn)生熱應(yīng)力。 為了把換熱器做成多管程，可在一端或兩端的管箱中分別安置一定數(shù)量的隔板。 另外對于多管程換熱器，常采用組合排列方法，其每一程中一般都采用三角形排列，而各程之間則常常采用正方形排列，這樣便于安排隔板位置。 管子構(gòu)成換熱器的傳熱面，管子尺寸和形狀對傳熱有很大影響。以便于進行檢修、清洗。（也可設(shè)計成不可拆的）。圖24 浮頭式換熱器4）填料函式換熱器此類換熱器的管板也僅有一端與殼體固定，另一端采用填料函密封。管程清洗困難，管程流體必須是潔凈和不易結(jié)垢的物料。由此可見，這種換熱器比較適合用于溫差不大或溫差較大但殼程壓力不高的場合。一般來說，板式換熱器單位體積的傳熱面積較大、設(shè)備緊湊，低耗材，傳熱系數(shù)大，熱損失小。這類換熱器結(jié)構(gòu)簡單，價格便宜，常做成塔狀。冷卻器是用于把流體冷卻到必要的溫度的熱交換器。 非釬焊繞絲筋管螺旋管式換熱器在管子上纏繞金屬絲作為筋條(翅片)的螺旋管式換熱器(ta)，一般都是采用焊接方法將金屬絲固定在管子上。改進后的麻花管換熱器同傳統(tǒng)的管殼式換熱器一樣簡單，但有許多激動人心的進步，它獲得了如下的技術(shù)經(jīng)濟效益：改進了傳熱，減少了結(jié)垢，真正的逆流，降低了成本，無振動，節(jié)省了空間，無折流元件。螺旋折流板的設(shè)計原理很簡單：將圓截面的特制板安裝在“擬螺旋折流系統(tǒng)”中，每塊折流板占換熱器殼程中橫剖面的四分之一，其傾角朝向換熱器的軸線，即與換熱器軸線保持一傾斜度。返混也能使平均溫差失真和縮小。為了證實這一點，又對基部(管子)與表面(翅片)的過渡區(qū)進行了金相結(jié)構(gòu)分析。 氣動噴涂翅片管換熱器俄羅斯提出了一種先進方法，即氣動噴涂法，來提高翅片化表面的性能。其技術(shù)發(fā)展也達到了前所未有的時刻。 當初人們之所以做出這種選擇，原因很簡單，只是出于強度考慮。自二十世紀60年代開始，為了適應(yīng)高溫和高壓條件下的換熱和節(jié)能的需要，典型的管殼式換熱器也得到了進一步的發(fā)展。換熱器是化學、石油化學及石油煉制工業(yè)中以及其他一些行業(yè)中廣泛使用的熱量交換設(shè)備，他不僅可以單獨作為加熱器、冷卻器等使用，而且是一些化工單元操作的重要附屬設(shè)備，因此在此化工生產(chǎn)中占有重要的地位。 換熱器的發(fā)展 二十世紀20年代出現(xiàn)板式換熱器，并應(yīng)用于食品工業(yè)。二十世紀70年代中期，為了強化傳熱，在研究和發(fā)展熱管的基礎(chǔ)上又創(chuàng)制出熱管式換熱器。 板式類換熱器的結(jié)構(gòu)強度遠遠低于管殼類換熱器，所以不能夠應(yīng)用于高壓或大多的中壓場合。制造規(guī)格越來越大，結(jié)構(gòu)形式越來越多。其實質(zhì)是采用高速的冷的或稍微加溫的含微粒的流體給翅片表面噴鍍粉末粒子。對過渡區(qū)試片的分析表明，連接邊界的整個長度上無不嚴密性的微裂紋。其后果是，與活塞流相比，弓形折流板會降低凈傳熱。相鄰折流板的周邊相接，與外圓處成連續(xù)螺旋狀。 由于管子結(jié)構(gòu)獨特使管程與殼程同時處于螺旋運動，促進了湍流程度。但這種方法對整個設(shè)備的質(zhì)量有一系列的影響，因為釬焊法必將從換熱中“扣除”很大一部分管子和金屬絲的表面。冷凝器是用于冷卻凝結(jié)性氣體，并使其凝結(jié)液化的熱交換器。2）蓄熱式換熱器：冷、熱流體交替通過格子磚或填料等蓄熱體以實現(xiàn)換熱。但承壓能力較低，工作介質(zhì)的處理量較小，且制造加工較復雜，成本較高。特點：結(jié)構(gòu)簡單，造價低廉，殼程清洗和檢修困難，殼程必須是潔凈不易結(jié)垢的物料。圖23 U型管式換熱器浮頭式換熱器 浮頭式換熱器針對固定管板式的缺陷做了結(jié)構(gòu)上的改進。它的管束也可自由膨脹，所以管殼之間不會產(chǎn)生熱應(yīng)力，且管程和殼程都能清洗，結(jié)構(gòu)較浮頭式簡單，造價較低，加工制造方便，材料消耗較少。這樣為檢修、清洗提供了方便。浮頭蓋在管束裝入后才能進行裝配，所以在設(shè)計中應(yīng)考慮保證浮頭蓋在裝配時的必要空間。采用小直徑的管子時，換熱器單位體積的換熱面積大一些，設(shè)備比較緊湊，單位傳熱面積的金屬消耗量少，傳熱系數(shù)也較高。 當換熱器直徑較大，管子較多時，都必須在管束周圍的弓形空間內(nèi)盡量配置換熱管。