【正文】 直徑的1/5， 取折流板間距B=120mm 根據(jù)GB 1511999《管殼式換熱器》，換熱管最大無(wú)支撐跨距為，取第一塊折流板距管子左端，最后一塊折流板距管子右端，則折流板數(shù)+1=70塊，且折流板圓缺面水平裝配。 壁溫核算 由于換熱管內(nèi)側(cè)污垢熱阻較大，會(huì)使換熱管壁溫升高，降低了換熱管和殼體的壁溫之差。 殼程的流通截面積： =()=㎡ u0=V0/A0=（3600596）= == =7（71+1）596 = ②對(duì)于的計(jì)算 (310) = = ③對(duì)于的計(jì)算 =（+）1 =計(jì)算表明：；。 筒體厚度（1） 確定計(jì)算參數(shù) 由前面計(jì)算可知，殼體內(nèi)徑=400，計(jì)算壓力。 計(jì)算管箱短節(jié)、封頭厚度管箱主要由圓筒殼和法蘭等組成。（2） 平蓋管箱，如圖41所示，裝有管箱平蓋（或稱(chēng)盲板），檢查清洗管內(nèi) 時(shí)不必拆下整個(gè)管箱和與管箱相連的管路 ，僅將平蓋拆下即可，缺點(diǎn)是盲 板結(jié)構(gòu)用材多，尺寸較大，得用鍛件，耗費(fèi)大量機(jī)加工時(shí)，提高制造成 本， 并增加一道密封的泄漏可能。本設(shè)計(jì)中，為多程管程，每程換熱管的流通面積為=㎡對(duì)于下管箱，考慮地下水進(jìn)、出口，取管箱短節(jié)長(zhǎng)度為。 （2）確定管箱短節(jié)厚度 由GB 1502011《壓力容器》標(biāo)準(zhǔn)中，當(dāng)時(shí)，可用 計(jì)算。 故封頭計(jì)算厚度 == 因?yàn)椋?，則封頭名義厚度，為了備料和焊接上的方便，在計(jì)算值差別不大及耗材不多時(shí)，可取封頭與管箱短節(jié)壁厚相同。 筒體開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)的校核 殼程正戊烷蒸汽進(jìn)口接管為，殼程正戊烷飽和液體出口接管為，考慮實(shí)際情況，選20號(hào)熱軋?zhí)妓劁摴?，鋼管許用應(yīng)力，腐蝕裕量，接管焊接接頭系數(shù)。在本設(shè)計(jì)中，在筒體下部開(kāi)設(shè)的排液口。無(wú)論采用何種連接形式，都必須滿足一下兩種條件：連接處保證介質(zhì)無(wú)泄漏的充分氣密性；承受介質(zhì)壓力的充分結(jié)合力。脹焊并用有強(qiáng)度脹加密封焊與強(qiáng)度焊加貼脹兩種方式。前者用于管側(cè)介質(zhì)壓力及密封性能要求不高的場(chǎng)合即通常稱(chēng)為固定管板式換熱器；后者多見(jiàn)于管側(cè)壓力很高或密封性能要求也高的高壓高溫?fù)Q熱器中，如合成氨系統(tǒng)中的廢熱鍋爐及合成換熱器中。如圖46所示為常見(jiàn)的兼作法蘭的管板與殼體連接結(jié)構(gòu)，根據(jù)具體情況也可選用其他形式的結(jié)構(gòu)。適合工況為：承受振動(dòng)、疲勞及交變載荷；有間隙腐蝕或密封性要求較高；復(fù)合管板等。常用的脹接有非均勻脹接（機(jī)械滾珠脹接）和均勻脹接（液壓脹接、液袋脹接、橡膠脹接和爆炸脹接等）兩大類(lèi)。 管板設(shè)計(jì)管板是管殼式換熱器最重要的零部件之一，用來(lái)排布換熱管，將管程和殼程流體分隔開(kāi)來(lái)，避免冷、熱流體混合，并同時(shí)受管程、殼程壓力和溫度的作用。 ② 補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算方法判別 開(kāi)孔直徑，滿足等面積法開(kāi)孔補(bǔ)的計(jì)算的使用條件。 最大允許工作壓力 ==，合格（4）校核水壓試驗(yàn)壓力 查GB 1502011《壓力容器》， 采用液壓試驗(yàn)，試驗(yàn)應(yīng)力 現(xiàn)校核試驗(yàn)壓力，筒體 試驗(yàn)壓力==， 而，所以水壓試驗(yàn)壓力校核合格。因?yàn)?，取，則筒體名義厚度，由JB/T 47004703,法蘭所對(duì)接筒體最小厚度為，取管箱短節(jié)名義厚度。（2）分程隔板分程隔板位置尺寸是由排管圖確定。（3）如圖41所示，將管箱與管板焊成一體，從結(jié)構(gòu)上看，可以避免在管板 密封處的泄漏，但管箱不能單獨(dú)拆下，檢修、清洗不方便，所以實(shí)際使用中很少采用。在多管程換熱器中，管箱還起到改變流體流向的作用，且管箱內(nèi)設(shè)置分程隔板。焊接方式：選為雙面焊對(duì)接接頭，局部無(wú)損探傷，故焊接系數(shù)； 根據(jù)GB 7132008《鍋爐和壓力容器用鋼板》和GB 3531《低溫壓力容器用低合金鋼板》規(guī)定可知對(duì)Q345R鋼板其厚度負(fù)偏差，取腐蝕裕量。 換熱器主要結(jié)構(gòu)尺寸和計(jì)算結(jié)果表37 換熱器主要結(jié)構(gòu)尺寸和計(jì)算結(jié)果 換熱器形式：立式固定管板式 換熱面積/：名稱(chēng)物料名稱(chēng)操作溫度/流量 管程 地下水 25/ 80000 殼程 正戊烷 流體密度 596流速 傳熱量 總傳熱系數(shù) 傳熱系數(shù) 污垢系數(shù) 阻力降 程數(shù) 4 1管子規(guī)格材質(zhì)碳鋼 管數(shù)32管長(zhǎng)9000管間距 32 排列方式 正三角形折流板形式 上下間距 120切口高度25%折流板數(shù) 71 殼體內(nèi)徑 400管程進(jìn)出口接管 殼程進(jìn)口接管 殼程出口接管 4 換熱器的機(jī)械設(shè)計(jì) 計(jì)算筒體厚度由工藝條件給定的進(jìn)出口溫度，選擇設(shè)計(jì)溫度為,設(shè)計(jì)壓力。計(jì)算中應(yīng)按最不利的操作條件考慮，因此，取兩側(cè)污垢熱阻為零計(jì)算傳熱管壁溫，有 （36） 其中： tm=（25+）/2 = ℃ Tm=℃ =（m2 圖33 折流板結(jié)構(gòu)（7）接管 流速u(mài)的經(jīng)驗(yàn)值可?。? 對(duì)液體：u= 對(duì)蒸氣：u=1050m/s 對(duì)氣體：u=（）m/s ①殼程進(jìn)口接管 取殼層進(jìn)口接管內(nèi)正戊烷蒸汽流速為u1=10m/s,正戊烷氣體密度為 == 取熱軋無(wú)縫鋼管 ② 殼程出口接管 取殼層出口接管內(nèi)正戊烷液體流速為u=,正戊烷液體密度為 ==取熱軋無(wú)縫鋼管 ③管程接管 取管程內(nèi)水的流速為u=，水密度為= == 取熱軋無(wú)縫鋼管 換熱器核算 傳熱能力核算（1）管程對(duì)流傳熱系數(shù) 由管程流通截面積有， （31） =32/4= 由管程流體流速有，= 由雷諾數(shù)有， ==10000 ，為湍流 由普朗特?cái)?shù)有 = 查化工原理可知可應(yīng)用貝爾特關(guān)聯(lián)式計(jì)算，則 （32） ==（m24管程往上，D=32= 因?yàn)闅んw內(nèi)徑從400mm開(kāi)始取所以 取整D取400mm 管子規(guī)格： Φ25 筒體公稱(chēng)直徑DN： 400mm 管程數(shù)N： 4 管子根數(shù)n： 32 中心排管數(shù)： 7 管程流通面積： ㎡ 換熱管長(zhǎng)度L： 9m 計(jì)算換熱面積A： （5）折流板 在殼程管束中，一般都裝有橫向折流板，用以引導(dǎo)流體橫向流過(guò)管束，增加流體速度，以增強(qiáng)傳熱；同時(shí)起支撐管束、防止管束振動(dòng)和管子彎曲的作用。 如圖32所示。換熱管的排列應(yīng)使其在整個(gè)換熱器圓截面上均勻分布，同時(shí)還要考慮流體的性質(zhì)，管箱結(jié)構(gòu)及加工制造等方面的問(wèn)題。故應(yīng)選擇適宜的流速，通常根據(jù)經(jīng)驗(yàn)選取。在變溫傳熱中，沿傳熱面溫度差是變化的，所以在傳熱計(jì)算中需要求出傳熱過(guò)程的平均溫度差。 ⑦ 需要冷卻的流體宜選殼程，便于散熱，以減少冷卻劑用量?！妫?W/（m因填料處易產(chǎn)生泄漏，填料函式換熱器一般適用于以下的工作環(huán)境，且不適用于易揮發(fā)、易燃、易爆、有毒及貴重介質(zhì)，使用溫度也受填料的物性限制。當(dāng)殼體與U形換熱管有溫差時(shí)，不會(huì)產(chǎn)生熱應(yīng)力。這種換熱器適用于殼側(cè)介質(zhì)清潔且不易結(jié)垢并能進(jìn)行清洗，管、殼程兩側(cè)溫差不大或溫差較大但殼側(cè)壓力不高的場(chǎng)合。 國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)回流冷凝器是換熱設(shè)備的一類(lèi)，用以冷卻流體。然后根據(jù)工藝要求進(jìn)行工藝流程計(jì)算，確定設(shè)備類(lèi)型、結(jié)構(gòu)，并完成設(shè)備工藝設(shè)計(jì)部分，借助化工模擬軟件完成。強(qiáng)化傳熱技術(shù)的應(yīng)用不但能節(jié)約能源、保護(hù)環(huán)境,而且能大大節(jié)約投資成本。它是一些工業(yè)部門(mén)大范圍使用的一種通用設(shè)備，例如化工、制藥、機(jī)械等。因此，循環(huán)水冷卻器的設(shè)計(jì)對(duì)企業(yè)的生產(chǎn)是很重要的，它很可能影響企業(yè)的經(jīng)濟(jì)損失，對(duì)其的設(shè)計(jì)具有很強(qiáng)的實(shí)際意義。由于使用條件不同，換熱設(shè)備可以有各種各樣的型式和結(jié)構(gòu)。接著完成回流冷凝器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與部分零部件選型，進(jìn)行設(shè)備強(qiáng)度校核，利用SW6軟件包完成設(shè)備的強(qiáng)度計(jì)算，并以此計(jì)算結(jié)果作為最終結(jié)果，完成設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)。此外，換熱設(shè)備也可以回收余熱、廢熱特別是低位熱能的有效裝置。換熱器既可是一種單獨(dú)的設(shè)備,如加熱器、冷卻器和凝汽器等。畢業(yè)設(shè)計(jì)是在完成各項(xiàng)設(shè)計(jì)內(nèi)容的基礎(chǔ)上，按上述內(nèi)容闡述設(shè)計(jì)的目的、過(guò)程、成果及結(jié)論?，F(xiàn)在換熱器的研究及發(fā)展方向有：物性模擬研究；分析設(shè)計(jì)研究；大型化及能耗研究；強(qiáng)化技術(shù)研究；新材料的研究；控制結(jié)垢與腐蝕的研究等。浮頭有浮動(dòng)管板、鉤圈和浮頭端蓋組成，是可拆連接，管束可從殼體內(nèi)抽出。結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單、價(jià)格便宜，承壓能力強(qiáng)，適用于管、殼壁溫差較大或殼程介質(zhì)易結(jié)垢需要清洗，又不適宜采用浮頭式和固定管板 式的場(chǎng)合。在結(jié)構(gòu)上與其他換熱器不同之處在于殼體上部設(shè)置一個(gè)蒸發(fā)空間，蒸發(fā)空間的大小由產(chǎn)氣量和所要求的蒸氣品質(zhì)所決定。 ② 腐蝕性流體宜走管程，以免殼體和管束同時(shí)被腐蝕。（2） 選擇流徑正戊烷蒸汽相對(duì)比較潔凈，選擇正戊烷蒸汽走殼程，地下水走管程，既有利于地下水水冷卻效率高，也可借助外界溫度加速地下水冷卻。在逆流（即冷、熱兩流體在傳熱面兩側(cè)流向相反）操作時(shí)，熱流體和冷流體用可以比并流操作時(shí)少，所以工程上多采用逆流操作，在本設(shè)計(jì)中先按逆流計(jì)算，再校正。在換熱管長(zhǎng)度和數(shù)量一定時(shí)，為了提高管內(nèi)流速和傳熱效率，常采用管束分程的辦法，使介質(zhì)在管束內(nèi)的流通面積減少，流程加長(zhǎng)和流速提高。錯(cuò)列時(shí)殼程流體對(duì)換熱管外壁的沖刷程度優(yōu)于直列。 管板上兩換熱管中心距離成為管心距。盤(pán)環(huán)形折流板制造不方便，流體在管束中為軸向流動(dòng)，效率較低?！妫? （3）計(jì)算總傳熱系數(shù) （35） 其中：——?dú)こ?、管程?duì)流傳熱系數(shù)，； ——換熱管外徑、內(nèi)徑和內(nèi)外徑平均值,，為 ； ——管內(nèi)側(cè)、外側(cè)污垢熱阻，均取為 ； ——換熱管壁厚，； ——碳鋼導(dǎo)熱系數(shù)，取。 換熱器內(nèi)流體的流動(dòng)阻力 （1） 管程流動(dòng)阻力其中：直管中因摩擦阻力引起的壓力降， （37）其中：——直管中因摩擦阻力引起的壓力降，； ——回彎管中摩擦阻力引起的壓力降，可由經(jīng)驗(yàn)公式 估算； ——結(jié)垢校正系數(shù)，Φ25； ——管程數(shù)，為4； ——串聯(lián)的殼程數(shù)，取1。最后，還要考慮材料的經(jīng)濟(jì)合理性。因?yàn)?，取，則筒體名義厚度，考慮鋼板常用規(guī)格厚度GB 1511999《管殼式換熱器》中有最小厚度要求，取筒體名義厚度。無(wú)論采用哪種管箱，其管箱的最小內(nèi)側(cè)深度應(yīng)當(dāng)滿足這樣的要求：使連接雙程間流體流動(dòng)的橫截面至少大于或等于單管程通過(guò)的截面。 管箱結(jié)構(gòu)尺寸（1）管箱長(zhǎng)度管箱所要確定的尺寸主要是管箱長(zhǎng)度，管箱采用徑向接管，左端管箱開(kāi)設(shè)地下水進(jìn)、出口管。 管箱短節(jié)及封頭厚度（1） 確定計(jì)算參數(shù) 管箱與殼體材料相同，為Q345R。連接處總應(yīng)力的大少與封頭的幾何形狀和尺寸，封頭與圓筒厚度的比值大少有關(guān)。因此此時(shí)應(yīng)進(jìn)行開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)的計(jì)算。 補(bǔ)強(qiáng)圈的厚度為： 考慮腐蝕裕量和鋼板負(fù)偏差并經(jīng)圓整，取管箱上補(bǔ)強(qiáng)圈的名義厚度為，即。 換熱管與管板的連接 管子與管板的連接，在管殼式換熱器的設(shè)計(jì)中，是一個(gè)比較重要的結(jié)構(gòu)部分。 如圖44所示，強(qiáng)度焊是指保證換熱管與管板連接密封性能及抗拉脫強(qiáng)度的焊接。 管程分程隔板的連接：分程隔板槽結(jié)構(gòu)如圖45所示，管板上的隔板槽深度為，槽寬為，槽的拐角出的倒角為，倒角寬度為。 圖46為角焊縫，無(wú)論殼體其他環(huán)焊縫質(zhì)量多高，可以