【文章內(nèi)容簡介】 ..................（216）l——垂直管的高度，m；r——飽和蒸汽的冷凝熱，kJ/kg；定性溫度：蒸汽冷凝熱取飽和溫度下的值，其余物性取液膜平均溫度下的值。當(dāng) Re2000時(shí)，膜層內(nèi)為湍流，則.........................（217）特征尺寸：l取垂直管或板的高度，定性溫度和其余物性參表22數(shù)據(jù)來源于周濤主編《化工原理》，北京，科學(xué)出版社，第114頁。數(shù)與（*）相同。冷凝液的液膜流動有層流和湍流之分，故在計(jì)算傳熱系數(shù)時(shí)應(yīng)首先假設(shè)液膜的流動類型，求出后，需要計(jì)算Re數(shù)，檢驗(yàn)是否在所假設(shè)的流型范圍。Re數(shù)的計(jì)算公式：...............................................（218）沉積在傳熱壁面上的污物、腐蝕產(chǎn)物或其他雜質(zhì)，構(gòu)成管壁上的污垢。某些情況下，污垢熱阻是總傳熱系數(shù)的控制因素。因此，確定適當(dāng)?shù)奈酃笩嶙瑁菗Q熱器的設(shè)計(jì)中很重要的一項(xiàng)內(nèi)容。污垢的熱阻主要決定于它的導(dǎo)熱系數(shù)和垢層厚度。污垢的種類很多，影響垢層厚度的因素又復(fù)雜，污垢的導(dǎo)熱系數(shù)及污垢層厚度難以準(zhǔn)確地估計(jì)，因此，通常選用污垢熱阻的經(jīng)驗(yàn)值。以下為污垢熱阻的經(jīng)驗(yàn)值表： 污垢熱阻經(jīng)驗(yàn)值表22流體污垢熱阻/（104m2)自來水，軟化鍋爐水硬水河水蒸餾水空氣溶劑蒸氣，天然氣，焦?fàn)t氣有機(jī)化合物氣體水蒸氣（優(yōu)質(zhì)，不含油）水蒸氣（劣質(zhì)，不含油）公式219來源于夏清，陳常貴主編《化工原理》，天津，天津大學(xué)出版社，2008，第227頁。 總傳熱系數(shù)和計(jì)算所需面積 K值的計(jì)算K值的計(jì)算公式：................（219）式中 —基于換熱器外表面積的總傳熱系數(shù)，W/(.℃)； 、—管外及管內(nèi)的對流傳熱系數(shù)，W/(.℃)；、—換熱器列管的外徑、內(nèi)徑及平均直徑，m； b—列管管壁厚度，m； —列管管壁的導(dǎo)熱系數(shù)，W/(.℃)。 計(jì)算所得需要面積 面積裕量的計(jì)算面積裕量=列管式換熱器的設(shè)計(jì)必須滿足工藝上提出的壓強(qiáng)降要求。列管式換熱器允許的壓強(qiáng)降范圍如下表所示：允許壓降范圍表23換熱器的操作壓強(qiáng)/Pa允許的壓強(qiáng)降P10 0000（絕對壓強(qiáng)）P=010 0000（表壓）P10 0000(表壓)一般來說，液體流經(jīng)換熱器的壓強(qiáng)降為10 000100 000Pa，氣體為100010000Pa，流體流經(jīng)列管式換熱器因流動阻力所引起的壓強(qiáng)降：對于多程列管換熱器，管程壓強(qiáng)降的計(jì)算式為： ...........................（220） 式中、——直管及回彎管中因摩擦阻力引起的壓強(qiáng)降，Pa； ——結(jié)垢校正系數(shù)，量綱為一。，；——管程數(shù)；——串聯(lián)的殼程數(shù)。上式中直管壓強(qiáng)降可按流體在管中流動的阻力公式計(jì)算：；回彎管的壓強(qiáng)降可由下面的經(jīng)驗(yàn)公式221來源于周濤主編《化工原理》，北京，科學(xué)出版社，第130頁。式計(jì)算一般情況下，換熱器進(jìn)、出口阻力可忽略不計(jì)。 殼程壓強(qiáng)降當(dāng)殼程無折流擋板時(shí)，流體順著管束運(yùn)動，殼程壓強(qiáng)降可按流體沿直管流動的壓強(qiáng)降計(jì)算，且僅以殼方的當(dāng)量直徑代替圓管直徑。當(dāng)殼程裝上折流擋板后，流體在其中作曲折流動，殼程壓強(qiáng)降的計(jì)算方法有Bell法、Kern法和Esso法等。Esso法計(jì)算殼程壓強(qiáng)降的公式，即：................................（221）式中 ——流體橫過管束的壓強(qiáng)降，Pa； ——流體流過折流擋板缺口的壓強(qiáng)降，Pa； ——?dú)こ虊簭?qiáng)降的結(jié)垢校正系數(shù)，量綱為一。又 式中 F——管子排列方式對壓強(qiáng)降的校正系數(shù)，量綱為一。對管子三角形排 。 fo——?dú)こ塘黧w的摩擦因數(shù)，當(dāng)時(shí)， no——橫過管束中心線的管數(shù)； h——折流板間距，m； D——換熱器殼體內(nèi)徑，m； NS——折流板數(shù)，,L為列管長度； uo——按殼程流道截面積Ao計(jì)算的流速，m/s。其中常用換熱管規(guī)格有，，換熱管管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。對于多管程換熱器，常采用組合排列方式。每程內(nèi)都采用正三角形排列，而在各程之間采用正方形排列方式。管間距t與管外徑的比值，管板是將受熱管束連接在一起，并將管程和殼程的流體分開。管板與管子之間可以采用焊接或者脹接；管板與殼體的連接有可拆連接和不可拆連接兩種。固定管板常采用不可拆連接。封頭和管箱位于殼體兩端，其作用時(shí)控制及分配管程流體。當(dāng)殼體直徑較小時(shí)常采用封頭，殼徑較大的換熱器多采用管箱結(jié)構(gòu)，當(dāng)所需換熱面積很大時(shí)，可才用多管程換熱器，此時(shí)在箱體內(nèi)設(shè)置分程隔板。 殼體是一個(gè)圓筒形的容器，殼壁上焊有接管，供殼程流體進(jìn)入和排出之用。介質(zhì)在殼程內(nèi)的流動方式有多種，單殼程型式應(yīng)用的最為普遍，如殼側(cè)傳熱膜系數(shù)遠(yuǎn)小于管側(cè)，則可用縱向擋板分割成雙殼程型式。本次設(shè)計(jì)采用單殼程，多管程。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(shí)起到支撐管束、防止管束震動和管子彎曲的作用。漢族要有圓缺型、環(huán)盤型和孔流型。本次設(shè)計(jì)中采用弓型。在殼程進(jìn)口接管處常裝有防沖擋板，或稱緩沖板，它可防止進(jìn)口流體直接沖擊管束而造成管子的侵蝕和管束震動，還有使流體沿管束均勻分布的作用。 在各種容器和管道中，由于生產(chǎn)工藝的要求，或考慮制造、運(yùn)輸，安裝、檢修的方便，常采用可拆的結(jié)構(gòu)。常見的可拆結(jié)構(gòu)有法蘭連接、螺紋連接和插套連接。由于法蘭連接有好的強(qiáng)度和氣密性，而且適用尺寸范圍較廣，在設(shè)備和管道上都能應(yīng)用，所以法蘭連接用的最普遍。法蘭連接分容器法蘭連接和管法蘭連接。 拉桿和定距管折流板和支持板是用拉桿固定的，常用的拉桿有兩種形式，一是拉桿定距管結(jié)構(gòu)，適用于換熱器外徑大于或等于19mm的管束。二是拉桿與折流板點(diǎn)焊結(jié)構(gòu)，適用于外徑小于或等于14mm的管束。 換熱器材質(zhì)的選擇在進(jìn)行換熱器設(shè)計(jì)時(shí)，換熱器各種零、部件的材料，應(yīng)根據(jù)設(shè)備的操作壓力、操作溫度、流體的腐蝕性能以及對材料的制造工藝性能等的要求來選取。當(dāng)然，最后還要考慮材料的經(jīng)濟(jì)合理性。一般為了滿足設(shè)備的操作壓力和操作溫度，即從設(shè)備的強(qiáng)度或剛度的角度來考慮不周，選材不妥，不僅會影響換熱器的使用壽命，而且也大大提高設(shè)備的成本。至于材料的制造工藝性能，是與換熱器的具體結(jié)構(gòu)有著密切關(guān)系。一般換熱器常用的材料，有碳鋼和不銹鋼。 碳鋼 價(jià)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)用時(shí)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。 不銹鋼奧氏體系不銹鋼以1Cr18Ni9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。表31：來自劉光啟，馬連湘，劉杰主編《化學(xué)化工物性手冊 無機(jī)卷》，北京，化學(xué)工業(yè)出版社，2002，第413頁。第3章 換熱器的具體計(jì)算因?yàn)檎羝淠俗邭こ蹋?