【正文】 用和重視，其理論研究的深度和設(shè)備改進(jìn)的步伐都是板式類換熱器所不能比擬的。然而近幾十年來，這種平衡有所改變。在換熱器中至少要有兩種溫度不同的流體,一種流體溫度較高,放出熱量。回顧換熱器發(fā)展歷程，雖然板式換熱設(shè)備的充分開發(fā)只是近些年的事情，但是其理論和技術(shù)的出現(xiàn)卻要早的多。 縱觀換熱設(shè)備的發(fā)展及演變歷史，不難看出，在板式類換熱器廣泛發(fā)展，管殼類換熱器不再一國獨大的今天，以下四個特點始終沒有改變：。將試驗所得數(shù)據(jù)加以整理，便可評估翅片底面的接觸阻力。這種設(shè)計的先進(jìn)性已為流體動力學(xué)研究和傳熱試驗結(jié)果所證實，此設(shè)計已獲得專利權(quán)。它能獲得普通管殼式換熱器和板框式傳熱設(shè)備所獲得的最佳值。（二）按熱量交換原理和方式劃分按照冷、熱流體熱量交換的原理和方式不同，換熱器主要分直接接觸式（混合式）、蓄熱式和間壁式三類。當(dāng)管束和殼體之間的溫差太大而產(chǎn)生不同的熱膨脹時，常會使管子與管板的接口脫開，從而發(fā)生介質(zhì)的泄漏。至于殼程的壓力也受滑動接觸面的密封限制。該外徑應(yīng)小于殼體內(nèi)徑，一般推薦浮頭管板與殼體內(nèi)壁的間隙。管子在管板上的標(biāo)準(zhǔn)排列形式有四種：正三角形和轉(zhuǎn)角正三角形排列，適用與殼程介質(zhì)清潔，且不需要進(jìn)行機械清洗的場合。（3）管、殼程的決定應(yīng)做到便于清洗除垢和修理，以保證運行的可靠性。5）泄漏后危險性大的流體可以減少泄漏機會，以保安全。 常用的冷卻劑水和空氣是最常用的冷卻劑，它們可以直接取自大自然，不必特別加工。本次設(shè)計采用碳鋼材料的換熱器即可。常用換熱管規(guī)格有、（1Cr18Ni9Ti）、(碳鋼 10)。管板上兩管子中心的距離稱為管心距，管心距的決定要考慮管板的強度和清洗管子外表時所需的空隙，它與管子在管板上的固定方法有關(guān)。177。本設(shè)計采用碳鋼型材。其缺點是焊接造成的殘余熱應(yīng)力與應(yīng)力集中，在設(shè)備運行時可能引起應(yīng)力腐蝕和疲勞破壞。類似于圓平板，管板邊界條件不同，管板應(yīng)力狀態(tài)是不一樣的。由于各種換熱器的工藝性能、使用的場合不同，殼程內(nèi)對各種元件的設(shè)置形式亦不同，以此來滿足設(shè)計的要求。（一）折流板分類及特點折流板可分為橫向折流板和縱向折流板兩種。采用雙弓形折流板可消除此弊病，因流體分兩股流動，不僅減少了死區(qū)，還有利于減輕流體誘發(fā)的振動。也有在管束兩端放置導(dǎo)流筒，不僅其防沖板的作用，還可以改善兩端流體的分布，提高傳熱效率。表310 最大間距管子外徑19253857L1500180025003400換熱器管內(nèi)流體進(jìn)出口的空間為管箱，管箱結(jié)構(gòu)應(yīng)便于拆裝，以利于管子的清洗、檢修。當(dāng)需加大流體通道時，可在擋板上開些圓孔以加大流體通過的截面。 （1）殼程傳熱系數(shù)對圓缺形折流板,可采用克恩公式當(dāng)量直徑,由三角形排列得殼程流通截面積殼程流體流速及其雷諾數(shù)分別為普蘭特準(zhǔn)數(shù)粘度校正W/(m?))（2）管程對流傳熱系數(shù)管程流通截面積管程流體流速及其雷諾數(shù)分別為普蘭特準(zhǔn)數(shù)（3）總傳熱系數(shù) K （4）傳熱面積 S 該換熱器的實際傳熱面積SP該換熱器的面積裕度為傳熱面積裕度合適,該換熱器能夠完成生產(chǎn)任務(wù)（1）管程流動阻力計算 NS,=1,NP =2,Ft= , 由Re=21751，傳熱管相對粗糙度，查圖——摩擦系數(shù)與雷諾準(zhǔn)數(shù)及相對粗糙度的關(guān)系得，流速，所以管程流動阻力在允許范圍之內(nèi)。同時，在這次課程設(shè)計中我還發(fā)現(xiàn)了我的很多缺點和不足。首先，課程設(shè)計鍛煉了我的信息搜集能力和信息處理能力?，F(xiàn)取傳熱管長，則該換熱器管程程數(shù)為傳熱管總根數(shù)平均傳熱溫差校正系數(shù) 按單殼程, 2管程結(jié)構(gòu),溫差校正系數(shù)應(yīng)查有關(guān)表但R=，因而相應(yīng)以1/R代替R，PR代替P查同一圖線，可得 平均傳熱溫差采用組合排列法,即每程內(nèi)均按正三角排列,則橫過管束中心線的管數(shù)采用多管程結(jié)構(gòu),取管板利用率,則殼體內(nèi)徑為可取D=421mm．折流板的選擇采用弓形折流板,取弓形折流板圓缺高度為殼體內(nèi)徑的25%,則切去的圓缺高度為，故取h=106mm取折流板間距則。當(dāng)加熱蒸汽后高速流體流入殼程時，對換熱管會造成很大的沖刷，所以常將殼程接管在入口處加以擴大，及將接管做成喇叭形，以起緩沖作用。但當(dāng)工藝上無折流板的要求，例如冷凝器，而管子比較細(xì)長時，應(yīng)考慮有一定數(shù)量的支承板以便于安裝和防止管子變形過大。但間隙過小，會給制造安裝帶來困難增加設(shè)備成本；間隙過大，有會造成流經(jīng)此處短路的殼程流體量增多，降低傳熱效率。在有些冷凝器中需要保留一定量的過冷凝液以保證泵的吸入壓頭，此時可采用帶堰的折流板。正三角形排列：2管程 4管程 正方形排列：2管程 4管程 殼體內(nèi)徑D的計算值最終應(yīng)圓整到標(biāo)準(zhǔn)值。當(dāng)管子與管板采用脹接時，應(yīng)考慮脹管時對管板的剛性要求，管板的最小厚度（不包括腐蝕余量），按表35規(guī)定，包括厚度附加量在內(nèi)建議不小于。由于管孔的存在，削弱了管板的強度和剛度，同時在管孔邊緣產(chǎn)生高峰應(yīng)力。脹接法結(jié)構(gòu)簡單，管子的更換及修補方便，多用于壓力低于和溫度低于的場合。此外還有一些非金屬材料，如石墨、陶瓷、聚四氯乙烯等亦有采用。177。例如在多管程換熱器中，每一程中都采用三角形排列法，而在各程之間，為了便于安排隔板，則采用正方形排列法。H型與G型相似，只是進(jìn)出口接管與縱向隔板均多一倍，故稱之為雙分流殼體。一般換熱器常用的材料，有碳鋼和不銹鋼。但飽和水蒸氣溫度超過180，必須用很高壓強，但溫度升高不大，而且設(shè)備強度也相應(yīng)增高，一般只用于加熱溫度在180以下的情況。宜用于通入管間空間的流體1）當(dāng)兩流體溫度相差較大時，α值大的流體走管間這樣可以減少管壁與殼壁間的溫度差,因而也減小了管束與殼體間的相對伸長，故溫差應(yīng)力可以降低。 　　缺點： 　?。?）小浮頭易發(fā)生內(nèi)漏； 　?。?）金屬材料耗量大，成本高20%； 　?。?）結(jié)構(gòu)復(fù)雜綜合上述情況，本次設(shè)計采用浮頭式換熱器。但制造麻煩，管子易結(jié)垢，不易清洗。但該換熱器結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，而且浮動端小蓋在操作時無法知道泄露情況。兩端管板只有一端與殼體完全固定，另一端則可相對于殼體作某些移動，該端稱之為浮頭。而管式換熱器雖然在傳熱性能和設(shè)備的緊湊性上不及板式換熱器，但它具有結(jié)構(gòu)較簡單、加工制造比較容易，結(jié)構(gòu)堅固，性能可靠，適應(yīng)面廣等突出優(yōu)點，因此被廣泛用于化工生產(chǎn)中。若使氣體全部冷凝，則稱為全凝器，否則成為分凝器。該換熱器總傳熱系數(shù)較常規(guī)換熱器高40%，而壓力降幾乎相等。優(yōu)越弓形折流板管殼式換熱器很難滿足高熱效率的要求，故常為其他型式的換熱器所取代(如緊湊型板式換熱器)。用該方法不僅可噴涂金屬還能噴涂合金和陶瓷(金屬陶瓷混合物)，從而得到各種不同性能的表面。并出現(xiàn)了不可拆的焊合一體式板式換熱器，盡管不能方便地拆洗，強度卻有所增加。長期以來，非接觸式換熱器一直是管殼式（列管式）換熱器一國獨大的局面。另一種流體則溫度較低,吸收熱量。但是人們最初舍棄了這種換熱性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)占優(yōu)的換熱器形式，而是選擇并大量應(yīng)用了管殼式換熱器。 將研究的翅片的效率與計算數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，得出的結(jié)論是：氣動噴涂翅片的底面的接觸阻力對效率無實質(zhì)性影響。此種結(jié)構(gòu)克服了普通折流板的主要缺點。估計在化工、石油化工行業(yè)中具有廣闊的應(yīng)用前景。1）直接接觸式(混合式)換熱器：冷、熱流體直接接觸和混合進(jìn)行換熱。為此常在外殼上焊一膨脹節(jié)，但它僅能減小而不能完全消除由于溫差而產(chǎn)生的熱應(yīng)力，且在多程換熱器中，這種方法不能照顧到管子的相對移動。特點：結(jié)構(gòu)復(fù)雜、造價高，便于清洗和檢修，完全消除溫差應(yīng)力，應(yīng)用普遍。這樣，當(dāng)浮頭出的鉤圈拆除后，即可將管束從殼體內(nèi)抽出。正方形和轉(zhuǎn)角正方形排列，能夠使管間的小橋形成一條直線通道，便于用機械進(jìn)行清洗，一般用于管束可抽出管間清洗的場合。（4）應(yīng)減小管子的殼體因受熱不同而產(chǎn)生的熱應(yīng)力。此外，易析出結(jié)晶、沉渣、淤泥以及其他沉淀物的流體，最好通入比較更容易進(jìn)行機械清洗的空間。與空氣相比較，誰的比熱容高，傳熱膜系數(shù)也很高，但空氣的獲取和使用比水方便，應(yīng)因地制宜加以選用。第3章 換熱器的結(jié)構(gòu)設(shè)計換熱器的工藝尺寸確定后，若能選用熱交換器標(biāo)準(zhǔn)系列，則結(jié)構(gòu)尺寸隨之而定，否則還需進(jìn)行部件結(jié)構(gòu)的設(shè)計計算。換熱管管板上的排列方式有正方形直列、正方形錯列、三角形直列、三角形錯列和同心圓排列。當(dāng)管子采用焊接方法固定時，相鄰兩根管的焊縫太近，就會相互影響，使焊接質(zhì)量不易保證，而采用脹接法固定時，過小的管心距會造成管板在脹接時由于擠壓力的作用發(fā)生變形，失去了管子與管板之間的連接力，因此，管心距必須有一定的數(shù)值范圍。+57+70177。管板的作用是將受熱管束連接在一起，并將管程和殼程的流體分割開來。此外，管子和管孔之間的間隙中存在的不流動流體與間隙外流體濃度上的差別易產(chǎn)生間隙腐蝕。管板外邊緣有不同的固定形式，如夾持、簡支、半夾持等。各元件在殼程的設(shè)置，按其不同的作用可分為兩列：一類是為了殼側(cè)介質(zhì)對傳熱管最有效的流動，來提高換熱設(shè)備的傳熱效果而設(shè)置的各種擋板，如折流板、縱向擋板、旁路擋板等；另一類是為了管束的安裝及保護(hù)列管而設(shè)置的支承板、管束的導(dǎo)軌以及緩沖板等。前者使流體橫向流動；后者則使管間的流體平行流過管，故名縱向折流板。2）圓盤圓環(huán)形折流板圓盤圓環(huán)形折流板是由圓板和環(huán)形板組成的，壓降較小，但傳熱也差些。（四）其他主要附件1）旁流擋板 如果殼體和管束之間間隙過大，則流體不通過管束而通過這個間隙旁通，為防止流體短路。封頭和管箱位于殼體兩側(cè)，用于控制及分配管程流體。方形擋板，上面開了小孔以增加流體通過截面。（2）殼程流體阻力計算 流體流經(jīng)管束的阻力，流體流過折流板缺口的阻力，總阻力 殼程流動阻力也比較適宜。首先是在畫圖方面，這部分對我來說有些困難；再者，在信息篩選上，經(jīng)常不知道取舍。在課程設(shè)計這段時間內(nèi)，我學(xué)到了很多，也收獲了很多?！∫罁?jù)傳熱管內(nèi)徑和流速確定單程傳熱管數(shù)按單程管計算,所需的傳熱管長度為按單程管設(shè)計,傳熱管過程,宜采用多管程結(jié)構(gòu)。殼程流體進(jìn)出口的設(shè)計直接影響換熱器的傳熱效率和換熱管的壽命。表38 拉桿直徑與拉桿數(shù)殼體直徑拉桿直徑最少拉桿數(shù)殼體直徑拉桿直徑最少拉桿數(shù)200~2501041200128273,400,500,60012412001210800,1000126一般臥式換熱器都有折流板，既起折流作用，又起支撐作用。間隙越小，殼程流體介質(zhì)由此泄漏的量越少，亦即減少流體短路，使傳熱效率提高。缺口供停工排精殘液用。 正三角形排列： 正方形排列：