【正文】 2 7 0 . 0 3 2 0 . 0 2 5 0 . 0 2 70 . 0 2 5teoo pddd ?? ? ? ? ?； 同時： 30 .0 2 7 0 .1 7 8 9 1 8R e 4 8 0 00 .9 2 1 0e o oodu ?? ???? ? ??； 332 .5 8 7 1 0 0 .9 2 1 0Pr 2 0 .90 .1 1 4pooc ???? ? ?? ? ?； 故可用 Kern 法求 o? ，即： 0. 55 1 / 3 0. 140. 55 1 / 3 R e P r ( / ) 4800 W / m Koo i wed?? ? ??? ? ? ? ?? ； i? 與 o? 都已經(jīng)算出，而 2 0 2 5 2 2 . 522iom ddd m m? ?? ? ?， mm? ， 320 .5 2 1 0 m /si soR R K W?? ? ?，同時查鋼管壁熱導(dǎo)率為 46. 9 /w W m K? ? ，則有 600iD mm? 25od mm? 32tp mm? ? /ou m s? ? Re 4800? Pr ? ? ? W/（㎡﹒ K） mm? mm? 10siR ???m2178。20 3 3 3 2 . 1 2 1 6 . 21 9 1 . 6 7 8 . 6mQAmKt? ? ??； 校核： 39。 管程壓力降 ip 管程壓力降有三部分組成，可按下式進(jìn)行計算： ()i L r t p s n sp p p F N N p N? ? ? 其中： Lp —— 流體流過直管因摩擦阻力引起的壓力降，Pa； rp —— 流體流經(jīng)回彎管中因摩擦阻力引起的壓力降， Pa； np —— 流體流經(jīng)管箱進(jìn)出口的壓力降， Pa； tF —— 結(jié)構(gòu)校正因數(shù)，無因次，對 25 ?? 的管子，取為 ；對 19 2mm?? 的管子，取為 ； pN —— 管程數(shù)； sN —— 串聯(lián)的殼程數(shù)。39。 其中： 2( ) ( 1. 19 )0. 3 ( 0. 6 1. 19 18 8 0. 02 5 )o b i c o b i t oA l D n d l D N dm? ? ? ?? ? ? ??； 因此 6 . 4 4 0 . 1 2 1 /9 1 8 0 . 0 5 7 8ho homu m sA?? ? ??； 0. 22 48 00 24of ?? ? ?； 1 .1 9 1 .1 9 1 8 8 1 6 .3ctnN? ? ? ?； 0 .1 6 0 .11 1 1 8 .60 .3b blN l??? ? ? ? ?，取整為 19?！?/w； ,mmTt—— 分別 為熱、冷流體的的平均溫度，℃； ,ioTT—— 分別為熱流體的進(jìn)、出口溫度，℃； ,iott—— 分別為冷流體的進(jìn)、出口溫度，℃； mt —— 流體的有效平均溫差，℃； ? —— 以換熱管外表面積為基準(zhǔn)計算的給熱系數(shù)， W/（ m178。 16MnR 是低碳低合金鋼，具有優(yōu)良的綜合力學(xué)性能和制造工藝性能，其強(qiáng)度、韌性、耐腐蝕性、低溫和高溫性能均優(yōu)于相同含碳量的碳素鋼 ，同時 采用低合 金鋼可以減少容器的厚度，減輕重量，節(jié)約鋼材。 2C C mm??，則 封頭計算 厚度為： ? ? 1 2 . 5 6 0 0 6 . 0 32 1 2 5 1 0 . 5 2 . 52 0 . 5cih t cD mm? ? ?? ??? ? ?? ? ? ?? ? ?； 設(shè)計厚度 2 2 h h C m m??? ? ? ? ?； 名義厚度 1 8 .0 3 0 1 0n h d h C m m??? ? ? ? ? ? ?（ 為向上圓整量）； 經(jīng)檢查， ??t? 沒有變化，故合適 1?? 120。39。開孔之后，出削弱器壁的強(qiáng)度外，在殼體和接管的連接處，因結(jié)構(gòu)的連接性被破壞，會產(chǎn)生很高的局部應(yīng)力，會給換熱器的安全操 作帶來隱患。 補(bǔ)強(qiáng)圈的厚度為： 39。he hn C mm??? ? ? ? ? 則多余的金屬面積 1A 為： 1 ( ) ( ) 2 ( ) ( 1 )( 308 154) ( 8 ) 2 6 ( 8 ) ( 1 )296h h h he h e t he h r hA B d fmm? ? ? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ??； ② 接管多余金屬面積： 接管計算厚度： ? ? 2 . 5 1 5 0 2 . 22 8 6 1 2 . 52 cit t d mm? ? ? ?? ? ?? ? ?? ? ?； 接管多余金屬面積 2A ： 2 1 2 222 ( ) 2 ( )2 35. 1 ( 6 ) 88 0h h e t t r h h e t r hA h f h C fmm? ? ?? ? ? ?? ? ? ? ? ??； ③ 接管區(qū)焊縫面積（焊腳取為 6mm）： 3 12 6 6 3 62hA m m? ? ? ? ?； ④ 有效補(bǔ)強(qiáng)面積： 1 2 3 2 8 5 .5 1 7 8 .2 3 6 5 1 0 .2he h h hA A A A m m? ? ? ? ? ? ?； 另需補(bǔ)強(qiáng)面積 24 1 2 3( ) 95 1. 2 51 0. 2 44 1h h h h hA A A A A m m? ? ? ? ? ? ? 擬采用補(bǔ)強(qiáng)圈補(bǔ)強(qiáng) 根據(jù)接管公稱直徑 DN150，參照 JB/T47362021 補(bǔ)強(qiáng)圈標(biāo)準(zhǔn)選取補(bǔ)強(qiáng)圈的外徑 2 300D mm? ，內(nèi)徑 1 164D mm? （選用 E型坡口）。 開孔所需補(bǔ)強(qiáng)面積 其 開孔直徑 39。 39。1h 為： 39。 8 2 6 。2 0h mm? 39。 39。 39。1 2 3 31 14 5. 3 16 17 6. 3he h h hA A A A m m A? ? ? ? ? ? ? ? 由此可知已經(jīng)達(dá)到了補(bǔ)強(qiáng)的目的。 在此，選擇正方形排列，主要是 考慮 這種排列便于進(jìn)行機(jī)械清洗。 管箱 作用是把從管道輸送來的流體均勻地分布到換熱管和把管內(nèi)流體匯集在一起送出換熱器，在多管程換熱器中管箱還起改變流體流向的作用。 這是因為強(qiáng)度焊加工簡單、焊接結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高，抗拉脫力強(qiáng)，在高溫高壓下也能保證連接處的密封性能和抗拉脫能力。n —— 隔板槽一側(cè)的排管根數(shù)； S —— 換熱管中心距； nS —— 隔板槽兩側(cè)鄰管的中心距； tA —— 管板布管區(qū)面積， 2mm ；對多管程正方形排列換熱器， 2tdA n S A??； lA —— 管板布管區(qū)內(nèi)開孔后的面積， 2mm ； 24lt dA A n ??? ； a —— 一根換熱管管壁金屬的橫截面積， 2mm ； GD —— 固定端管板墊片壓緊力作用中心圓直徑， mm ；根據(jù)所選的墊片的尺寸， 34 且選擇其壓緊面型式為 GB150 表 9。 脹焊并用主要用于密封性能要求較高；承受振動和疲勞載荷；有縫隙腐蝕；需采用復(fù)合管板等的場合。 32 相對誤差計算： m in ( m a x ) 100%cpcpNNN N???； 其中：cpN—— 各程的平均管數(shù)；min(max)N—— 各程中最小或最大的管數(shù)。 換熱管的排列方式 換熱管在管板上的排列有正三角形排列、正方形排列和正方形錯列三種排列方式。 39。 39。 39。 56B mm? 39。220 8 12 .6m i n 00h ntd mmh mmmm???? ? ??????????實 際 內(nèi) 伸 長 度； 有效補(bǔ)強(qiáng)面積 ①外頭蓋 多余金屬面積： 外頭蓋有效 厚度： 39。 39。 39。 39。 ② 開孔直 徑 2 1 5 0 2 2 1 5 4 3 0 02 ihi Dd d C m m m m? ? ? ? ? ? ? ?， 滿足等面積法開孔補(bǔ)強(qiáng)計算的適用條件，故可用等面積法進(jìn)行開孔補(bǔ)強(qiáng)計算。en C m m??? ? ? ? ? 則多余的金屬面積 1A 為： 154d mm? mm? 6et mm? ? mm? 308B mm? 1 mm? 2 0h mm? 8e mm? ? 26 1 ( ) ( ) 2 ( ) ( 1 )( 30 8 15 4) ( 8 6. 1 ) 2 6 ( 8 6. 1 ) ( 1 0. 68 8 )28 5. 5e e t e rA B d fmm? ? ? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ??； ② 接管多余金 屬面積： 接管計算厚度： ? ? 2 . 5 1 5 0 2 . 22 8 6 1 2 . 52 cit t d mm? ? ? ?? ? ?? ? ?? ? ?； 接管多余金屬面積 2A ： 2 2 1 2 222 ( ) 2 ( )2 ( 6 ) 0178 .2h e t t r e t rA A h f h C fmm? ? ?? ? ? ? ?? ? ? ? ? ??； ③ 接管區(qū)焊縫面積（焊腳取為 6mm）： 3 12 6 6 3 62A m m? ? ? ? ?； ④ 有效補(bǔ)強(qiáng)面積： 1 2 3 285 .5 178 .2 36 500eA A A A m m? ? ? ? ? ? ?； 另需補(bǔ)強(qiáng)面積 24 1 2 3( ) 96 50 0 46 A A A A m m? ? ? ? ? ? ?； 擬采用補(bǔ)強(qiáng)圈補(bǔ)強(qiáng) 根據(jù) 接管公稱直徑 DN150，參照 JB/T47362021 補(bǔ)強(qiáng)圈標(biāo)準(zhǔn)選取補(bǔ)強(qiáng)圈的外徑 2 300D mm? ，內(nèi)徑 1 164D mm? （選用 E型坡口）。 10nh mm? ? 查 JB/T4746— 2021《鋼制壓力容器用封頭》可得封頭的型號參數(shù)如下： 表 32 DN700 標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭參數(shù) DN(mm) 總深度 H(mm) 內(nèi)表面積 A(㎡ ) 容積 (m3) 封頭質(zhì)量（㎏） 700 200 短節(jié)部分的厚度同封頭處厚度，為 10mm。 1 2 . 5 7 0 0 7 . 0 42 1 2 5 1 0 . 5 2 . 52 0 . 5cih t cD mm? ? ?? ??? ? ?? ? ? ?? ? ?； 設(shè)計厚度 39。 前端管箱 厚度計算 前端管箱為橢圓形管箱，這是因為橢圓形封頭的應(yīng)力分布比較均勻，且其深度較半球形封頭小得多，易于沖壓成型。 殼體與管箱厚度的確定 根據(jù)給定的流體的進(jìn)出口溫度，選擇設(shè)計溫度為 400℃； 設(shè)計壓力為 。1 Pa? 39。2 2(3 .5 ) 2bob ilupN D ???； 式中： F —— 管子排列方法對壓力降的修正系數(shù)，對三角形排列 ? 。由于流動的復(fù)雜性，要準(zhǔn)確地分析影響這種復(fù)雜流動的各種因素，精確地計算壓力降是相當(dāng)?shù)睦щy。039。 0. 86 91 .4 78 .6mmtt? ? ? ? ?℃ 。 928i?? W/（㎡﹒ K） 775i?? W/（㎡﹒ K） 300bl mm? 15 體內(nèi)徑 600iD DN mm?? 。 K/w； id 、 od 、 md —— 分別是傳熱管內(nèi)徑、外 徑 及平均直徑， m； wλ —— 傳熱管壁材料導(dǎo)熱系數(shù)， W/（㎡﹒ K）； b —— 傳熱管壁厚， m。A 339。 有效平均溫差 39。 S 熱阻（ *103）㎡178。 11 第二章 工藝計算 在換熱器設(shè)計中，首先應(yīng)根據(jù)工藝 要求選擇適用的類型，然后計算換熱所需要的傳熱 面積。 換熱管簡介 換熱管 是管殼式換熱器的傳熱元件，采用高效傳熱元件是改進(jìn)換熱器傳熱性能最直接有效的方法。管束可自由伸縮，具有與浮頭式換熱器相同的優(yōu)點。由于彎管的外側(cè)管壁較薄以及管束的中央部分存在較大的空隙，故 U 型管換熱器具有承壓能力差、傳熱能力不佳的缺點。 （ 2） 浮頭式換熱器：其結(jié)構(gòu)如圖 2 所示。如果兩流體溫度相差較大，換熱器內(nèi)將產(chǎn)生很大的熱應(yīng)力，導(dǎo)致管子 彎曲、斷裂或從管板上拉脫。 折流板可以提高殼程流體速度，迫使流體按規(guī)定路程多次橫向通過管束，增強(qiáng)流體湍流程度。 這是工業(yè) 中最為廣泛使用的一類換熱器。換熱器的設(shè)計、制造、結(jié)構(gòu)改進(jìn)及傳熱極力的研究十分活躍，一些新型高效換熱器相繼面世。在設(shè)計過程中，我們可以很好地將所學(xué)的知識加以應(yīng)用，在自己的腦海中鞏固，這是我選擇這個課題的初衷，而事實上我也達(dá)到了預(yù)期的目的。 浮頭式換熱