【正文】 …………………………………..3 167。煤油冷卻器的設(shè)計 ：10萬噸/年煤油：列管式換熱器(1).煤油：入口溫度140℃，出口溫度40℃(2).冷卻介質(zhì)：自來水，入口溫度30℃，出口溫度40℃(3).允許壓強降：不大于100kPa(4).煤油定性溫度下的物性數(shù)據(jù)：密度825kg/m3，(kg.℃)，(m.℃)(5).每年按330天計，每天24小時連續(xù)運行、殼程流體阻力計算（浮頭式換熱器除外）（見A1圖紙另附）167。表21 傳熱器的結(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行嚴格的逆流操作，有自潔的作用，可用做回收低溫熱能傘板式結(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。隨著我國工業(yè)的不斷發(fā)展，對能源利用、開發(fā)和節(jié)約的要求不斷提高，因而對換熱器的要求也日益加強。 （4）經(jīng)濟合理 評價換熱器的最終指標是：在一定時間內(nèi)（通常1年內(nèi)的）固定費用（設(shè)備的購置費、安裝費等）與操作費（動力費、清洗費、維修費）等的總和為最小。定性溫度：對于一般氣體和水等低黏度流體，其定性溫度可取流體進出口溫度的平均值。s重有機物μ＞1mPas重有機物μ＞1mPa四. 機械結(jié)構(gòu)設(shè)計換熱器中最常用的管徑有φ19mm2mm和φ25mm。 采用多管程（2管程）結(jié)構(gòu)，D=a（b1）+2e式中 D——殼體內(nèi)徑，mm； ——管心距，mm； ——橫過管束中心線的管數(shù)，管子按正三角形排列：=；管子按正方形排列：=，n為換熱器的總管數(shù)； e——管束中心線上最外層管中心到殼體內(nèi)壁的距離，一般取e=（1～）d。為了消除這種弊病，宜采用雙弓形折流板或三弓形折流板。折流板厚度與殼體直徑和折流板間距有關(guān)。查表得，查表得，PN。 經(jīng)計算易得，管程接管位置的最小尺寸為：140mm。. 管板的最小厚度換熱器管子外徑/mm≤25323857管板厚度/mm3/4222532換熱管的外徑為25mm，因而管板厚度取為3/4=，取上述的最小厚度20mm。為了便于清洗管子外表面上的污垢，可采用正方形與轉(zhuǎn)角正方形排列的管束。對于固定管板換熱器，除要求連接處保證良好的密封性外，還要求接合處能承受一定的軸向力，避免管子從管板中拉脫。脹接和焊接方法各有優(yōu)缺點，在有些情況下，如對高溫高壓換熱器，管子與管板的連接處，在操作時受到反復(fù)熱變形、熱沖擊、腐蝕與流體壓力的作用，很容易遭到破壞，僅單獨采用脹接或焊接都難以解決問題，如果采用脹焊結(jié)合的方法，不僅能提高連接處的抗疲勞性能，還可消除應(yīng)力腐蝕和間隙腐蝕，提高使用壽命。 管程壓力降的計算公式為：Rei=13670（前面已求），為湍流。通常,傳熱管是換熱器中撓性最大的部件,對振動也最敏感。在坑點處引起應(yīng)力集中,導(dǎo)致管子失效,縮短了管子壽命。這種振動在流體速度減小到遠低于初始速度時仍會持續(xù)。利用管子兩端的固定條件與管子在中間管子簡支處的連續(xù)條件，求解方程組可得到換熱管的各階固有頻率。換熱器內(nèi)流體誘導(dǎo)振動的機理相當復(fù)雜,能夠有效地防止振動的完整的設(shè)計準則尚未建立起來。(3)提高傳熱元件的固有頻率是防止振動的另一個關(guān)鍵因素,減少跨距與有效質(zhì)量,增加材料的彈性模量與慣性矩,都可以提高傳熱元件的固有頻率。167。(4)改變管束支撐形式,采用新型的縱向流管束支撐,例如折流桿式、空心環(huán)式、整圓形異形孔折流板,還可以用折流帶或折流棒來代替折流板等。振動是不可避免的但是輕微的振動不但不會帶來損壞,而且還有強化傳熱和減少結(jié)垢的作用。對于多跨直管的固有頻率求解方程相當復(fù)雜，為方便計算，美國的管殼式換熱器制造者協(xié)會設(shè)計了相應(yīng)的計算公式和振型常數(shù)，將等跨距直管的固有頻率簡化為跨度數(shù)和兩端支撐條件決定的參數(shù)，由下面的式子計算： 換熱管發(fā)生振動的基本條件是各種激振力的頻率等于或接近換熱管的固有頻率。通過以上管束振動的分析可知，管子的振動與管子的系統(tǒng)的固有頻率、系統(tǒng)的阻尼和流體流動特性等因素有關(guān)。換熱器內(nèi)密集的管束中,任何一根管子的運動都會改變周圍的流場。另外，橫流流動與激振機理與流體介質(zhì)還有一定的關(guān)系，具體見下表：. 橫流流動與激振機理與流體介質(zhì)關(guān)系表流動情況漩渦分離湍流抖振流體彈性不穩(wěn)定性聲共振液流中可能發(fā)生可能發(fā)生重要氣流中不能發(fā)生可能發(fā)生重要重要兩相流中不可能發(fā)生不重要重要不大可能 因為所涉及的是煤油與冷卻水，均是液體，和湍流抖振漩渦分離、湍流抖振、流體彈性不穩(wěn)定性這三者相關(guān)性較大，便主要從這三方面進行分析。大多數(shù)振動破壞都是換熱器管束的機械損壞，主要的有以下幾點:　　當管子振動的振幅大到足以使相鄰管子互相撞擊,或邊緣管不斷擊打殼體,在管子的撞擊部位將產(chǎn)生特有的菱形磨損形式,管壁不斷減薄而至最后開裂。下面以埃索法計算殼程壓力降：殼程壓力降埃索法公式為：——流體橫過管束的壓力降，Pa；——流體通過折流擋板缺口的壓力降，Pa；Fs——殼程壓力降的垢層校正系數(shù)，無因次，；Ns——殼程數(shù)；而=，nc=19，NB=29,uo=。換熱管規(guī)格外徑壁厚/mm換熱管最小伸出長度最小坡口深度/mm/mm鞍式支座的示意圖(BI型). 防沖板或?qū)Я魍驳倪x擇因為水u=，煤油流量 ,所以管程和殼程都不設(shè)防沖板或?qū)Я魍病Ｃ浗邮强抗茏拥淖冃蝸磉_到密封和壓緊的一種機械連接方法，如圖113所示。 采用組合排列法，即每程均按正三角形排列，隔板兩側(cè)采用正方形排列。+12%低合金鋼GB994810%管子在管板上的排列方式最常用的為圖19所示的（a）、（b）、（c）、（d）四種，即正三角形排列（排列角為30176。 查（《化工單元設(shè)備設(shè)計》P2527）得固定管板式換熱器的管板的主要尺寸：公稱直徑Dbcd螺栓孔數(shù)60073069059864536102328在固定管板式