【正文】 1 4 4 3) 8 4/4 5 6( 3 02 0 6 10 0 2 4 ?????? ?W/(m178。 下列公式可用來(lái)粗估內(nèi)徑： bsbD s ???? 2)1( （ 516） 式中 b? －管束中心線上最外層管中心至殼體內(nèi)壁的距離，一般取0)~1( db ?? （ 0d ） 管程計(jì)算 管程接管直徑 22 ???? ??MD mm （ 61） 5350?? （按鋼管標(biāo)準(zhǔn)取值） 管程雷諾數(shù) 2069010725 62222 ?? ???? ???? id （ 62） 管程換熱系數(shù) 、 ??????? id?? W/(m178。如果所允許的壓降不是有生產(chǎn)條件來(lái)決定，則可根據(jù)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較來(lái)確定最佳流速（或最經(jīng)濟(jì)流速），這時(shí)設(shè)備的投資費(fèi)用與運(yùn)行費(fèi)用之和最低。此外管徑減小將增加管數(shù)，這就使管子與管板連接處的泄漏的可能性增大：最后，管徑越小，越易積垢。 (2)實(shí)驗(yàn)測(cè)定 通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)定的傳熱系數(shù)比較可靠，不但可為設(shè)計(jì)提供依本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 據(jù)，而且可以了解設(shè)備的性能，若能進(jìn)一步測(cè)定換熱系數(shù)，還可借以探討改善設(shè)備生產(chǎn)能力的途徑，但是實(shí)驗(yàn)測(cè)得的數(shù)值一般只能在與使用條件相同的情況下應(yīng)用 (3)通過(guò)計(jì)算 在缺乏合適的經(jīng)驗(yàn)數(shù)值，或需要知道比較準(zhǔn)確的數(shù)值時(shí)，傳熱系數(shù)只能通過(guò)計(jì)算?！?) （ 35） 對(duì)二甲苯普蘭德數(shù) 43010456Pr 61 111 ????? ??? pc （ 36） 水的定性溫度 38332 222 ??????? ttt m ℃ （ 37） 水的比熱 ?pc kJ/(kg 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 第二章 熱力計(jì)算 流體走向的選擇 在設(shè)計(jì)熱交換器時(shí)必須正確選定哪一種流體走管程，哪一種流體走殼程。 (3)給出了不同長(zhǎng)寬比的并列分置管束模型內(nèi)的速度場(chǎng)分布。改變傳熱面形狀的方法有多種，應(yīng)用較多、效果較顯著的有：螺旋槽紋管、橫槽紋管、縮紋管、管內(nèi)加插入物、單面縱槽管、多孔表面管、低螺紋翅片管等等 [22]。對(duì)長(zhǎng)頸法蘭，當(dāng)工作壓力大于或等于 倍改標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的最大允許工作壓力時(shí)，法蘭與圓筒的對(duì)接焊縫必須進(jìn)行 100%的射線或超聲檢測(cè)，按JB/~ 檢測(cè)。在殼體的設(shè)計(jì)時(shí)，按GB1511990 表 表 9，一般在較低的設(shè)計(jì)壓力下，在耐壓能力方面，殼體是偏厚的。由此可見(jiàn)，流速和壓降密切相關(guān) [16]。設(shè)計(jì)中需選擇或確定的數(shù)據(jù)有三大類(lèi)，即物性數(shù)據(jù)、結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)和工藝數(shù)據(jù)。其缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價(jià)高（比固定管板高 20%），在運(yùn)行中浮頭處發(fā)生泄漏，不易檢查處理。目前管殼式換熱器約占我國(guó)全部換熱器量的 70～ 80％，石化企業(yè)換熱器更是占全部設(shè)備的 40％以上。傳統(tǒng)的管殼式換熱器采用弓形折流板支承，由于殼程流體在轉(zhuǎn)折和進(jìn)出口兩端渦流的滯留區(qū)易產(chǎn)生傳熱死區(qū)，傳熱面積無(wú)法得到充分利用，并且當(dāng)流體橫向流過(guò)管束時(shí)，流體在管子后方形成的卡門(mén)漩渦產(chǎn)生周期性交變應(yīng)力，使管子發(fā)生流體誘導(dǎo)振動(dòng)。通常殼體為圓筒形；管子為直管或 U形管 [3]。近年來(lái)隨著節(jié)能技術(shù)的發(fā)展，換熱器的應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大，帶來(lái)了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。 然后對(duì)于對(duì)二甲苯的物性參數(shù)的查詢(xún)，通過(guò)《實(shí)用熱物理性質(zhì)手冊(cè)》查詢(xún)對(duì)應(yīng)狀態(tài)下的對(duì)二甲苯的物性參數(shù)。換熱器應(yīng)按照工藝參數(shù)及條件進(jìn)行設(shè)計(jì)，滿(mǎn)足特定工況和苛刻操作條件的要求。 接著進(jìn)行冷卻器的熱力計(jì)算。管殼式換熱器由一個(gè)殼體和包含許多 管子的管束所構(gòu)成，冷、熱流體之間通過(guò)管壁進(jìn)行換熱的換熱器。和同心圓等多種形式，前三種形狀是最為常見(jiàn)的。 [1]管殼式換熱器的失效 與材料、結(jié)構(gòu)、換熱介質(zhì)及工況等多種因素有關(guān)，有時(shí)是幾種因素共同作用的結(jié)果。前 3 種應(yīng)用比較普通。浮頭式冷卻器設(shè)計(jì)的主要任務(wù) 是參數(shù)選擇和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、傳熱計(jì)算及壓降計(jì)算等 [7]。 圖 11 冷卻器的基本設(shè)計(jì)流程 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 冷卻器設(shè)計(jì)存在的常見(jiàn)問(wèn)題如下：（ 1）管程試驗(yàn)壓力高于課程試驗(yàn)壓力時(shí)管頭的試壓（ 2）水壓試驗(yàn)壓力的正確取值（ 3）避免換熱管與管板異種鋼焊接（ 4）高壓換熱器用換熱管標(biāo)準(zhǔn)的正確選用（ 5）換熱器受壓失穩(wěn)當(dāng)量長(zhǎng)度和最大無(wú)支撐跨距的取值問(wèn)題（ 6）隔板槽面積取值的誤區(qū)（ 7） U形管換熱器中 U形管彎管處的支撐不容忽略（ 8）低溫?fù)Q熱器 管板與殼體的連接結(jié)構(gòu) [1012]。此外，在管內(nèi)空間裝設(shè)保護(hù)用的襯里或覆蓋層也比較方便，并容易檢查； 5．與外界溫差大的流體走管內(nèi)，因?yàn)榭梢詼p少熱量的逸散； 6．飽和蒸汽走殼程，因?yàn)檎羝麑?duì)流速和清理無(wú)甚要求，并易于排除冷凝液； 7． 粘度大的流體走殼程，殼程的流動(dòng)截面和方向都在不斷變化，在低雷諾數(shù)下，管外給熱系數(shù)比管內(nèi)的大 [17]。在設(shè)計(jì)管板時(shí)應(yīng)注意兩點(diǎn)：管板的布管數(shù)要足夠；延長(zhǎng)部分兼做作法蘭的管板，其許用應(yīng)力的選取，一定要注意 GB1501998 第 4 章表 41 注 表45 注 2，即不得選用該行數(shù)據(jù)，否則，設(shè)計(jì)將出 現(xiàn)重大錯(cuò)誤。也就是說(shuō)，當(dāng)滿(mǎn)足上述使用條件時(shí)，環(huán)縫采用 100%的射線或超聲檢測(cè)時(shí)，可以不必強(qiáng)調(diào)這項(xiàng)要求，但如果除此環(huán)縫外，其他環(huán)縫與此有差別，該條一定特殊提出來(lái) [20]。 通過(guò)對(duì)連續(xù)肋管殼式換熱器傳熱和阻力特性實(shí)驗(yàn)研究的結(jié)果表明，管殼式換熱器以其對(duì)壓力、溫度、介質(zhì)的適應(yīng)性、耐用性及經(jīng)濟(jì)性，在換熱設(shè)備中仍處于主導(dǎo)地位，通過(guò)對(duì)連續(xù)肋片管殼式換熱器的傳熱與阻力特性進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，得到了不同工況下殼側(cè)平均努賽爾數(shù)和阻力系數(shù)的變化規(guī)律，實(shí)驗(yàn)結(jié)果初步表明， Pr數(shù)的變化對(duì)殼側(cè)流體的平均傳熱系數(shù)有顯著影響，而對(duì)阻 力系數(shù)影響不大 [25]。根據(jù)折流板數(shù) Nb和管程數(shù) n，將換熱器劃分成 (Nb +1)個(gè)大單元， (Nb+1)n個(gè)子單元，管程流體順次流過(guò)子單元，殼程流體平行流過(guò)大單元。 因此，選擇對(duì)二甲苯走殼程，水走管程。℃ ) （ 310） 水的粘度 62 10725 ???? kg/(m （ 52） 管子材料及規(guī)格 碳鋼無(wú)縫鋼管 ?? mm 對(duì)換熱系數(shù)計(jì)算公式進(jìn)行分析可知，在其他條件相同的情況下，采用小管徑可使傳熱得到增強(qiáng)，但其影響不是很大。因?yàn)樵谝话闱闆r下，流速的增加將使換熱系數(shù)隨之劇增，但是增加流速將使流動(dòng)阻力也隨之增大，且其增加的速率 遠(yuǎn)超過(guò)換熱系數(shù)的增加速率。 （ 54） 每程管數(shù) 根118 22 ????? ?? i tdAn （ 55） 每根管長(zhǎng) ?????? ?? dnZ Fl t m取標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng) （ 56） 管程數(shù) tZ =2 （ 57） 管子排列方式 轉(zhuǎn)角正方形（根據(jù)浮頭式熱交換器要便于清掃和檢修，同時(shí)考慮到要保證管板有必要的強(qiáng)度，而且管子和管板的連接要堅(jiān)固和緊密，設(shè)備要盡量緊湊，以便減小管板和殼體的直徑，并使管外空間的流通截面減小，以便 提高管外流體的流速，要使制造、安裝和修理、維護(hù)簡(jiǎn)便） 管中心距 44?s mm（由表 ） （ 58） 分程隔板槽處管中心距 56?El mm（由表 ） （ 59） 平行于流向的管距 o s44 ?? ?ps mm （ 510） 垂 直于流向的管距 ?? ?ns mm （ 511） 拉桿直徑 16mm 管子排列形式 上半部分由上而下 1311111197 1212101086 正方形層數(shù) 11?? （ 512） 總管子數(shù) 根240?tn 拉桿數(shù) 6 根（見(jiàn)表 ，估計(jì)殼體直徑在 700~900mm 之間） 傳熱面積 ?????? ?F m178。缺口高度應(yīng)使流體通過(guò)缺口時(shí)與橫過(guò)管束時(shí)的流速相近，缺口大小是按切去的弓形弦高占?xì)んw內(nèi)徑的百分比 來(lái)確定的，缺口弦高一般為殼體內(nèi)徑的 20%~45%） 折流板缺口高度 第二章 熱力計(jì)算 14 1 8 7 ???? sDh m （ 71） 折流板的圓心角 120 度 折流板間距 ?sl m（弓形折流板的間距一般不應(yīng)小于殼體內(nèi)徑的1/5，且不小于 50mm，最大則不超過(guò)表 的規(guī)定，且不超過(guò)圓筒內(nèi)徑。但殼程的壓降不一定大，因壓降與流速、水力直徑、折流板數(shù)、流體密度等有關(guān)，因此在同樣的雷諾數(shù)時(shí)，殼程壓降有可能比管程低。 (2)殼程的折流板形式的選擇對(duì)換熱器的殼程傳熱性能有很大的影響，從管殼式換熱器的發(fā)展可知，新的支承結(jié)構(gòu)的出現(xiàn)，絕大多數(shù)是為了盡可能使流體的流動(dòng)方式為縱向流。 另外也感謝和我一組的同學(xué)： xxxxxxxxxxxxxx，也特別感謝我們的小組組長(zhǎng)xxx，正是你們的一直一來(lái)的默默支持關(guān)心和幫助，才使我的論文能夠順利的完成，也正是有了你們，我才有了追求進(jìn)步的勇氣和信心。 (2)通過(guò)查找對(duì)二甲苯的物性參數(shù)，對(duì)二甲苯的粘度在不同溫度下是變化的，在計(jì)算殼程阻力時(shí)，不同位置時(shí)的阻力是不一樣的，所以殼程的阻力是比較復(fù)雜的。 （ 85） 殼程接管直徑 64001 ???D mm（由鋼管標(biāo)準(zhǔn)選相應(yīng)規(guī)格） （ 86） 錯(cuò)流區(qū)管排數(shù) 排12?cN （ 87） 每一缺口內(nèi)的有效錯(cuò)流管排數(shù) ???? pcw shN （ 88） 旁流通道數(shù) 1?EN （ 89） 旁通擋板數(shù) 3?ssN （選?。? （ 810） 錯(cuò)流面積中旁流面積所占分?jǐn)?shù) ? ? /21????????????? ??? csEELsbp AllNDDF （ 811）一塊折流板上管子和管孔間泄漏面積 ? ? ? ?200m00 8 0 121???????????? tcHtb nFdddA （ 812）折流板外緣與殼體內(nèi)壁之間的泄漏面積 第二章 熱力計(jì)算 16 ? ?? ? ? ?? ? r c c o s27 4 5 21a r c c o s2??????????????????? ??????sbsssb DhDDDA （ 813） =178。因此，在確定內(nèi)徑，尤其是多程熱交換器的內(nèi)徑時(shí)，最可靠的方法是通過(guò)作圖。而流速的最大值又是由允許的壓降所決定的，當(dāng)允許的壓降已經(jīng)限定，則最大流速就可由阻力 公式計(jì)算出來(lái)。 減小管徑將使流動(dòng)阻力增加。附錄 A 列出了一些常用熱交換器傳熱系數(shù)的大致范圍，可作參考。s) （ 34） 對(duì)二甲苯導(dǎo)熱系數(shù) ?? W/(m 管殼式換熱器作為一種傳統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)換熱設(shè)備，它雖然在 換熱效率、設(shè)備的體積和金屬材料的消耗量等方面不如其他新型換熱設(shè)備，但它具有結(jié)構(gòu)堅(jiān)固、操作彈性大、可靠度高、適用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)，所以在化工、煉油、石油化工、動(dòng)力、核能和其他工業(yè)裝置中得到普遍采用特別是在高溫高壓和大型換熱器中的應(yīng)用占據(jù)絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。隨著長(zhǎng)寬比的銳減，并列分置管束模型中的殼 程流速分布越來(lái)越不均勻，這也是導(dǎo)致?lián)Q熱器傳熱性能降低的原因之一。大部分的研究和成功地應(yīng)用都屬于無(wú)源技術(shù)，即從改變傳熱面形狀人手?，F(xiàn)實(shí)中，有甲型法蘭配纏繞墊和選用不銹鋼材料不經(jīng)過(guò)計(jì)算的錯(cuò)誤。鋼管負(fù)偏差問(wèn)題，主要涉及到兩項(xiàng)內(nèi)容：管束的級(jí)別問(wèn)題（采用普通級(jí)的碳素鋼、第合金鋼冷拔鋼管做換熱管為Ⅱ級(jí)，其余均為Ⅰ級(jí)），會(huì)影響到管板和折流板管孔的公差精度，還應(yīng)注意不同材質(zhì)的換熱管所對(duì)應(yīng)的管孔的公差精度，還應(yīng)注意不同材質(zhì)的換熱管所對(duì) 應(yīng)的管孔公差是不同的；影響到開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)效果，鋼管的負(fù)偏差均按壁厚的一定比例給出 [19]。流速增大，還可減少污垢