【文章內容簡介】 R=(TiT0)/(t0ti)=(4436)/(3430)=2 （34）P=(t0ti)/(Titi)=(3430)/(4430)= （35）由化工原理P147圖425可得：溫度校正系數φ=，故△tm=φ△tlog ==℃ 初算換熱面積初選總傳熱系數由化工原理P152表47 K0=130W/(m2*℃) 初算傳熱面積A`0=Q/ (K0△tm) =(130)=考慮20%的面積裕度，則所需傳熱面積為： A0= A`0==362m2 決定通入空間和管殼程結構設計因為此設計是含有相變的傳熱過程。：由于介質換熱溫差不大，在工藝和結構上均無特殊要求，所以選用固定管板式換熱器。： 由于氨氣要冷凝成為液體，流量較小，所以走管殼合適，水的傳熱系數較大，且以結垢故冷卻水走管程。換熱管材料，選用碳鋼無縫鋼管Φ25x2。 。 換熱管長L選用6m標準管換熱管根數由n=A0/(πdL)= 362/(6)圓整得n=769根管程進出口接管尺寸（外徑x壁厚）按 []合理選用[] djtxSjt=Φ133x4 mm 殼程數Ns=1換熱管排列形式，分成隔板兩側正方形排列，其余正三角形排列。換熱管中心距S===； 管束中心排管數nc=189。=189。（外加8根拉桿）為32。殼體內徑Di=S(nc1)+(12)d=(189。1)+(12)=. （36）換熱器長徑比L/Di=6/1=6實際換熱管根數（作圖）n=751根支承板形式[]（選定）：單弓形支承板 支承板外直徑按《GB1511999》P23得Db=995mm支承板缺口弦高取h==1=支承板間距B=1m支撐板厚度按GB1511999表34 支撐板最小厚度取10mm 殼程進出口接管尺寸[]（外徑x壁厚）=Ф273x8 管程傳熱與壓降管程流速 ui=wi/ρc(ndi2π/4Nt)=（38）管程雷諾數 Rei=diuiρc/μi=4399 （39）換熱管壁溫（假定）tw`=36℃ 管程流體給熱系數: αi=*℃ （310）管程進出口處流速 uNt=wt/πρt(djt2Sjt)2=（311）管程摩擦因子[] fi= 管內摩擦壓降: △pf=4fiNtLρtiui2(μ/μw)m/2di=4120Pa （312）回程壓降 △pr=4Ntρtui2/2=102Pa （313）進出口局部壓降 △pNt=（314） 管程壓降△pt=(△pf+△pr)Ft+△pNt=2050Pa （315）管程最大允許壓降[] [pt]=3500080000Pa 校核管程壓降 △pt[△pt] 合理 殼程傳熱與壓降殼程當量直徑 De=(DI2nd2)/(DI+nd)= （316）橫過管束的流通面積As=Di(SD)/S= 殼程流體流速uo=ws/ρsAs=（317）殼程雷諾系數Reo=Deuoρs/μs=231660 （318） 殼程流體給熱系數:αo=(λ3ρ2gγ/n2/3doμ△t)1/4=185W/(m2*℃) （319）折流板圓缺部分的換熱管數:nw=187(切口上管子按圓弧比例計入)β值[] β= 折流板圓缺部分流通面積Ab=Di(Sd)B/S=折流板圓缺區(qū)流體流速ub=ws/ρsAs=（320） 圓缺區(qū)平均流速 um=(uo*ub)1/2=殼程進口處流速uNs=4wo/πρs(djs2Sjs)2=殼程摩擦因子[] fo= 折流板間錯流管束壓降:△pc=4foDiρsuo2(Nb+1)/2De=32623Pa （320）圓缺部分壓降△pb=ρsuo2Nb()/2=10136Pa （321）進出口局部壓降△pNs=殼程壓降 △ps=△pc+△pb+△pNs=48837Pa （322） 殼程最大允許壓降[△ps]=35000~180000Pa校核殼程壓降△ps =[△ps] 合理 總傳熱系數管內污垢熱阻[] rdi=*℃/w 管外污垢熱阻[] rdo=*℃/w 換熱管材料導熱系數[[3]] λw=(m*℃) 管壁熱阻 rw=dln[d/(d2δw)]/2λw=*℃/w （323）總傳熱系數:k=[1/αo+rdo+rw+(1/αi+rdi)Ao/Ai]1=159w/(m2*℃) （324） 傳熱面積與壁溫核算 需要傳熱面積 A’=Q/K△tm=實有傳熱面積 A=nπd(L2St)=校核傳熱面積 △A=A/A’=熱流體側管壁溫度 two=TmK(1/αo+rdo)△tm=34℃ （325）冷流體側管壁溫度 twi=tm+K(1/αi+rdi)△tm=33℃ （326）管壁計算溫度[] tw=(twi+two)/2=℃ （327）校核管壁溫度 △tw=twtw’=℃ 合理第三部分 設備的機械設計及計算第四章 結構設計 設計條件的確定 設計壓力由于無安全閥，取設計壓力高于最大操作壓力的（~）倍，即P設=（~）P工 故有：管程設計壓力（絕）P設==，取P設= Mpa殼程設計壓力（絕）P設==，取P設= 設計溫度考慮到溫度的波動，故設計溫度取最高溫度+（15~30）℃，則有：管程設計溫度：Tt=44+30=74℃，取Tt=75 ℃。殼程設計溫度：Tt=34+30=64℃，取Tt=65 ℃。設計壓力一般取最高工作壓力的（~）倍。則有：管城設計壓力：= MPa, 取P設1= MPa。殼程設計壓力：= MPa, 取P設2= MPa綜合以上計算得如下列表：名稱 殼程 管程 工作介質 液氨 自來水 工作溫度（℃） 44/36 30/34 工作壓力（MPa） （絕） （絕） 設計溫度（℃） 75 65 設計壓力（MPa） （絕） （絕） 傳熱面積（m2） 筒體壁厚的結構設計 圓筒材料由于內筒兩側都是殼程液體，壓差很小，對壁厚無特殊要求，根據GB150199取材料為16MnR。[σ]t=170Mpa。鋼板標準為GB 6654。 圓筒壁厚由于外筒承受的壓力為p=，屬于中壓。設計壓力PC= Mpa，Di=1000mm。查GB 1501998 表41得到16MnR在設計溫度下的許用應力[σ]t=170MPa。厚度δ=PcDi2[σ]tφPc=10002170=腐蝕余量C2=1 mm。鋼板負偏差C1=。設計厚度 σd=δ+C2=+1= 。名義厚度σn=σd+C1==。名義厚度σn取14mm。 封頭的結構設計 封頭厚度的計算 δ=PcDi2[σ]=10002170= 腐蝕余量C2=1 mm。鋼板負偏差C1=。名義厚度δn39。=+= 圓整后δn39。=14mm 封頭選型 此換熱器內件的上下封頭均采用標準橢圓型封頭，材料為16MnR。 查JB/T473795可知，以內徑為公稱直徑的橢圓型封頭形狀與尺寸如下所示： 公稱直徑Dg曲邊高度Hh（mm）直邊高度h（mm）內表面積F（m2）容積V（m3）厚度s（mm）重量G（kg）10002502514 封頭與管板的連接由于殼層走的是自來水，易結垢需要清理，管板與封頭的連接采用可拆鏈接的方法，其結構如下圖所示： δ=[σ]rt DG墊片壓緊力作用中心圓直徑，按GB1501998 第9章計算 Cc系數按照Kf和1Pt查GB1511999圖19 Pd管板設計壓力，MPa μ—— [σ]rt——設計溫度下，管板材料的許用應力,MPa 以下對每個參數分別計算:(1) DG墊片壓緊力作用中心圓直徑的計算DG=Db(db+2b39。39。)Db螺栓中心圓直徑,Db=1121 mmdb螺栓孔直徑,db=2b39。39。操作狀態(tài)下墊片有效密封寬度,一般取2b39。39。=5mmDG=+5= (2)系數Cc的查詢 Pt管程設計壓力，Pt= 1Pt= GB151表22得到Cc=（3）Pd管道設計壓力 Pd==（4）[σ]rt設計溫度下，管板材料的許用應力 [σ]rt=170 MPa 把以上數據代入公式δ=[σ]rt δ=170= 圓整到83mm δn=δ+C1+C2=83+= 圓整后 δn=85mm由于換熱器殼程壓力