【正文】 .............................................................................................. 18 初選換熱器的規(guī)格 ................................................................................................................ 18 物性的確定 ................................................................................................................ 18 計(jì)算熱負(fù)荷和氫氧化鈉溶液的流量 ............................................................................. 18 。它的主要功能是保證工藝過(guò)程對(duì)介質(zhì)所要求的特定溫度，同時(shí)也 是提高能源利用率的主要設(shè)備之一。在此期間，為了解決強(qiáng)腐蝕性介質(zhì)的換熱問(wèn)題，人們對(duì)新型材料制成的換熱器開(kāi)始注意。 在完成同樣傳熱量的條件下，采用逆流可使平均溫差增大，換熱器的傳熱面積減??；若傳熱面積不變，采用逆流時(shí)可使加熱或冷卻流 體的消耗量降低。為了降低污垢的熱阻，可設(shè)法延緩污垢的形成，并定期清洗傳熱面。 蓄熱式換熱器通過(guò)結(jié)構(gòu)緊湊、價(jià)格便宜、單位體積傳熱面積大，故適合氣 — 氣熱交換場(chǎng)合。我國(guó)在發(fā)展不銹鋼銅合金復(fù)合材料、鋁鎂合金及碳化硅等非金屬材料等方面都有不同程度的進(jìn)展，其中尤以鈦材發(fā)展較快。管束的壁面即為傳熱面。 同時(shí)，由于管 殼式換熱器多為金屬結(jié)構(gòu)，隨著中國(guó)新版 GMP 的推出，不銹鋼 316L 為主體的換熱器，將成為飲料，食品，以及制藥行業(yè)的必選。管束與殼體的熱變形互不 約束，因而不會(huì)產(chǎn)生熱應(yīng)力。當(dāng)殼體與 U形換熱管由溫差時(shí)，不會(huì)產(chǎn)生熱應(yīng)力。其結(jié)構(gòu)較浮頭式換熱 器簡(jiǎn)單，加工制造方便，節(jié)省材料，造價(jià)比較低廉，且管束可以從殼體內(nèi)抽出，管內(nèi)、管間都能進(jìn)行清洗，維修方便。 圖 18 釜式重沸器 設(shè)計(jì)方法 在滿(mǎn)足工藝過(guò)程要求的前提下，換熱器應(yīng)該達(dá)到安全與經(jīng)濟(jì)的目標(biāo)。初步估計(jì)換熱面積，一般先假定傳熱系數(shù)，確定換熱器構(gòu)造，再校核傳熱系數(shù) K 值。 管殼式換熱器在制作時(shí)，管板與列管的焊接一般采用手工電弧焊，焊縫形狀存在不同程度的缺陷，如凹陷、氣孔、夾渣等，焊縫應(yīng)力的分布也不均勻。另外，換熱器管板還會(huì)與換熱管之間產(chǎn)生一定的雙金屬腐蝕。 （ 2）強(qiáng)化技術(shù) 各種新型、高效換熱器逐步取代現(xiàn)有的常規(guī)產(chǎn)品。 （ 5）先進(jìn)制造技術(shù) 先進(jìn)技術(shù)制造的進(jìn)步主要表現(xiàn)在各種強(qiáng)化管加工工藝的日漸成熟和新材料焊接工藝水平的提高。在管殼式換熱器中包括：固定管板板式換熱器、 U 形管換熱器、浮頭式換熱器。 在本次設(shè)計(jì)中根據(jù)兩種流體溫度的變化情況：水進(jìn)口溫度為 130℃ ，出口溫度為110℃ ；氫氧化鈉溶液的進(jìn)口溫度為 80℃ ，出口溫度為 90℃ 。 按單殼程，多管程進(jìn)行計(jì)算，逆流時(shí)平均溫差為： 逆流時(shí)： 40901 3 0211 ?????? tTt ℃ 3080110122 ?????? tTt ℃ 因?yàn)椋? 21304021 ?????tt 所以： 352 30402 21 ???????? ttt m ℃ 因?yàn)椋? 80130 809011 21 ??????? tT ttP 28090 11013012 21 ??????? tt TTR 所以 ,查化工原理可得??， 因此 Ctt omt ??????? ?? 由于溫度校正系數(shù)?t?，故采用單殼程換熱器。 參數(shù)如表22： 表 22 殼徑 /mm 450 管子尺寸 /mm ?? 公稱(chēng)壓強(qiáng) /MPa 管長(zhǎng) /m 3 公稱(chēng)面積 /m2 管子總數(shù) 104 管程數(shù) 4 管子排列方式 正三角形排列 實(shí)際傳熱面積 mdLnS ?? ? ， 總傳熱系數(shù) K= 330??tSQ W/( m2℃ ） 2) 管內(nèi)表面?zhèn)鳠嵯禂?shù) nii d ???? ?? （ 223） 由式（ 212） 8171Re ?? c ciii ud ? ? 由于 4000 ??Re 10000，校正系數(shù) ???? i? 2 ????? ?iicpi C ? ? （ 224） 因?yàn)榱黧w是被加熱的 n 取為 。s) 105 102 熱導(dǎo)系數(shù) / W/(m材料選用與筒體相同的 Q245R。取 ?C mm，12?C mm，焊接接頭系 數(shù)取為 。 排管與分程 如圖所示 圖 34 換熱管與管板的連接 換熱管與管板的連接方式有強(qiáng)度焊、強(qiáng)度脹以及脹焊并用。如圖 32 圖 33 在此，選擇正三角排列，主要是考慮這種排列排列緊湊，管外流體湍流程度高 ,換熱系數(shù)大，在相同的截面積下可以排列更多換熱管，換熱效果好。材料為 Q245R 的分程隔板最小厚度取 8mm。材料選 用 Q245R。 則計(jì)算傳熱面積： ????? mc tK QA m2 實(shí)際傳熱面積為： mdLnS ?? ? 面積裕度： % ????? c cp A AAH （ 226） 面積裕度在 15%～ 25%之間，滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求 緒論 26 設(shè)計(jì)參數(shù)及計(jì)算結(jié)果表 表 23 設(shè)計(jì)參數(shù)及計(jì)算結(jié)果表 參數(shù) 殼程 管程 流率（ m3/h) 11376 27778 進(jìn) /出溫度 /℃ 130/110 80/90 設(shè)計(jì)壓力 /MPa 物 性 設(shè)計(jì)溫度 /℃ 150 90 密度 /(kg/m3) 430 定壓比熱容 /(kJ/( kg折流板數(shù)取 NB=19 殼程流通面積 20 2 2 )0 2 ()( mdnDhA oco ?????? smo /)0 2 2 6 0 0/(1 1 3 7 6 ????? 1 4 4 3 ?????? ?pud ooo 4 4 3 2 2 2 ????? ??oof 所以： ? ? 6472 2 ???????? oP Pa 流體流過(guò)折流板缺口的阻力： 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 23 5182 22 ???????? ?????????? ??? uD BNP Bi ? Pa （ 217） 殼程總阻力： ? ? 1 3 4 1 86 4 7 ?????? sP Pa 滿(mǎn)足要求。殼徑為 450mm，管子 ,?? ， L=3m 的參數(shù)相似。 初選換熱器的規(guī)格 物性的確定 表 21 密度 /(kg/m3) 比熱容 /(kJ/kg.℃ ) 粘度 / 導(dǎo)熱系數(shù) /(W/m. ℃ ) NaoH 溶液 1430 3483 210?? 水 4252 510?? 計(jì)算熱負(fù)荷和氫氧化鈉溶液的流量 按 300 個(gè)工作日計(jì)算，一天工作 12 個(gè)小時(shí)。 3) 浮頭式換熱器管束可以從殼體中抽出，便于清洗和檢修。 隨著工業(yè)中經(jīng)濟(jì) 效益與社會(huì)中環(huán)境保護(hù)的要求，制造水平不斷的提高，新能源的逐漸開(kāi)發(fā)，研究手段日益發(fā)展，各種新思路與新結(jié)構(gòu)的涌現(xiàn)，換熱器將朝著更高效、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保的方向發(fā)展。微小型換熱器與普通換熱器相比。 換熱器的技術(shù)發(fā)展動(dòng)向 換熱器的相關(guān)技術(shù)發(fā)展主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。以海水為介質(zhì)時(shí)，還會(huì)產(chǎn)生電偶腐蝕。在滿(mǎn)足用戶(hù)熱負(fù)荷調(diào)節(jié)要求的前提下，同一個(gè)供熱系數(shù)中的換熱器臺(tái)數(shù)不宜少于 2 臺(tái)，不宜多于 5 臺(tái)。 通常的設(shè)計(jì)步驟如圖 19 所示 主要控制參數(shù) 、熱水流量、換熱量、熱媒參數(shù)等。產(chǎn)氣量大、蒸氣品質(zhì)要求高者蒸發(fā)空間大，否者可以小些。這種換熱器的特點(diǎn)與浮頭式換熱器相類(lèi)似，浮頭部分露在殼體以外，在浮頭與殼體的滑動(dòng)接觸面處采用填料函式密封結(jié)構(gòu)。 （ 3） U 形管式換熱 器 U 形管式換熱器的典型結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖 16 所示。 （ 2）浮頭式換熱器 浮頭式換熱器的典型結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖 14 所示，兩端管板只有一段與殼體固定，另一端可相對(duì)殼體自由移動(dòng)，稱(chēng)為浮頭。這種不對(duì)稱(chēng)設(shè)計(jì)，決定其在汽 水換熱領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。 管殼式換熱器管殼式換熱器是管殼式換熱器主要有殼體、管束、管板和 封頭 等部分組成，殼體多呈圓形，內(nèi)部裝有平行管束或者螺旋管，管束兩端固定于管板上。 管殼式換熱器 管殼式換熱器又稱(chēng)列管式換熱器。 （ 2）蓄熱式換熱器 蓄熱式換熱器通過(guò)固體物質(zhì)構(gòu)成的蓄熱 體，把熱量從高溫流體傳遞給低溫流體，熱介質(zhì)先通過(guò)加熱固體物質(zhì)達(dá)到一定溫度后，冷介質(zhì)再通過(guò)固體物質(zhì)被加熱，使之達(dá)到熱量傳遞的目的。 增加流體的流速和擾動(dòng)性，可減薄邊界層，降低熱阻提高給熱系數(shù)。逆流時(shí)，沿傳熱表面兩流體的溫差分布較均勻。接著英國(guó)用 釬焊 法制造出一種由銅及其合金材料制成的 板翅式換熱器 ，用于飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的散熱。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，各種不同型式和種類(lèi)的換熱器發(fā)展很快，新結(jié)構(gòu)、新材料的換熱器不斷涌現(xiàn)。 關(guān)鍵詞 ： 固定管板式 換熱器 工藝設(shè)計(jì) 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 緒論 4 ABSTRACT The heat exchanger is a equipment that transmit a part energy of the heat fluid to the cold fluid. This is the design of shell and tube heat exchanger, the medium is water and Sodium hydroxide solution. The design is in order to learn the structure of the shell and tube heat exchanger, and the design train of thought. First of all, according to the Medium characteristics to choose type heat exchanger. We choose the fixed tube plate heat exchanger about this design. We make structural design on the type. This design mainly includes the following several parts: process design that including selection of heat exchanger, heat exchange area putation, the pressure drop and heat transfer coefficient of the calculation), structural design that including main parts material selection of the heat exchanger and the structure size design, Strength check, etc. Keywords: Fixed tube plate heat exchanger。 本次是設(shè)計(jì)列管式換熱器的設(shè)計(jì)，介質(zhì)為水和氫氧化鈉溶液。 ................................................................................................... 19 .............................................................................................................. 19 壓強(qiáng)降的核算 ....................................................................................................................... 21 總傳熱系數(shù)的核算 ................................................................................................................ 23 .............................................................................