【正文】 擋板損傷 為了便于安裝 ,一般擋板開孔較管子直徑略大 ,當擋板較薄時 ,管子振動會在管壁與擋板孔邊緣之間產(chǎn)生較高的接觸力 ,對管子有一種鋸割作用 ,短時間內(nèi)即可將管子切開發(fā)生局部失效。 只有當流體誘發(fā)振動的頻率與傳熱元件的固有頻率一致或相當接近時 ,傳熱元件的振幅激增 ,才導致破壞。 =29（ ? ） 2 2? =1380Pa 對于液體 sF =，于是我們有： 0 ssP F N? ? ? ?? 12（ P + P ）39。 F——管子排列方法對壓力降的校正系數(shù)，對正三角形排列， F=，對正方形斜轉(zhuǎn) 45o 排列， F=，正方形排列， F=。下面以埃索法計算殼程壓力降： 殼程壓力降埃索法公式為： 0 ssP F N? ? ? ?? 12（ P + P ）39。 39。采用試差法最終求得 tw=℃ 管子拉脫力 本換熱器的管子及殼體均采用 10 號碳鋼，由此可得下表： 管子 殼體 操作壓力， Mpa 壁溫， ℃ 35 材料 10 10 線膨脹系數(shù) 1/℃ 106 106 彈性模量， Mpa 106 106 尺寸， mm 2526000 6006 畢業(yè)設計（論文）用紙 管子 殼體 數(shù) 252 管間距 32 脹接長度， mm 29 許用拉脫力， Mpa 4 管子排布方式 正三角形 在操作壓力下，每平方米脹接周邊所產(chǎn)生的力為： ldpfq op ?? 其中， f==，則 qp= 在溫差應力作用下，每平方米脹接周 邊所產(chǎn)生的力為： ? ?ld ddqtoiot 4 22 ?? ? 其中， ? ?ststAAttEt ??? 1?? 而同時， ? ? 22 ??? NddAiot ? 21 5 2 7 36).66 0 0()( mmSSDAs ????? ?? M p aqM p a t , ???則， 脫力為的方向相反，故而總拉和由于 pt qq Mpqq tp )(q ??? 因而，管子拉脫力在許用范圍之內(nèi)，不許用安裝膨脹節(jié)。 脹接和焊接方法各有優(yōu)缺點，在有些情況下，如對高溫高壓換熱器，管子與管板的連接處，在操作時受到反復熱變形、熱沖擊、腐蝕與流體壓力的作用，很容易遭到破壞，僅單獨采用脹接或焊接都難以解決問題，如果采用脹焊結(jié)合的方法，不僅能提高畢業(yè)設計（論文）用紙 連接處的抗疲勞性能，還可消除應力腐蝕和間隙腐蝕，提高使用壽命。一般認為焊接比脹接更能保證嚴密性。對于固定管板換熱器，除要求連接處保證良好的密封性外，還要求接合處能承受一定的軸向力，避免管子從管板中拉脫。隔板材料與封頭材料相同。為了便于清洗管子外表面上的污垢，可采用正方形與轉(zhuǎn)角正方形排列的管束。）、轉(zhuǎn)角正方形排列（排列角為 45176。 表 45 管板的最小厚度 換熱器管子外徑 0d /mm ≤ 25 32 38 57 管板厚度 /mm 3 0d /4 22 25 32 換熱管的外徑為 25mm，因而管板厚度取為 3 0d /4=，取上述的最小厚度 20mm。 管板厚度 管板在換熱器的制造成本中占有相當大的比重，管板設計與管板上的孔數(shù)、 孔徑、孔間距、開孔方式以及管子的連接方式有關，其計算過程較為復雜，而且從不同角度出發(fā)計算出的管板厚度往往相差很大。 經(jīng)計算易得，管程接管位置的最小尺寸為： 140 mm。而且， C≥ 4S 且 C≥ 32， S 為殼體厚度。 查表得，查表得， PN 的接管外伸長度為 200mm。 殼體直徑/mm ＜ 400 400～800 900～1200 管子外徑/mm 19 25 38 57 支承板厚度/mm 6 8 10 最大間距/mm 1500 1800 2500 3400 畢業(yè)設計（論文）用紙 折流板數(shù) （塊）折流板間距 傳熱管長 2912 0 06 0 0 0 ????BN 折流板圓缺面水平裝配。 折流板厚度與殼體直徑和折流板間距有關，見表 41 所列數(shù)據(jù)。 由于換熱器是功用不同，以及殼程介質(zhì)的流量、粘度等不同，折流板間距也不同，其系列為： 100mm， 150mm， 200mm， 300mm， 450mm， 600mm， 800mm， 1000mm。為了消除這種弊病，宜采用雙弓形折流板或三弓形折流板。 圖 41 弓形折流板 單弓形折流板用得最多，弓形缺口的高度 h 為 殼體公稱直徑 Dg 的 15%～ 45%，最好是 20%，見圖 42（ a）；在臥式冷凝器中，折流板底部開一 90176。mt? t?? ==32℃ 于是，校正后的平均傳熱溫差是 32℃ ，殼程數(shù)為單程，管程數(shù)為 2。當選用其他尺寸的管長時，應根據(jù)管長的規(guī)格，合理裁用，避免材料的浪費。小直徑的管子可以承受更大的壓力，而且管壁較?。煌瑫r，對于相同的殼徑，可排列較多的管子，因此單位體積的傳熱面積更大，單位傳熱面積的金屬耗量更少?！?） 水 水 水 SO2 冷凝 NH3 冷凝 氟里昂冷凝 814～ 1163 698～ 930 756 （ 1） .管程傳熱系數(shù)： 136700 0 0 7 2 ????? i iiii ud ? ? 00 80Pr ???? i ipi uc ? )()(iipiiiiii ucuddai ????? 3 6 7 ????iid? =2753 W/m2?℃ （ 2） .殼程傳熱系數(shù)： 假設殼程的傳熱系數(shù)是： o? =500 W/m2?℃ 污垢熱阻： Rsi=℃ /W Rso= m2℃ /W 管壁的導熱系數(shù)： ?=45 m2℃ /W 管壁厚度： b= 內(nèi)外平均厚度： dm= 在下面的公式中，代入以上數(shù)據(jù)，可得 osoioiosiiio RdbdddRddK???11 ????? 畢業(yè)設計（論文）用紙 =1247。s 輕有機物 μ＜ s 中有機物 μ=～ 1mPas 有機物 μ＜ s 中有機物 μ=～ 1mPamt? t?? ==32℃ 冷卻水用量 由以上的計算結(jié)果以及已知條件，很容易算得： Wc=)( 12 ttC Qpc ?=)3040(41802802972?= kg/h 總傳熱系數(shù) K 總傳熱系數(shù)的經(jīng)驗值見表 34，有關手冊中也列有其他情況下的總傳熱系數(shù)經(jīng)驗值，可供設計時參考。 殼程流體（煤油）的定性溫度為： T= 2 40140? =90℃ 管程流體（水）的定性溫度為： t= 352 3040 ?? ℃ 。與煤油相比，水的對流傳熱系數(shù)一般較大。 （ 4）經(jīng)濟合理 評價換熱器的最終指標是：在一定時間內(nèi)（通常 1 年內(nèi)的）固定費用（設備的購置費、安裝費等）與操作費（動力費、清洗費、維修費）等的總和為最小。 設計要求 完善的換熱器在設計和選型時應滿足以下各項基本要求： （ 1）合理地實現(xiàn)所規(guī)定的工藝條件：可以從： ① 增大傳熱系數(shù) ② 提高平均溫差 ③妥善布置傳熱面等三個方面具體著手。隨著我國工業(yè)的不斷發(fā)展，對能源利用、開發(fā)和節(jié)約的要求不斷提高，因而對換熱器的要求也日益加強。有具有補償圈（ 或稱膨脹節(jié)）的固定板式換熱器，即在外殼的適當部位焊上一個補償圈，當外殼和管束的熱膨脹程度不同時，補償圈發(fā)生彈性變形（拉伸或壓縮），以適應外殼和管束的不同的熱膨脹程度。 表 21 傳熱器的結(jié)構(gòu)分類 類型 特點 間 壁 式 壁 管 殼 式 列 管 式 固定管式 剛性結(jié)構(gòu) 用于管殼溫差較小的情況（一 般 ≤ 50℃ ），管間不能清洗 帶膨脹節(jié) 有一定的溫度補償能力，殼程只能承受低壓力 浮頭式 管內(nèi)外均能承受高壓，可用于高溫高壓場合 U 型管式 管內(nèi)外均能承受高壓，管內(nèi)清洗及檢修困難 填料函式 外填料函 管間容易泄露，不宜處理易揮發(fā)、 易爆炸及壓力較高的介質(zhì) 內(nèi)填料函 密封性能差，只能用于壓差較小的場合 釜式 殼體上部有個蒸發(fā)空間用于再沸、蒸煮 雙套管式 結(jié)構(gòu)比較復雜，主要用于高溫高壓場合和固定床反應器中 畢業(yè)設計（論文）用紙 間 式 套管式 能逆流操作，用于傳熱面積較小的冷卻器、冷凝器或預熱器 螺旋管式 沉浸式 用于管內(nèi)流體的冷卻、冷凝或管外流體的加熱 噴淋式 只用于管內(nèi)流體的冷卻或冷凝 板面式 板式 拆洗方便，傳熱面能調(diào)整，主要用于粘性較大的液體間換熱 螺旋板式 可進行嚴格的逆流操作，有自潔的作用，可用做回收 低溫熱能 傘板式 結(jié)構(gòu)緊湊，拆洗方便，通道較小、易堵，要求流體干凈 板殼式 板束類似于管束，可抽出清洗檢修，壓力不能太高 混合式 適用于允許換熱流體之間直接接觸 蓄熱式 換熱過程分階段交替進行，適用于從高溫爐氣中回收熱能的場合 固定管板式 因設計需要，下面簡單介紹一下固定管板式換熱器。因此，設計和選擇得到使用、高效的換熱器對降低設備的造價和操作費用具有十分重要的作用。 通過強度計算合理選擇材料，確保安全運行，提高設備的生產(chǎn)效率，降低設備的制造成本，實現(xiàn)化工單元操作的最佳化。優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，在相同管束情況下其殼體內(nèi)徑最小，管程分程較方便。 遼寧石 油化工大學職業(yè)技術學院化工機械系畢業(yè)設計 畢業(yè)設計（論文）任務書 應收集的資料及主要參考文獻 [1] 夏清，姚玉英 ,陳常貴 ,等 . 化工原理 [M]. 天津：天津大學出版社， 2020 [2] 華南理工大學化工原理教研組 . 化工過程及設備設計 [M]. 廣州：華南理工大學出版社， 1996 [3] 刁玉瑋 ,王立業(yè) . 化工設備機械基礎（第五版） [M]. 大連：大連理工大學出版社 , 2020 [4] 大連理工大學化工原理教研室．化工原理課程設計 [M]. 大連：大連理工大學出版社， 1996 [5] 魏崇光，鄭曉梅 . 化工工程制圖 [M]. 北京：化學工業(yè)出版社 ,1998 [6] 婁愛娟 ,吳志泉 . 化工設計 [M].上海：華東理工大學出版社， 2020 [16]化工單元過程及設備課程設計，化學工業(yè)出版社， 2020 進度安排及完成情況 序號 設計（論文）各階段任務 日 期 完成情況 1 查閱畢業(yè)設計相關的資料 4 月 11 日 ~ 4 月 17 日 2 確定畢業(yè)設計選題及設計步驟 4 月 18 日 ~4 月 24 日 3 計算設計相關數(shù)據(jù) 4 月 25 日 ~5 月 8 日 4 撰寫畢業(yè)論文 5 月 9 日 ~ 6 月 19 日 5 準備畢業(yè)答辯 6 月 20 日 ~ 6 月 24 日 學生簽名 ： 指導教師簽名 ： 系 主 任 簽 名 ： 2020 年 月 日 遼寧石 油化工大學職業(yè)技術學院化工機械系畢業(yè)設計 摘 要 這篇論文主要介紹的是換熱器機械計算等相關的設計過程。