【正文】 7 4 5 21a r c c o s2??????????????????? ??????sbsssb DhDDDA （ 813） =178。 (2)殼程的折流板形式的選擇對(duì)換熱器的殼程傳熱性能有很大的影響，從管殼式換熱器的發(fā)展可知，新的支承結(jié)構(gòu)的出現(xiàn)，絕大多數(shù)是為了盡可能使流體的流動(dòng)方式為縱向流。缺口高度應(yīng)使流體通過缺口時(shí)與橫過管束時(shí)的流速相近，缺口大小是按切去的弓形弦高占?xì)んw內(nèi)徑的百分比 來確定的，缺口弦高一般為殼體內(nèi)徑的 20%~45%） 折流板缺口高度 第二章 熱力計(jì)算 14 1 8 7 ???? sDh m （ 71） 折流板的圓心角 120 度 折流板間距 ?sl m（弓形折流板的間距一般不應(yīng)小于殼體內(nèi)徑的1/5，且不小于 50mm，最大則不超過表 的規(guī)定，且不超過圓筒內(nèi)徑。因?yàn)樵谝话闱闆r下，流速的增加將使換熱系數(shù)隨之劇增，但是增加流速將使流動(dòng)阻力也隨之增大，且其增加的速率 遠(yuǎn)超過換熱系數(shù)的增加速率?！?) （ 310） 水的粘度 62 10725 ???? kg/(m根據(jù)折流板數(shù) Nb和管程數(shù) n，將換熱器劃分成 (Nb +1)個(gè)大單元， (Nb+1)n個(gè)子單元，管程流體順次流過子單元，殼程流體平行流過大單元。也就是說，當(dāng)滿足上述使用條件時(shí)，環(huán)縫采用 100%的射線或超聲檢測(cè)時(shí)，可以不必強(qiáng)調(diào)這項(xiàng)要求，但如果除此環(huán)縫外，其他環(huán)縫與此有差別，該條一定特殊提出來 [20]。此外，在管內(nèi)空間裝設(shè)保護(hù)用的襯里或覆蓋層也比較方便，并容易檢查； 5．與外界溫差大的流體走管內(nèi)，因?yàn)榭梢詼p少熱量的逸散； 6．飽和蒸汽走殼程，因?yàn)檎羝麑?duì)流速和清理無(wú)甚要求，并易于排除冷凝液； 7． 粘度大的流體走殼程，殼程的流動(dòng)截面和方向都在不斷變化，在低雷諾數(shù)下，管外給熱系數(shù)比管內(nèi)的大 [17]。浮頭式冷卻器設(shè)計(jì)的主要任務(wù) 是參數(shù)選擇和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、傳熱計(jì)算及壓降計(jì)算等 [7]。 [1]管殼式換熱器的失效 與材料、結(jié)構(gòu)、換熱介質(zhì)及工況等多種因素有關(guān)，有時(shí)是幾種因素共同作用的結(jié)果。管殼式換熱器由一個(gè)殼體和包含許多 管子的管束所構(gòu)成，冷、熱流體之間通過管壁進(jìn)行換熱的換熱器。換熱器應(yīng)按照工藝參數(shù)及條件進(jìn)行設(shè)計(jì)，滿足特定工況和苛刻操作條件的要求。近年來隨著節(jié)能技術(shù)的發(fā)展，換熱器的應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大，帶來了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。傳統(tǒng)的管殼式換熱器采用弓形折流板支承，由于殼程流體在轉(zhuǎn)折和進(jìn)出口兩端渦流的滯留區(qū)易產(chǎn)生傳熱死區(qū)，傳熱面積無(wú)法得到充分利用，并且當(dāng)流體橫向流過管束時(shí)，流體在管子后方形成的卡門漩渦產(chǎn)生周期性交變應(yīng)力，使管子發(fā)生流體誘導(dǎo)振動(dòng)。其缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價(jià)高（比固定管板高 20%），在運(yùn)行中浮頭處發(fā)生泄漏，不易檢查處理。由此可見，流速和壓降密切相關(guān) [16]。對(duì)長(zhǎng)頸法蘭，當(dāng)工作壓力大于或等于 倍改標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的最大允許工作壓力時(shí)，法蘭與圓筒的對(duì)接焊縫必須進(jìn)行 100%的射線或超聲檢測(cè)，按JB/~ 檢測(cè)。 (3)給出了不同長(zhǎng)寬比的并列分置管束模型內(nèi)的速度場(chǎng)分布?！?) （ 35） 對(duì)二甲苯普蘭德數(shù) 43010456Pr 61 111 ????? ??? pc （ 36） 水的定性溫度 38332 222 ??????? ttt m ℃ （ 37） 水的比熱 ?pc kJ/(kg此外管徑減小將增加管數(shù)，這就使管子與管板連接處的泄漏的可能性增大：最后，管徑越小，越易積垢。 下列公式可用來粗估內(nèi)徑： bsbD s ???? 2)1( （ 516） 式中 b? －管束中心線上最外層管中心至殼體內(nèi)壁的距離，一般取0)~1( db ?? （ 0d ） 管程計(jì)算 管程接管直徑 22 ???? ??MD mm （ 61） 5350?? （按鋼管標(biāo)準(zhǔn)取值） 管程雷諾數(shù) 2069010725 62222 ?? ???? ???? id （ 62） 管程換熱系數(shù) 、 ??????? id?? W/(m178。 (3)在設(shè)計(jì)換熱器管子排布時(shí)，不同的管子排布對(duì)換熱性能也有一定的影響，因此在管子排布方面盡可能的達(dá)到最優(yōu)化，這也提高設(shè)計(jì)的難度。在此，我要真摯的感謝我的指導(dǎo)老師 xx，他在我論文的完成過程中給予我很多幫助，從論文的選題、文獻(xiàn)的采集、框架的設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)的布局到最終的定稿，從內(nèi)容到格式，從標(biāo)題到標(biāo)點(diǎn)，他都盡心盡責(zé)?！?) (824) 需用傳熱面積 水垢熱阻 /)Cm( o22, ??sr W（查相關(guān)資料） (91) 對(duì)二甲苯污垢熱阻 ? ? W/Cm0 0 0 1 o21, ??sr （查相關(guān)資料） (92) 傳熱系數(shù) 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 )Cm/(W58230352 5 4 9130350 0 0 3 0 0 1 1 4 4 3111o2110202,1,1???????? ??????????????????iiss ddddrrK?? (93)傳熱面積 )(87 5000 ????? mtK QF (94) 檢驗(yàn)殼側(cè)壁溫 ) 1()1(o1,0o11?????????? msmw trKtt ? (95) （與原假定值相差 ℃） 阻力計(jì)算 管內(nèi)摩擦系數(shù) ?if （查圖 ） (101) 管側(cè)壁溫 )(C38 o2 假定?wt (102) 壁溫下水的粘度 )sm/( 9 6 62 ??? ?w? （查物性表） (103) 沿程阻力 Pa2 5 8 0 0 240 0 6 242????????????????ttiii ZdLfP ?? (104) 回彎阻力 Pa100022 22 ??????? ttr ZP ?? (105) 進(jìn)出口連接管阻力 22 ?????? tNP ?? (106) 兩臺(tái)管程 總阻力 7 7 8 71 0 0 02 5 8 5N ??????????? PPPP rit (107) 第二章 熱力計(jì)算 18 理想管束摩擦系數(shù) ?kf （查圖 ） (108) 理想管束錯(cuò)流段阻力 )/(24221122???? ?????? ?wccskbk ANMfP ??? (109) 理想管束缺口處阻力 )()(2212???? ??????? cwcbswk NAAMP? (1010) 旁路校正系 數(shù) ?bR （查圖 ） (1011) 折流板泄漏校正系數(shù) ?R （查圖 ） (1012) 折流板間距不等的校正系數(shù) 1?sR (1013) 殼程總阻力 ? ?? ?Pa4 9 5 6 4 91)12 ()134()1(2)1( 1bk???????????????????????? sccwbbkwkbbbs RNNRPRPNRPNP (1014) 對(duì)于相同的雷諾數(shù)，殼程摩擦系數(shù)大于管程摩擦系數(shù)，因?yàn)榱鬟^管束的流動(dòng)有加速、方向變化等。 管程所需流通截面 2 ???? ??MA tm178。 估算傳熱面積 87 500 00 ??????? mtK QF m178。 下列情況的流體在殼程流過比 較合理，即：容積流量大的流體特別是常壓下的氣體；剛性結(jié)構(gòu)熱交換器中換熱系數(shù)大的流體；高黏度流體和在層流區(qū)流動(dòng)的流體；飽和蒸汽。 實(shí)驗(yàn)證明，各種強(qiáng)化傳熱結(jié)構(gòu)在不同工況下強(qiáng)化傳熱效果不同，但一般都以增大管內(nèi)阻力為代價(jià)，因而應(yīng)根據(jù)具體工況選擇 適當(dāng)?shù)姆椒?，也可以根?jù)不同強(qiáng)化傳熱結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，采用兩種或兩種以上強(qiáng)化傳熱結(jié)構(gòu)相結(jié)合的復(fù)合強(qiáng)化傳熱技術(shù)，如螺旋槽管內(nèi)插入旋向相反的扭帶，使二者取長(zhǎng)補(bǔ)短，事實(shí)證明該方法行之有效 [24]。如果厚度附加量 C2 大于 1，最小厚度還應(yīng)相應(yīng)增加。 [9]文獻(xiàn) [2]提供了冷卻器設(shè)計(jì)的基本步驟如圖 11 所示。 管殼式換熱器按結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分為固定管板式換熱器、浮頭式換熱器、 U 型管式換熱器、雙重管式換熱器、填料函式換熱器和雙管板換熱器的 [6]。管子的布置 有等邊三角形、正方形、正方形斜轉(zhuǎn) 45186。殼程的尺寸通過管子的排布而確定， 管子的布置盡量要均勻合理，以免導(dǎo)致受熱不均引起的應(yīng)力。處理完基本數(shù)據(jù)，接著對(duì)冷卻器進(jìn)行結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，初定換熱系數(shù)，選擇合適的管子尺寸，算的換熱面積，冷卻器管程和殼程的相關(guān)結(jié)構(gòu)尺寸，包括這流管尺寸、管子長(zhǎng)度、接管直徑等。為提高換熱器的傳統(tǒng)熱效能，也可采用螺紋管、翅片管等。國(guó)內(nèi)外絕人多數(shù)在役的管殼式換熱器還在采用垂直弓型折流板結(jié)構(gòu)，存在流動(dòng)死區(qū)大、殼程流動(dòng)阻力大、易積垢等不足，換熱器整體傳熱效率低，使用周期短，還容易誘發(fā)管束的振動(dòng)噪音 [5] 。設(shè)計(jì)計(jì)算是由已知數(shù)據(jù)計(jì)算換熱面積，進(jìn)而決定換熱器的結(jié)構(gòu)， 可選定標(biāo)準(zhǔn)形式的浮頭式冷卻器；校核計(jì)算是對(duì)已有換熱器，核定一些運(yùn)行參數(shù)，校核它是否滿足預(yù)定的換熱要求。這主要是為了保證殼體剛度，浮頭式和 U 形管式還要考慮一定的磨損量，所以，比固定管板式還厚。改變管殼式換熱器換熱管型式，就能使換熱管的傳熱系數(shù)、傳熱面積和對(duì)數(shù)平均溫度差等參數(shù)發(fā)生改變，也就能改變換熱管的傳熱量，這對(duì)于我們尋求換熱管的最大換熱效率，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排具有重要意義 [23]。這時(shí)要考慮下述一些原則： (1)要盡量提高使傳熱系數(shù)受到限制的那一側(cè)的換熱系數(shù)，使傳熱面兩側(cè)的傳熱條件盡量接近； (2)盡量節(jié)省金屬材料 ，特別是貴重材料，以降低制造成本； (3)要便于清洗積垢，以保證運(yùn)行可靠； (4)在溫度較高的熱交換器中應(yīng)減少熱損失，而在制冷設(shè)備中則應(yīng)減少冷量損失 (5)要減小殼體和管子因受熱不同而產(chǎn)生的溫差應(yīng)力，以便使結(jié)構(gòu)得到簡(jiǎn)化； (6)在高壓下工作的熱交換器，應(yīng)盡量使密封簡(jiǎn)單而可靠； (7)要便于流體的流入、分配和排出 根據(jù)這些原則，可以認(rèn)為在下列情況下的流體在管程流過是比較合理的，即容積流量小的流體；不清潔、易結(jié)垢的流體；壓力高的流體；有腐蝕性的流體；高溫流體或在低溫裝置中的低溫流體。但是計(jì)算的到的傳熱系數(shù)往往也與實(shí)際有出入，這主要是由于計(jì)算換熱系數(shù)的公式不完全準(zhǔn)確以及污垢熱阻也不易準(zhǔn)確估計(jì)等原因。 第二章 熱力計(jì)算 12 還須注意，只有提高換熱系數(shù)低的那一側(cè)的流速，才能對(duì)傳熱系數(shù)的增加發(fā)生顯著的影響。 論文的寫作是繁瑣枯燥而又富有挑戰(zhàn)的一件事，同學(xué)的互相幫助，老師的諄諄教導(dǎo)是我完成論文的動(dòng)力源泉。 (4)設(shè)計(jì)中盡可能減小傳熱系數(shù)，基本參數(shù)，管 子長(zhǎng)度和殼體內(nèi)徑的誤差，在檢驗(yàn)階段不斷平衡這幾個(gè)數(shù)據(jù)，以便使設(shè)計(jì)達(dá)到最優(yōu)化。因此管徑的選擇要視所用材料和操作條件等而定，總的趨向是采用小直徑的管子?！?) （ 38） 水的密度 10002?? kg/m179。由于在流道分區(qū)過程中，單元流路區(qū)域與殼程多通道管殼式換熱器的殼程流路具有極高的相似性，因此模擬結(jié)果對(duì)了解超大型管殼式換熱器的殼程的速度場(chǎng)分布有意義 [26]。射 線檢測(cè)Ⅱ級(jí)合格，超聲檢測(cè)Ⅰ級(jí)合格。 在冷卻器的設(shè)計(jì)中，還有一些常規(guī)問題需要考慮。浮頭式換熱器適用于殼體和管束溫差較大或殼程介質(zhì)易結(jié)垢的場(chǎng)合 [2]。為本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 使折流板的性能得到改進(jìn)，人們又提出了多弓形折流板，整圓形折流板，異形孔折流板、網(wǎng)狀板，偏心孔折流板。目前，在換熱設(shè)備中，管殼式換熱器使用量最大。 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論文） 學(xué)生姓名： xxx 學(xué) 號(hào)：