【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 /（m 2.℃）則所需傳熱面積： A= Q 2520 10 3 = = 2 Ktm 200 ，查化工原理教材 P301 表，選定: 熱管采用鋁砷高強(qiáng)度黃銅管。則所需傳熱面積積： A = 2 換熱器管子管徑： d 0 = 25mm。di = 20mm。管長(zhǎng)取 l=6m 則所需管子數(shù)： Nt = 736 殼內(nèi)徑： D = 1100 mm。D ′ = 1085 mm 管間距： Pt = 32mm 中心排管數(shù)： nc = 21 管程數(shù)： nt 即為： 項(xiàng)目 數(shù)值 傳熱面積 A m 2 =2 外徑 d 0 25mm 內(nèi)徑 di 20mm 管長(zhǎng) l 6m 總管數(shù) N 736 中心排管數(shù) nc 21 管間間距 Pt 32mm 管程數(shù) nt 2 4．折流板采用圓缺型折流板，去圓缺形之流板圓缺高度為殼體內(nèi)徑的 25%，5 則切去的圓缺高度為 H=1100=275m 假定折流擋板間距是殼體內(nèi)徑的 倍，則折流擋板間距 h= =，則可取 h=200mm 折流擋板數(shù)： NB = 6 1 = 29 （1）管側(cè)傳熱系數(shù) ai 查定性溫度 tc = 25℃時(shí)水的物性[化工原理教材 P261 附錄二]： ρ = kg m3 = s 水 Cp = kj(kg ℃)λ = W(m k)每程管側(cè)的流道面積： Ai = π 4 di Nt π 736 = 2 = 2 nt 4 2 管內(nèi)冷管水的質(zhì)量流速 ： Gi = qm 2 = = kg(s m 2)Ai Re i = 則： di G i = = 11967 10 3 λ diuiρ Cp αi = d λ 當(dāng) Re10000,則可以根據(jù)公式：水的質(zhì)量流速： qm 2 = kg s 計(jì)算 α i 的值 則水的體積流速： qv = qm 2 ρ = = m 3 s 則水的流速： u = qvnt 2 = = m s 2 NtA 736 π (di 2) αi = 10 3 10 3 10 3 = W(m 2 176。 C)6（2）殼側(cè)傳熱系數(shù) α 0 熱交換器中線最近的管排上錯(cuò)流流動(dòng)的最大流通面積： Sc =(D′ ncd 0)h =( 21 ) = 熱交換器中線最近的管排上錯(cuò)流流動(dòng)的最小質(zhì)量流速： GC = qm1 15 = = kg(s m 2)SC 查定性溫度 Th = 70℃ 下，甘油的物性[化工原理教材 P276—279 圖表]： = s λ = W(m k)Cp = kj(kg ℃)正方形排列時(shí)，管群的當(dāng)量直徑： π π 4 l 2 d 0 4 4 4 = = de = πd 0 π 2 Re 0 = deGC = = 55 10 3 10 3 55 10 3 Pr = = = λ 代入代代公式，假設(shè) Re Pr w de Cp w = α0 = λ = = W(m 2 ℃)（3）污垢系數(shù) [查實(shí)驗(yàn)書(shū)表 47]得：管內(nèi)側(cè)： ri = m ℃ W 2 管外側(cè)： r 0 = m ℃ W 2 另外，鋁砷高強(qiáng)度黃銅管材料導(dǎo)熱系數(shù)為： λ = (m ℃)7(4)總傳熱系數(shù)(4)總傳熱系數(shù) K ts d 0 d0 1 d0 1 1 = + r0 + + r + K α0 λw dw di αi di( )2 1 = + + ( + )2 + = 所以： K = 1 + Q 2520 10 3 A計(jì) = = = 2 Ktm 則計(jì)算所需傳熱面積為： A = ≈ A計(jì) 所以實(shí)際傳熱面積與計(jì)算面積比為： tw tw = tc + αi(di d 0)+ α 0 α0(T h tc)= 25 + (70 25) ( )+ 3 = ℃ ≈ 30℃ 查 30 ℃ 下甘油的粘度： w = 96 10 Pa s 55 10 3 = 96 10 3 所以計(jì)算傳熱系數(shù) α 0 時(shí)，假設(shè) 是正確的 w 對(duì)殼側(cè)： w = ≈ 壓力損失的計(jì)算（1）殼程的壓力損失 用概算法 8( 3600) 6 = kg m 2 = Gc l Pτ = = qcρ 108 1261 2 2（2）管程的壓力損失 查實(shí)驗(yàn)書(shū)圖 416，Re=23836 時(shí)的摩擦阻力系數(shù) 直管部分的壓力損失： ft = 4 ftGi 2 l nt 4 ( 3600) 6 2 P t = = = m 2 8 3 2qcρdi 2 10 10 = 2 管箱處方向改變引起的壓力損失： 4Gi 2 nt 4 ( 3600) 2 Pr = = = kg m 2 8 3 2qcρ 2 10 10 = 2 管側(cè)壓力損失之和： Pp = Pt + Pr = Pτ 。Pp 管側(cè)和殼側(cè)的壓力損失均滿足要求，設(shè)計(jì)可行。換熱器的 換熱器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)換熱器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)包括：管子在管板上的固定，是否需要溫差補(bǔ)償裝置的設(shè) 計(jì)，管板的強(qiáng)度，管板與殼體的連接結(jié)構(gòu)，折流板與隔板的固定，蓋板與法蘭的 設(shè)計(jì)，個(gè)部件的公差及技術(shù)條件等。管束及管殼分程、管束分程 [8] 為了解決管束增加引起管內(nèi)流速及傳熱系數(shù)的降低，可以將管束分程。在換 熱器的兩端的管箱中安置一定數(shù)量的隔板，一般每程中管束大致相等。注意溫差 較大的流體應(yīng)避免緊鄰以免引起較大的溫差應(yīng)力。管束分程應(yīng)優(yōu)先考慮偶數(shù)管程，因?yàn)閺闹圃?、安裝、操作的角度來(lái)考慮，偶 數(shù)管程有較多的方便之處。但是管程數(shù)不宜太多，否則隔板本身占去相當(dāng)大的布 9 管面積，且在殼程中形成旁路，影響傳熱。2 3 1 4 6 5 、殼程分程 殼程分程型式可分為 E 型、F 型、G 型、H 型。他們的不同之處在于殼側(cè) 流體進(jìn)出口的位置不同。同時(shí)考慮到制造上的困難，一般的換熱器殼程數(shù)很少超 過(guò)2傳熱管、傳熱管采用普通鋼管或異形管。光滑管常用的規(guī)格有 19mm2mm,25mm 兩種 當(dāng)換熱器的傳熱系數(shù)不是很高時(shí)，為了強(qiáng)化傳熱，可采用異形管，如翅片管、螺紋管，其都可以顯著提高傳熱膜系數(shù)，但是制造困難，流體流動(dòng)的阻力提高。管子的直徑與長(zhǎng)度的確定與工藝密切相關(guān)，長(zhǎng)的選擇應(yīng)根據(jù)我國(guó)現(xiàn)有的管長(zhǎng)的規(guī) 格系列(常有 3m、6m、9m)截取時(shí)因考慮管材的合理使用，避免浪費(fèi)。管子布置管子布置應(yīng)在換熱器的截面上均勻而緊湊的分布，此外還有考慮流體的性質(zhì) 和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及制造等方面的問(wèn)題 管于的排列方式有等邊三角形和正方形兩種，如圖(a)、圖(b)所示。與正方 形相比，等邊三角形排列比較緊湊，管外流體湍動(dòng)程度高、表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)大。正 10 方形排列雖比較松散，傳熱效果也較差，但管外清洗方便，對(duì)易結(jié)垢流體更為適 用。如將正方形排列的管束斜轉(zhuǎn) 45 度安裝如圖(c)可在一定的程度上提高對(duì)流傳 熱系數(shù)。管板管板用來(lái)固定換熱管并起著分隔管程、殼程的作用。管板型有平管板橢圓型管板和雙管板，其中最常見(jiàn)的是平管板。當(dāng)流體有腐 蝕性時(shí)，管板應(yīng)采用耐腐蝕材料，工程上多采用軋制成的符合不銹鋼，或在碳鋼 表面堆焊一層厚度不小于 5mm 的覆蓋層。當(dāng)換熱器承受高溫高壓時(shí)，應(yīng)采用薄型 管板，即降低了溫差應(yīng)力，同時(shí)也滿足了高壓對(duì)機(jī)械應(yīng)力的要求。薄管板的突出 優(yōu)點(diǎn)是節(jié)約管板材料，高壓時(shí)殼節(jié)約 90%，且加工方便。所以在中低壓換熱器中 得以推廣應(yīng)用。管子與管板的連接、在管殼式換熱器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，管子與管板的連接是否緊密十分重要。如果 連接不緊密，在操作時(shí)連接處發(fā)生泄露，冷熱流體互相混合，會(huì)造成物料和熱量 損失；若物料帶有腐蝕性、放射性或者兩種流體接觸會(huì)產(chǎn)生易燃易爆物質(zhì)，后果 將更加嚴(yán)重。在固定管板式換熱器的連接方法處還應(yīng)考慮能承受一定的軸向力，以避免溫 度變化較大時(shí)，產(chǎn)生的熱應(yīng)力使管子從管板脫出。焊接法由于具有很多的優(yōu)點(diǎn)（加工簡(jiǎn)單、對(duì)管孔的加工要求不高，較強(qiáng)的抗 脫能力使之在高溫高壓下仍能保持連接處的緊密性，同時(shí)在壓力不太高時(shí)還可采 用薄型管板），在一些要求較高的場(chǎng)合被廣發(fā)的應(yīng)用。管板與殼體的連接、浮頭式換熱器通常是把管板夾在殼體法蘭與管箱法蘭之間便于管殼程一起 清洗。折流板、換熱器內(nèi)安裝折流擋板是為了提高完程流體的對(duì)流傳熱系數(shù)。為了獲得良 好效果，折流擋板的尺寸和間距必須適當(dāng)。對(duì)于常用的圓缺形擋板，弓形切口太 11 大或太小，都會(huì)產(chǎn)生流動(dòng)“死區(qū)”，如圖所示，不利于傳熱，且增加流體阻力。一般切口高度與直徑之比為 ——，常見(jiàn)的有 和 兩種。a——切口過(guò)小，板間過(guò)大 b——切口適當(dāng) c——切口過(guò)大 擋板的間距對(duì)殼程的流動(dòng)有重要的影響，間距太大不能保證流體垂直流過(guò)管 束，使得管外給熱系數(shù)降低，間距太小又不方便檢修，阻力損失也很大