【正文】 s 設(shè)水的流速為： u2＝2 m/s通道的截面積F2為： F2＝V2/u2＝＝ ㎡通道寬度 b2＝F2/H＝＝所以冷程通道的當(dāng)量直徑等于 de2＝（2H b2）/（H+ b2） （210）將已知數(shù)據(jù)代入公式（210）得 de2＝（2）/（+ ） ＝[6]混合氣體（熱程）通道雷諾數(shù) Re＝（de1 u1ρ1）/μ1 （211）將已知數(shù)據(jù)代入公式（211）得 Re1＝（2070）/105 ＝1848000混合氣體的普蘭特準(zhǔn)數(shù) Pr1＝（CP1μ1）/ （212）將已知數(shù)據(jù)代入公式（212）得 Pr1＝（3297105 ）/ ＝式中 ：de—通道的當(dāng)量直徑， m μ—流體的粘度，Pa目前來說，很難準(zhǔn)確的定出一個(gè)達(dá)到湍流時(shí)的雷諾準(zhǔn)數(shù)，近年來，我國一些研究單位用DIHnB09ltor公式計(jì)算湍流狀態(tài)下的傳熱系數(shù)，臨界雷諾準(zhǔn)數(shù)按Re＝6000，其計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果相近似，因此，推薦湍流狀態(tài)下的臨界雷諾數(shù)按Re＝6000計(jì)算[1]。℃） 對(duì)被加熱介質(zhì)（冷程通道） 因?yàn)閷?duì)被加熱介質(zhì)m＝ 已知 ＝ W/（m℃/w； —為伴材熱阻，㎡圖 31中心隔板與螺旋體連接圖所以 （34）將數(shù)據(jù)代入（3—4）可得： ＝(－＋) ＋（＋＋2） ＝ m所以計(jì)算值與假設(shè)值之間相差為： ＝%所以前面的假設(shè)是可行的。 （42）式中：摩擦系數(shù)近似采用流體流經(jīng)直徑為當(dāng)量直徑的圓管時(shí)的摩擦系數(shù)，其值可由與Re關(guān)系圖[6]查得。因?yàn)樵诘诙N的計(jì)算方法中它只考慮了流體粘度的影響，在螺旋板換熱器中流體的粘度對(duì)其壓力降的影響不是很大的。 第一種計(jì)算螺旋板換熱器壓力降的大小。因?yàn)樵趦蓧K螺旋板構(gòu)成的通道內(nèi)，當(dāng)介質(zhì)具有一定壓力時(shí)，對(duì)每一塊螺旋板來說既承受內(nèi)壓又承受外壓的作用，在這種受力狀態(tài)下，其破壞形式有兩種，一種是強(qiáng)度破壞，另一種是螺旋板喪失了穩(wěn)定性使設(shè)備不能進(jìn)行正常的操作。取許用操作壓力[11] （55） P—最大工作壓力 ，Pa在本設(shè)計(jì)中P= ；代入（55）得＝＝在本次設(shè)計(jì)中螺旋板的材料為： 查得 E＝2 則： 因?yàn)椹L 則： ㎜＝ m所以將其代入（51）可得曲率影響系數(shù)： ＝ ＝1將（53）變形可得： （56）將已知數(shù)據(jù)代入（56）可得： ＝＝55 ㎜由計(jì)算可知：在計(jì)算壓力降的時(shí)候所設(shè)定定距柱間距50㎜小于計(jì)算值。在本設(shè)計(jì)中選擇的是型螺旋板式換熱器，所以其兩端是全封閉的。在實(shí)際生產(chǎn)中，當(dāng)換熱器兩通道的壓力差達(dá)到一定數(shù)值時(shí)，螺旋板可能被壓癟而產(chǎn)生失穩(wěn)現(xiàn)象，使設(shè)備不能正常操作。進(jìn)行無損100%檢測時(shí)查得焊縫系數(shù)[11]將上面的已知數(shù)據(jù)代入（61）可得計(jì)算厚度為： ＝ ＝ ㎜在本設(shè)計(jì)中采用的鋼板為不銹鋼，所以腐蝕余量： ㎜查得厚度負(fù)偏差： ㎜厚度附加量：＝0 ㎜所以有效厚度：＝+0+0＝ ㎜按板材的標(biāo)準(zhǔn)厚度選取：半圓筒體的厚度為6㎜試驗(yàn)液體一般采用潔凈的水，也可采用不會(huì)導(dǎo)致發(fā)生危險(xiǎn)的其它液體。 熱程（混合氣體）通道的接管直徑為選=1204的不銹鋼管，,DN120. 冷程（冷卻水）通道的接管直徑為 選2004的不銹鋼管，,DN200. 接管[13]對(duì)于Ⅰ型螺旋板式換熱器，中心管一般安置成垂直于筒體的橫截面，而螺旋通道的 圖65 接管形式圖接管有兩種布置形式，一種是接管垂直于筒體軸線方向，如圖65(a)所示的垂直接管。在本次設(shè)計(jì)中選擇了板式平焊鋼制法蘭，其板式平焊鋼制法蘭的具體形式見圖[13]66為： 圖66 平焊法蘭其平焊法蘭具體尺寸為：：公稱直徑 ：管子直徑 ：法蘭外徑 K：螺栓孔中心直徑L：螺栓孔直徑 N：螺栓孔數(shù)量 C：法蘭厚度 ：螺紋 PN：公稱壓力D（㎜）（㎜）D（㎜）K（㎜）L（㎜）N（個(gè)）C（㎜）（㎜）PN（MP）20020021017010418110M16[14]根據(jù)螺旋板DN＝1000 ㎜，鞍座按選用，材料選用，選用鞍座,如圖67所示: 所選鞍座參數(shù)如下: 公稱直徑1000 ㎜ 允許載荷562鞍座高度200 ㎜底板： ㎜腹板： ㎜圖 6 圖67 鞍座結(jié)構(gòu)圖筋板：㎜墊板： ㎜螺栓間距： ㎜鞍座質(zhì)量/：70安裝尺寸:取＝[7]可得半圓端板的厚度計(jì)算公式為： （67）式中：h—半圓端板的高度 ㎜根據(jù)本設(shè)計(jì)中 ㎜將已知數(shù)據(jù)代入（67）可得 ㎜將其圓整取半圓端板厚度為15㎜。在接管上配法蘭為管法蘭中的板式平焊鋼制法蘭。其大小的計(jì)算公式為： ， （64） 將已知數(shù)據(jù)代入（6—4）得：㎜㎜ 進(jìn)出口接管直徑d 中心管采用垂直螺旋板式橫斷面的結(jié)構(gòu)，螺旋通道的接管，為了減少加工量，也采用垂直接管。換熱器外殼采用兩個(gè)半圓對(duì)接結(jié)構(gòu)，外殼主要受內(nèi)壓作用，其厚度按承受內(nèi)壓的圓筒計(jì)算。所以在本實(shí)際的螺旋板式換熱器的焊接密封結(jié)構(gòu)中，采用圓鋼條墊進(jìn)通道兩端焊接的結(jié)構(gòu)。在本設(shè)計(jì)中選擇焊接密封結(jié)構(gòu)。其中有實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出的圖中求出：對(duì)于定距柱 c＝對(duì)于定距泡 c＝在本次設(shè)計(jì)中采用的是定距柱所以c＝實(shí)驗(yàn)證明，曲板的承壓能力比同樣規(guī)格的平板承壓能力大，兩者之比值以表示即令： 值隨螺旋板曲率半徑的減小而增大，并與曲率半徑成線性關(guān)系，當(dāng)板的曲率半徑大600mm時(shí)，此值接近于1(見圖52)。由圖看出，螺旋板成了具有許多支撐點(diǎn)并受均布?jí)毫作用的柱形薄板。還具有局限性。s將冷程通道的各個(gè)已知參數(shù)代入（42）可得： ＝ Pa：此方法是基于直管壓力降的計(jì)算公式中以當(dāng)量直徑代替公式中的圓管直徑，再針對(duì)螺旋板換熱器的具體情況確定阻力系數(shù)值，其計(jì)算公式公式[1]為： （43）在此次討論中的范圍，計(jì)算流體阻力系數(shù)的公式可以近似定距柱來定。 —系數(shù)，與流速、定距柱直徑和間距有關(guān)，其值（） 其中取。m 將已知數(shù)據(jù)代入（227）可得 ＝＝15m第三章 幾何設(shè)計(jì)由前面的設(shè)計(jì)可知螺旋中心直徑 ㎜，板厚 ㎜，螺旋板的有效換熱長度＝，螺旋通道寬度b1＝10㎜, b2＝㎜。用串聯(lián)熱阻的概念計(jì)算總傳熱系數(shù)K值。s設(shè)中心管直徑： d＝300 ㎜螺旋體外徑： D0＝1000㎜將數(shù)據(jù)代入（215）可得平均直徑： Dm＝ ＝650㎜（熱程通道） 因?yàn)閷?duì)冷卻介質(zhì)m＝ 已知 ＝ W/（m在圓形截面的直管中，當(dāng)雷諾準(zhǔn)數(shù)Re≥10000時(shí)，流體為湍流狀態(tài)，這個(gè)數(shù)稱為臨界雷諾數(shù)?！妫? t2—冷流體的出口溫度, ℃ t1—冷流體的進(jìn)口溫度, 由已知條件知：Cp2＝4174 J/（㎏提高流速后，如果增大的給熱系數(shù)對(duì)總傳熱系數(shù)K值起著決定性的影響，這時(shí)提高流速就有實(shí)際意義了。這種換熱器適用于兩流體流量較大的情況使用的公稱壓力為16105Pa[5]，如圖23所示。除上述情況外，它還可用來冷卻氣體或冷凝蒸汽但受到通道斷頂?shù)南拗?，所以只能用在流量不大的場合，日前使用的公稱壓力在25105Pa以下。型螺旋板式換熱器主要用于蒸汽冷凝。（8）熱損失少 由于結(jié)構(gòu)緊湊。所以只要保證焊接質(zhì)量，就能保證兩介質(zhì)之間不會(huì)產(chǎn)生泄露。（3）不易污塞 在螺旋板換熱器中，由于介質(zhì)走的是單一通道，而它的允許速度可以比其它類型的換熱器高污垢不易沉積，如果通道內(nèi)某出沉積了污垢，則此處的通道截面積就會(huì)減小，在一定的流量下，如截面積減小，局部的流速就相應(yīng)的提高，對(duì)污垢區(qū)域起沖刷的作用，而在管殼式換熱器中，如果一根管子有污垢沉積，此管的局部阻力增大，則流量受到限制，流速降低，介質(zhì)就向其它換熱管分配，使換熱器內(nèi)每根管子的阻力重新平衡，使得沉積了的污垢的管子的流速越來越低，越易沉積，最后完全堵死。而廣東佛山化工機(jī)械廠擅長生產(chǎn)燒堿領(lǐng)域螺旋板式換熱器；北京四季青換熱器廠擅長生產(chǎn)采暖供熱，油田領(lǐng)域的螺旋板式換熱器。隨著原南京化工學(xué)院和廣西大學(xué)在螺旋板式換熱器強(qiáng)度和剛度研究的進(jìn)展，螺旋板式換熱器的設(shè)計(jì)更加系統(tǒng)化。[2]1930年瑞典“Rosenblad”公司首先提出了螺旋板式換熱器的結(jié)構(gòu)，并很快投入了批量生產(chǎn)，取得了專利權(quán)。 目前已出現(xiàn)不使用焊劑的各種硬針焊方法，如真空釬焊和無焊劑釬焊等。該種形式的換熱器進(jìn)一步發(fā)展的趨勢，將是提高操作溫度和操作壓力，設(shè)計(jì)大型板片以增大它的處理量，擴(kuò)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。 換熱設(shè)備的發(fā)展趨勢 當(dāng)前換熱器發(fā)展的基本趨勢將是：繼續(xù)提高設(shè)備的傳熱效率，促進(jìn)設(shè)備結(jié)構(gòu)的緊湊性，加強(qiáng)生產(chǎn)制造的標(biāo)準(zhǔn)系列化和專業(yè)化，并在廣泛的范圍內(nèi)繼續(xù)向大型化的方向發(fā)展。在需要傳熱面積不太大且要求壓強(qiáng)較高或傳熱效果較好時(shí)，宜采用該換熱器。固定在支架上的蛇管排列在同一垂直面上，熱流體在管內(nèi)流動(dòng)，自下部的管進(jìn)入，由上部的管流出，冷水由最上面的多孔分布管（淋水管）流下，分布在蛇管上，并沿其兩側(cè)下降至下面的管子表面，最后流入水槽而排出。尤其在高溫、高壓和大型換熱器中，仍占著相當(dāng)優(yōu)勢。管式換熱器以管子表面作為傳熱面，包括蛇管式換熱器、套管式換熱器和管殼式換熱器等；板面式換熱器以板面作為傳熱面，包括板式換熱器、螺旋板換熱器、板翅式換熱器、板殼式換熱器和傘板換熱器等；其他型式換熱器是為滿足某些特殊要求而設(shè)計(jì)的換熱器，如刮面式換熱器、轉(zhuǎn)盤式換熱器和空氣冷卻器等。 混合式換熱器是通過冷、熱流體的直接接觸、混合進(jìn)行熱量交換的換熱器，又稱接觸式換熱器。30年代初，瑞典首次制成螺旋板換熱器。瓦特對(duì)紐可門的蒸汽機(jī)進(jìn)行了改造，讓冷凝這道工序由與汽缸脫離的冷凝器來完成。另一方面,用換熱器來回收工業(yè)余熱,可以顯著地提高設(shè)備的熱效率。 在核電廠中，蒸汽發(fā)生器是一項(xiàng)很重要的工藝設(shè)備。這一生產(chǎn)過程中的預(yù)熱、加熱和冷凝也都是通過換熱器實(shí)現(xiàn)的。關(guān)鍵詞：螺旋板式換熱器；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；強(qiáng)度計(jì)算；螺旋體 AbstractSpiral plate heat exchanger is based on helical body heat exchanger ponents for the efficient heat transfer equipment, the chemical industry, petroleum, light industry and many other industrial sectors have wider application. It is not dismantled and demolished two forms, spirochetes with two parallel plates from rolling, possess medium through the spiral channel. The reference design can not be demolished spiral plate heat exchanger types and basic parameters and GB15098 steel pressure vessels The spiral and geometric desi