【正文】 數(shù) l —— 管長， m KC—— 傳熱系數(shù)， W/(m但由于本課程設(shè)計屬我第一次設(shè)計，而且時間比較短，查閱的文獻(xiàn)有限，本課程設(shè)計還有較多地方不夠完善，不能夠進(jìn)行有效可靠的計算。但有目標(biāo)在，或繼續(xù)請教其他同學(xué)，或繼續(xù)尋找；努力終會結(jié)果，這結(jié)果就是對努力的獎勵。假設(shè)管板厚度 b=100mm。 時許用應(yīng)力? ? at Mp163?? 。 ）選石棉橡膠墊。 鞍式支座在換熱器上的布置應(yīng)該按照下列原則確定： 17 墊片 換熱器墊片 通過以上設(shè)計，按照 GB/T539,選定耐油石棉橡膠板作為墊片。另外，由于傳熱管內(nèi)側(cè) 污垢熱阻較大，會使傳熱管壁溫升高，降低了殼程和傳熱管壁溫之差。 傳熱面積核算 換熱面積 S按核算后所得的總傳熱系數(shù)計算。 折流板 常用的 折流板有弓形和圓盤圓環(huán)形兩種。當(dāng)選用其他尺寸的管長時，應(yīng)根據(jù)管長的規(guī)格，合理裁用，避免材料的浪費。 s 重有機物μ＞ 1mPa s 有機物μ＞ 1mPa 表 34 總傳熱系數(shù)的選擇 管程 殼程 總傳熱系數(shù) /[W/（ m3 物性 流體 密度 kg/m3 粘度 Pa除此之外，還可按照液體的粘度選擇流速，按材料選擇容許流速以及按照液體的易燃、易爆程度選擇安全允許流速。 、 流體通道的選擇 流體通道的選擇可參考以下原則進(jìn)行： 1． 不潔凈和易結(jié)垢的流體宜走管程，以便于清洗管子； 2． 腐蝕性流體宜走管程，以免管束和殼體同時受腐蝕，管內(nèi)也便于檢修和清洗； 3． 高壓流體宜走管程，以免殼體受壓，并且可節(jié)省殼體金屬的消耗量； 4． 飽和蒸汽宜走殼程，以便于及時排出冷凝液，且蒸汽較潔凈，不易污染殼程； 5． 被冷卻的流體宜走殼程，可利用殼體散熱，增強冷卻效果； 6． 有毒流體宜走管 程，以減少流體泄漏； 7． 粘度較大或流量較小的流體宜走殼程，因流體在有折流板的殼程流動時，由于流體流向和流速不斷改變，在很低的雷諾數(shù)（ Re100）下即可達(dá)到湍流，可提高對流傳熱系數(shù)。 固定管板式即兩端管板和殼體連結(jié)成一體，因此它具有結(jié)構(gòu)簡單造價低廉的優(yōu)點。 換熱器按用途不同可分為加熱器、冷卻器、冷凝器、蒸發(fā)器、再沸器、深冷器、過熱器等。 化工原理課程設(shè)計 設(shè)計說明書 設(shè)計題目： 列管式換熱器 ? 一、設(shè) 計 任 務(wù) 書 （一） 設(shè)計題目： 列管 換熱器 的設(shè)計 （二） 設(shè)計任務(wù)及操作條件 某生產(chǎn)過程中，需用循環(huán)冷卻水將有機料液從 102℃冷卻至 40℃。 一般換熱器都用金屬材料制成，其中碳素鋼和低合金鋼大多用于制造中、低壓換熱器；不銹鋼除主要用于不同的耐腐蝕條件外；銅、鋁及其合金多用于制造低溫?fù)Q熱器；鎳合金則用于高溫條件下；非金屬材料除制作墊片零件外，有些已開始用于制作非金屬材料的耐蝕換熱器，如石墨換熱器、氟塑料換熱器和玻璃換熱器等。 表 21 換 熱器的結(jié)構(gòu)分類 類型 特點 間 壁 式 管 殼 式 列 管 式 固定管式 剛性結(jié)構(gòu) 用于管殼溫差較小的情況（一般≤ 50℃ ），管間不能清洗 帶膨脹節(jié) 有一定的溫度補償能力，殼程只能承受低壓力 浮頭式 管內(nèi)外均能承受高壓，可用于高溫高壓場合 U型管式 管內(nèi)外均能承受高壓，管內(nèi)清洗及檢修困難 填料函式 外填料函 管間容易泄露，不宜處理易揮發(fā)、易爆炸及壓力較高的 介質(zhì) 內(nèi)填料函 密封性能差，只能用于壓差較小的場合 釜式 殼體上部有個蒸發(fā)空間用于再沸、蒸煮 雙套管式 結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，主要 用于高溫高壓場合和固定床反應(yīng)器中 套管式 能逆流操作，用于傳熱面積較小的冷卻器、冷凝器或預(yù) 熱器 螺旋管式 沉浸式 用于管內(nèi)流體的冷卻、冷凝或管外流體的加熱 噴淋式 只用于管內(nèi)流體的冷卻或冷凝 板面式 板式 拆洗方便，傳熱面能調(diào)整，主要用于粘性較大的液體間 換熱 螺旋板式 可進(jìn)行嚴(yán)格的逆流操作，有自潔的作用，可用做回收低 溫?zé)崮? 傘板式 結(jié)構(gòu)緊湊，拆洗方便，通道較小、易堵，要求流體干凈 板殼式 板束類似于管束，可抽出清洗檢修，壓力不能太高 混合式 適用于允許換熱流體之間 直接接觸 蓄熱式 換熱過程分階段交替進(jìn)行，適用于從高溫爐氣中回收熱 能的場合 因設(shè)計需要，下面簡單介紹一下固定管板式換熱器。由于參與換熱流體特性的不同，換熱設(shè)備結(jié)構(gòu)特點的差異，因此為了適應(yīng)生產(chǎn)工藝的實際需要，設(shè)計或選用換熱器時需要考慮 多方面的因素，進(jìn)行一系列的選擇，并通過比較才能設(shè)計或選用出經(jīng)濟上合理和技術(shù)上可行的換熱器。 給出工業(yè)上的常用流速范圍。 殼程油的定性溫度為： 管程流體的定性溫度為： 根據(jù)定性溫度，分別查取殼程和管程流體的有關(guān)物性數(shù)據(jù)。選擇時，除要考慮流體的物性和操作條件外，還應(yīng)考慮換熱器的類型。 s 有機物μ =～ 1mPa s 中有機物μ =～ 1mPa 標(biāo)準(zhǔn)管子的長度常用的有 1500mm， 2020mm， 3000mm， 6000mm 等。 （管程）26 ??? lLN p（根）2401202 ???? sp nNN?NtD ? 11 由于本設(shè)計采用混合排列，多管程結(jié)構(gòu)，取管板利用率為η =，則殼體內(nèi)徑為： 圓整后取 D=900mm。 ? 四、換熱器核 算 換熱器主要傳熱參數(shù)核算 熱量核算 殼程對流傳熱系數(shù) 對于圓缺式折流板，可采用克恩公式： 流體流通管間最大截面積為： 則殼程流速為： 其中， de為當(dāng)量直徑： 則殼程雷諾數(shù)為： 普蘭特準(zhǔn)數(shù)為： 則管程對流傳熱系數(shù)，取粘度校正系數(shù) 管程對流傳熱系數(shù) i? 流通截面積： muVd )9863600(13381144 22 ?? ???? ?208 mtdBD oo ??????? ?????????? ?? ?????????wooeood ????smSmu oo oo / 21500 ????? ?mddtdooe 2222 ???????????? ?????? ）（ 3 ?? ???? ?o ooeo ud ? ? 33 ?????? ?o opoo C ? ?wo ???????????? ? ? ? ? ?CmWo ??????? / ?? ? 222 mNNd pii ????? ?? 13 管程流體流速： 雷諾數(shù)為： 普蘭特準(zhǔn)數(shù)為： 則其對流傳熱系數(shù)為： 污垢熱阻 管程與殼程的污垢熱阻分別為 : 管壁導(dǎo)熱系數(shù)為： 代入數(shù) 據(jù)，總傳熱系數(shù)為： 介于 之間符合要求。為確?？煽浚⊙h(huán)冷卻水進(jìn)口溫度為 16℃，出口溫度為 40℃計算傳熱管壁溫。如圖所示 支座 本換熱器為臥式內(nèi)壓容器，應(yīng)該選用鞍式支座，依照 JB/T471292 雙鞍式支座為準(zhǔn)，選用 DN=900mm 型鞍式支座。 墊片選擇： ： 根據(jù)管程操作條件（循環(huán)水壓力 a7045p ，溫度 35 C。 ，設(shè)計壓力等于工作壓 力為 60000 ap ，選低合金結(jié)構(gòu)鋼板 16MnR 卷制，查得材料 71 C。 固定管板計算： 固定管板厚度設(shè)計采用 BS法。 前幾天計算結(jié)果，設(shè)計出一個方案， 有時為了一個數(shù)據(jù)查找了好幾本書，還是找不到結(jié)果的時候，是挺納悶的，很容易讓人想放棄。通過本次設(shè)計不但熟悉了化工原理課程設(shè)計的流程，加深了對冷卻器設(shè)備的了解，而且學(xué)會了更深入的利用圖書館及網(wǎng)上資源，對前面所學(xué)課程有了更深的了解。 r—— 轉(zhuǎn)速， n/(r/min) H—— 揚程， m rNPSH)( —— 必須汽蝕余量， m A—— 實際傳熱面積， 2m Pr—— 普郎特系數(shù) NB—— 板數(shù)，塊 K—— 總傳熱系數(shù)， W/(㎡ K/W； Re—— 雷諾準(zhǔn)數(shù)； S—— 傳熱面積，㎡； t—— 冷流體溫度，℃； T—— 熱流體溫度，℃； u—— 流速， m/s； mq —— 質(zhì)量流速，㎏ /h； h —— 表面?zhèn)鳠嵯禂?shù) W/(㎡ 但是看著自己的成果，就特別欣慰。這些知識不是機械的相加，而是需要全面的考慮和整體布局，不止一次因為考慮不全而要重新來過；有時會不耐煩，可想想不耐煩對我沒有任何益處，便及時的調(diào)整過來。 ，設(shè)計壓力為 ，選用 16MnR 鋼板，材料許用應(yīng)力 ? ? at Mp170?? ，屈服強度 as Mp345?? ，取焊縫系數(shù) ? =，腐蝕裕度 2C =1mm 計算厚度： S= ? ?ctic P2 DP ??? = ???? ? 設(shè)計厚度： 2d ????? 名義厚度： 1dn ??? 結(jié)合考慮開孔補強及結(jié)構(gòu)需要取 mm05Sn ? 有效厚度： mm94105CCSS 21ne ????? 壓力試驗強度在這種情況下一定滿足。 ），選纏繞式墊片， 墊片： mm800mm909 ? （ JB470592） 纏繞式墊片。 管箱結(jié)構(gòu)設(shè)計：