【正文】 用。從傳熱的家督出發(fā)，有些換熱器，如冷凝器，是不需要設(shè)置折流板的，但為了增加管束的剛度，防止管子振動(dòng)，仍然要設(shè)置一定數(shù)量的支持板，這些支持板的尺寸及形狀均按折流板處理。（一）折流板分類(lèi)及特點(diǎn)折流板可分為橫向折流板和縱向折流板兩種。前者使流體橫向流動(dòng)；后者則使管間的流體平行流過(guò)管，故名縱向折流板。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(guò)管束，增加流體速度，以增強(qiáng)傳熱；同時(shí)起支撐管束、防止管束振動(dòng)和管子彎曲的作用。常見(jiàn)的橫向折流板有圓缺形（或稱(chēng)弓形）和圓盤(pán)圓環(huán)形和孔流型等。1）圓缺形（或稱(chēng)弓形）折流板圓缺形（或稱(chēng)弓形）折流板是常見(jiàn)的折流板，有水平圓缺和垂直圓缺兩種排列方式。水平圓缺排列可造成液體的劇烈擾動(dòng)，增大傳熱膜系數(shù)，這種型式最常用。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(shí)，不凝氣不能在折流板頂部積存，而在冷凝器中，排水也不能再折吉林化工學(xué)院油氣儲(chǔ)運(yùn)課程設(shè)計(jì)23流板底部積存。弓形折流板中以單弓形用的最多。弓形缺口的切缺率（切掉圓弧的高度與殼體內(nèi)徑之比）通常為 15%45%，多去 20%。在臥式冷凝器中，折流板底部應(yīng)開(kāi)一高度為 15~20mm 的 90176。缺口供停工排精殘液用。在有些冷凝器中需要保留一定量的過(guò)冷凝液以保證泵的吸入壓頭，此時(shí)可采用帶堰的折流板。對(duì)立式換熱器則不必開(kāi)缺口。雙弓形折流板多用于大直徑的換熱器中。由于折流板間距較大，流體流經(jīng)單弓形折流板，會(huì)在其后接近殼體處，形成對(duì)傳熱不利的“死區(qū)” 。采用雙弓形折流板可消除此弊病，因流體分兩股流動(dòng)，不僅減少了死區(qū)，還有利于減輕流體誘發(fā)的振動(dòng)。2）圓盤(pán)圓環(huán)形折流板圓盤(pán)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。在環(huán)形板背后有堆積不凝氣或污垢，所以不多用。3）孔流型折流板孔流型折流板使流體穿過(guò)折流板孔和管子之間的縫隙流動(dòng)，壓降大，僅適用與清潔流體，應(yīng)用更少。圖 32 折流板型式（a ）水平圓缺 （b）垂直圓缺 （c）環(huán)盤(pán)型（二）折流板間隔折流板與支撐板一般均借助于長(zhǎng)拉桿利用焊接或定距管來(lái)保持板件的距離。折流板間距視殼程介質(zhì)的流量、粘度及換熱器的功用而定，其系列100mm，150mm，200mm，300mm，450mm，600mm，800mm，1000mm。吉林化工學(xué)院油氣儲(chǔ)運(yùn)課程設(shè)計(jì)24折流板間距的確定原則主要是考慮流體流動(dòng)，理想的情況是缺口的流通截面積和通過(guò)管束的錯(cuò)流流動(dòng)的截面積大致相等。這樣可以減小壓降并且避免或減小“靜止區(qū)”，從而改善傳熱。推薦折流板間距的最小值為殼內(nèi)徑的 1/5，最大值決定于支持管所必需的最大間距，規(guī)定不得大于殼內(nèi)徑。否則流體流向就會(huì)與管子平行而不是垂直，從而使傳熱膜系數(shù)降低。折流板外徑與殼體之間的間隙應(yīng)適宜。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。但間隙過(guò)小，會(huì)給制造安裝帶來(lái)困難增加設(shè)備成本；間隙過(guò)大，有會(huì)造成流經(jīng)此處短路的殼程流體量增多，降低傳熱效率。表 36 折流板和支撐板的外徑 m/ 殼體公稱(chēng)直徑DN項(xiàng) 目139 273 325 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200換熱器折流板、支承板名義外徑2?iD397 696 796 896 冷凝 3?iD396 490 595694 794894 993 1093 1093吉林化工學(xué)院油氣儲(chǔ)運(yùn)課程設(shè)計(jì)25器支撐板名義外徑折流板、支承板外徑負(fù)偏差308661.001.0流板厚度與殼體直徑和折流板間距有關(guān)，間表 37。表 37 折流板厚度 m/相鄰兩折流板間距公稱(chēng)殼體內(nèi)徑300?300~450 450~600 600~750 750200~400 3 5 6 10 10400~700 5 6 10 10 12700~1000 6 8 10 12 161000 6 10 12 16 16（三）緩沖板在殼程進(jìn)口管接管處常裝有防沖擋板，或稱(chēng)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振動(dòng)，還有使流體沿管束均勻分布的作用。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。（四）其他主要附件1）旁流擋板 如果殼體和管束之間間隙過(guò)大，則流體不通過(guò)管束而通過(guò)這個(gè)間隙旁通，為防止流體短路。往往采用旁流擋板。旁流擋板是指在間隙較大處加上縱向窄條（密封條） ，一般用點(diǎn)焊的方法固定在兩折流板之間。吉林化工學(xué)院油氣儲(chǔ)運(yùn)課程設(shè)計(jì)262）假管為減少管程分程所引起的中間穿流的影響，可設(shè)置假管。假管的表面形狀為兩端堵死的管子，安置于分程隔板槽背面兩管板之間但不穿過(guò)管板，可與折流板焊接以便固定。假管通常是每隔 3~4 排換熱管安置一根。3）拉桿和定距管為了使折流板能牢靠地保持在一定位置上，通常采用拉桿和定距管。拉桿式一根兩端皆帶有螺紋的長(zhǎng)桿，一段擰入管板，折流板就穿在拉桿上，個(gè)班之間則以套在拉桿上的定距管來(lái)保持板間距離，最后一塊折流板可用螺母擰在拉桿上予以固定。此外，對(duì)不銹鋼可采用焊接不可拆的方法。各種尺寸的換熱器的拉桿直徑和拉桿數(shù)，可參考表 38。表 38 拉桿直徑與拉桿數(shù)殼體直徑 m/拉桿直徑 /最少拉桿 數(shù) 殼體直徑 m/拉桿直徑 /最少拉桿 數(shù)200~250 10 41200 12 8273,400,500,600 12 4800,1000 12 61200 12 10 支承板一般臥式換熱器都有折流板，既起折流作用，又起支撐作用。但當(dāng)工藝上無(wú)折流板的要求，例如冷凝器，而管子比較細(xì)長(zhǎng)時(shí)，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(guò)大。這樣支撐板則可放寬其制造要求，因?yàn)檫@是介質(zhì)短路可以認(rèn)為不影響傳熱效率。支承板做成半圓形較好，支撐板厚度一般不應(yīng)小于表 39中所列的數(shù)據(jù)。表 39 支承板厚度 m/殼體直徑 400 400~800 900~1200支承板厚度 11600允許不支承的最大間距 L 可參見(jiàn)表 310 所列的數(shù)據(jù)。表 310 最大間距 /管子外徑 0d19 25 38 57L 1500 1800 2500 3400吉林化工學(xué)院油氣儲(chǔ)運(yùn)課程設(shè)計(jì)27 管程與殼程接管 管箱及封頭換熱器管內(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。封頭和管箱位于殼體兩側(cè)，用于控制及分配管程流體。1）封頭當(dāng)殼體直徑較小時(shí)常采用封頭。接管和封頭可用法蘭或螺紋連接，封頭與殼體之間用螺紋連接，以便卸下封頭，檢查和清洗管子。2）管箱殼徑較大的換熱器大多采用管箱結(jié)構(gòu)。管箱具有一個(gè)可拆蓋板，因此在檢修或清洗管子時(shí)無(wú)須卸下管箱。3）分程隔板當(dāng)需要的換熱面很大時(shí)，可采用多管程換熱器。對(duì)于多管程換熱器，在管箱內(nèi)應(yīng)設(shè)分程隔板，將管束分為順次串接的若干組，各組管子數(shù)目大致相等。這樣可提高介質(zhì)流速，增強(qiáng)傳熱。管程多者可達(dá) 16 程，常用的有 6 程。在布置時(shí)應(yīng)盡量使管程流體與殼程流體成逆流布置，以增強(qiáng)傳熱，同時(shí)應(yīng)嚴(yán)防分程隔板的泄漏，以防止流體的短路。 殼程接管殼程流體進(jìn)出口的設(shè)計(jì)直接影響換熱器的傳熱效率和換熱管的壽命。當(dāng)加熱蒸汽后高速流體流入殼程時(shí)，對(duì)換熱管會(huì)造成很大的沖刷，所以常將殼程接管在入口處加以擴(kuò)大，及將接管做成喇叭形，以起緩沖作用。其結(jié)構(gòu)為筒形的，常成為導(dǎo)流筒，它可將加熱蒸汽或流體導(dǎo)致靠近管板處才進(jìn)入管束間，更充分地利用換熱面積，目前常用這種結(jié)構(gòu)來(lái)提高換熱器的換熱能力。通常采用的擋板有圓形和方形。圓形擋板，為了減少流體組里，擋板與換熱器殼壁的距離 e 不應(yīng)太小，至少應(yīng)保持此處流道截面積不小于流體進(jìn)口接管的截面積，且距離 e 不小于 30mm，若距離太大也妨礙管子的排列，且減少了傳熱面積。當(dāng)需加大流體通道時(shí)，可在擋板上開(kāi)些圓孔以加大流體通過(guò)的截面。方形擋板，上面開(kāi)了小孔以增加流體通過(guò)截面。對(duì)于蒸汽在殼程冷凝的立式換熱器、冷凝器等，應(yīng)盡量減少冷凝液在管板上的滯留，以保證傳熱面的充分利用。此外，應(yīng)在殼程盡可能高的位置上，一般在上管板上，安裝不凝性氣體排出管，作為開(kāi)車(chē)時(shí)的排氣管及運(yùn)轉(zhuǎn)中間歇地排出不凝氣體的接管，其安裝位置應(yīng)在殼程盡可能高的位置，多在上管板上。吉林化工學(xué)院油氣儲(chǔ)運(yùn)課程設(shè)計(jì)28第 4 章 換熱器的工藝計(jì)算 確定設(shè)計(jì)方案 選擇換熱器類(lèi)型兩流體溫度變化情況：熱流體（柴油）進(jìn)口溫度 175℃，出口溫度 125℃；冷流體（循環(huán)水）進(jìn)口溫度 30℃，出口溫度 40℃。該換熱器的管壁溫和殼體壁溫之差較大，因此初步確定選用浮頭式換熱器。 流體間流速確定由于循環(huán)冷卻水易結(jié)垢，為了便于水垢的清洗，應(yīng)采用循環(huán)水走管程，柴油走殼程。選用 φ25 的碳鋼管，根據(jù)表三—管內(nèi)流速取 ui=1m/s。 基礎(chǔ)物性數(shù)據(jù) 定性溫度：可取流體進(jìn)口溫度的平均值。 殼程柴油的定性溫度為 ℃150217??T 管程循環(huán)水的定性溫度為 ℃35240??t 柴油物性數(shù)據(jù)由手冊(cè)查得 柴油在定性溫度下物性數(shù)據(jù)：密度 )/(71530mkg??粘度 ????定壓比熱容 )/(?吉林化工學(xué)院油氣儲(chǔ)運(yùn)課程設(shè)計(jì)29導(dǎo)熱系數(shù) )/(????處理量： hkgmo /??? 循環(huán)水物性數(shù)據(jù)循環(huán)冷卻水在 下的物性數(shù)據(jù)C?35密度 3/94mkgi??粘度 )(??定壓比熱容 8CkgJcpi??導(dǎo)熱系數(shù) /6mw?? 計(jì)算總傳熱系數(shù) 熱流量 kWhKJTcmQopo )175(. 6??????? 平均傳熱溫差 ℃ttm )()(ln2139。 ????? 冷卻水用量 hkgtCQwipoi /)304(?????? 總傳熱系數(shù) K管程傳熱系數(shù) ?????iud??吉林化工學(xué)院油氣儲(chǔ)運(yùn)課程設(shè)計(jì)30??℃mWcudipii?? ???????????????????? ?2 ?????殼程傳熱系數(shù)假設(shè)殼程的傳熱系數(shù) ??℃mW??22/50?污垢熱阻 W℃?℃mo/0?管壁的導(dǎo)熱系數(shù) ??℃W?245?22112 1?????dmdRbK 44 ??????? ????℃mW??/731 計(jì)算傳熱面積 ?????考慮 15%的面積裕度， 2355?吉林化工學(xué)院油氣儲(chǔ)運(yùn)課程設(shè)計(jì)31 工藝結(jié)構(gòu)尺寸的計(jì)算 管內(nèi)和管外流速的計(jì)算為減少熱損失和充分利用柴油的熱量，采用柴油走殼程，水走管程。選用φ25 的碳鋼管，根據(jù)表三—管內(nèi)流速取 u i=1m/s?！?管程數(shù)和傳熱管數(shù)依據(jù)傳熱管內(nèi)徑和流速確定單程傳熱管數(shù) ??（ 根 ） ????udVns?按單程管計(jì)算,所需的傳熱管長(zhǎng)度為 mndSLs ????按單程管設(shè)計(jì),傳熱管過(guò)程,宜采用多管程結(jié)構(gòu)?，F(xiàn)取傳熱管長(zhǎng) ，l3?則該換熱器管程程數(shù)為 （ 管 程 ）??lLNp傳熱管總根數(shù) （ 根 ）1025?? 平均傳熱溫差校正及殼程數(shù)的確定平均傳熱溫差校正系數(shù) 5304127??R 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=5 在圖上難以讀數(shù)，因而相應(yīng)以 1/R 代替 R，PR 代替 P 查同一圖線(xiàn)，可得 ?t?平均傳熱溫差 ℃tmm ??????吉林化工學(xué)院油氣儲(chǔ)運(yùn)課程設(shè)計(jì)32 傳熱管排列和分程的選擇采用組合排列法,即每程內(nèi)均按正三角排列,則251dt?m32..??橫過(guò)管束中心線(xiàn)的管數(shù) （ 根 ）??Nnc 殼程內(nèi)經(jīng)的計(jì)算采用多管程結(jié)構(gòu),取管板利用率 ,??可取 D=400mm．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=???取折流板間距 DB25.則 3取 B 為 120mm。折流板數(shù) （ 塊 ）241031折 流 板 間 距傳 熱 管 長(zhǎng) ???BN折流板圓缺面水平裝配。 其他附件的選擇殼程流體進(jìn)出口接管:取接管內(nèi)流速為 ，則接管內(nèi)徑為smu/???）（ muVdo ????取標(biāo)準(zhǔn)管徑為 100mm。管程流體進(jìn)出口接管：取接管內(nèi)循環(huán)水流速 ，則接管內(nèi)徑為smu/0.??）（5814396574 muVd ????mNtD ????吉林化工學(xué)院油氣儲(chǔ)運(yùn)課程設(shè)計(jì)33取標(biāo)準(zhǔn)管徑為 60mm。 換熱器核算 傳熱能力的核算（1）殼程傳熱系數(shù)對(duì)圓缺形折流板,可采用克恩公式 ???????woood???當(dāng)量直徑,由三角形排列得 )( 222 mdtdoe ???????????????????殼程流通截面積 ??????????????殼程流體流速及其雷諾數(shù)分別為 ??)/( ???41472Reo普蘭特準(zhǔn)數(shù) ????粘度校正 ???????w???)93.(??o?（2）管程對(duì)流傳熱系數(shù) ?管程流通截面積吉林化工學(xué)院油氣儲(chǔ)運(yùn)課程設(shè)計(jì)34)( ???管程流體流速及其雷諾數(shù)分別為 ??/ 275827Re4????i普蘭特準(zhǔn)數(shù) ???℃mWi ????? )75(023.?（3）總傳熱系數(shù) K osioisio RdbRdK???11?? ??????℃mW?/93（4）傳熱面積 S ????該換熱器的實(shí)際傳熱面積 SP ????)( ?????