列管換熱器課程設(shè)計(編輯修改稿)
2025-02-12 08:46 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 對傳熱面的沖涮。換熱器常用流速的范圍如表1： 循環(huán)水新鮮水一般液體易結(jié)垢液體低粘度油高粘度油氣體管程流速，m/s~~~3~~5~30殼程流速，m/s~~~~~2~15 表1 一般換熱器常用的材料，有碳鋼和不銹鋼。 （1）碳鋼 價格低，強(qiáng)度較高，對堿性介質(zhì)的化學(xué)腐蝕比較穩(wěn)定，很容易被酸腐蝕，在無耐腐蝕性要求的環(huán)境中應(yīng)用是合理的。如一般換熱器用的普通無縫鋼管，其常用的材料為10號和20號碳鋼。 （2） 不銹鋼 奧氏體系不銹鋼以1Crl8Ni9Ti為代表，它是標(biāo)準(zhǔn)的188奧氏體不銹鋼，有穩(wěn)定的奧氏體組織，具有良好的耐腐蝕性和冷加工性能。介質(zhì)流經(jīng)傳熱管內(nèi)的通道部分稱為管程。 （1）換熱管布置和排列問距 常用換熱管規(guī)格有ф192 mm、ф252 mm、ф25 mm。標(biāo)準(zhǔn)管子的長度常用的有1500mm，2000mm，3000mm，6000mm等。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(fèi)。 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，如下圖所示。 (a) 正方形直列 （b）正方形錯列 (c) 三角形直列（d）三角形錯列 （e）同心圓排列正三角形排列結(jié)構(gòu)緊湊；正方形排列便于機(jī)械清洗；同心圓排列用于小殼徑換熱器，外圓管布管均勻，結(jié)構(gòu)更為緊湊。我國換熱器系列中，固定管板式多采用正三角形排列；浮頭式則以正方形錯列排列居多，也有正三角形排列。（2）. 管板 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隔開來。 管板與管子的連接可脹接或焊接。介質(zhì)流經(jīng)傳熱管外面的通道部分稱為殼程。 殼程內(nèi)的結(jié)構(gòu)，主要由折流板、支承板、縱向隔板、旁路擋板及緩沖板等元件組成。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。各元件在殼程的設(shè)置，按其不同的作用可分為兩類：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。 （1）.殼體 殼體是一個圓筒形的容器，殼壁上焊有接管，供殼程流體進(jìn)人和排出之用。直徑小于400mm的殼體通常用鋼管制成，大于400mrn的可用鋼板卷焊而成。殼體材料根據(jù)工作溫度選擇，有防腐要求時，大多考慮使用復(fù)合金屬板。 介質(zhì)在殼程的流動方式有多種型式，單殼程型式應(yīng)用最為普遍。如殼側(cè)傳熱膜系數(shù)遠(yuǎn)小于管側(cè)，則可用縱向擋板分隔成雙殼程型式。用兩個換熱器串聯(lián)也可得到同樣的效果。為降低殼程壓降，可采用分流或錯流等型式。 殼體內(nèi)徑D取決于傳熱管數(shù)N、排列方式和管心距t。計算式如下： 單管程 式中 t——管心距，mm； d0——換熱管外徑，mm； nc——橫過管束中心線的管數(shù)，該值與管子排列方式有關(guān)。 正三角形排列： 正方形排列： 多管程 式中 N——排列管子數(shù)目； η——管板利用率。 正角形排列：2管程 η=~ 4管程 η=~ 正方形排列：2管程 η=~ 4管程 η=~殼體內(nèi)徑D的計算值最終應(yīng)圓整到標(biāo)準(zhǔn)值。 （2） 折流板 在殼程管束中，一般都裝有橫向折流板，用以引導(dǎo)流體橫向流過管束，增加流體速度，以增強(qiáng)傳熱；同時起支撐管束、防止管束振動和管子彎曲的作用。 折流板的型式有圓缺型、環(huán)盤型和孔流型等。 圓缺形折流板又稱弓形折流板，是常用的折流板，有水平圓缺和垂直圓缺兩種。切缺率(切掉圓弧的高度與殼內(nèi)徑之比)通常為20％~50％。垂直圓缺用于水平冷凝器、水平再沸器和含有懸浮固體粒子流體用的水平熱交換器等。垂直圓缺時，不凝氣不能在折流板頂部積存，而在冷凝器中，排水也不能在折流板底部積存。弓形折流板有單弓形和雙弓形，雙弓形折流板多用于大直徑的換熱器中。 折流板的間隔，在允許的壓力損失范圍內(nèi)希望盡可能小。一般推薦折流板間隔最小值為殼內(nèi)徑的1/5或者不小于50 mm，最大值決定于支持管所必要的最大間隔。 （3） 殼程接管 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。當(dāng)加熱蒸汽或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(kuò)大，即將接管做成喇叭形，以起緩沖的作用；或者在換熱器進(jìn)口處設(shè)置擋板。 三．工藝計算及主要設(shè)備設(shè)計（一）確定物性數(shù)據(jù)殼程流體重油的定性溫度為： 密度 ρ0＝986kg/m3定壓比熱容 Cp0＝ ℃ 熱導(dǎo)率λ0＝℃粘度 μi= 103Pa﹒s管程流體水的定性溫度為： t=10+302=20℃ 密度 ρ0=定壓比熱容 Cp0= kJ/kg℃ 熱導(dǎo)率λ0=℃ 粘度 μi=103Pa﹒s（二）估算傳熱面積每年按330天計，每天24小時運(yùn)行1. 換熱器的熱流量Q1=m1Cp1(T1T2)=10733024360010240=冷卻水流量W=QCp2(t2t1)=(3010)= kg/s計算兩流體的平均傳熱溫差并修正△tm1=(△t1△t2)/㏑(△t1/△t2)=(6220)/㏑(62/20)式中： ,?t2=3010=20℃ 求得?tm=℃估算傳熱面積求傳熱面積需要先知道K值，根據(jù)資料查得重油和水之
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