【正文】 再次感謝在大學(xué)傳授給我知識(shí)以及給我?guī)椭凸膭?lì)的老師，同學(xué)和朋友，謝謝你們!參考文獻(xiàn)[1] 夏清，姚玉英,陳常貴,等. 化工原理[M]. 天津：天津大學(xué)出版社，2001[2] 華南理工大學(xué)化工原理教研組. 化工過程及設(shè)備設(shè)計(jì)[M]. 廣州：華南理工大學(xué)出版社，1996[3] 刁玉瑋,王立業(yè). 化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)（第五版）[M]. 大連：大連理工大學(xué)出版社, 2000[4] 大連理工大學(xué)化工原理教研室．化工原理課程設(shè)計(jì)[M]. 大連：大連理工大學(xué)出版社，1996[5] 魏崇光，鄭曉梅. 化工工程制圖[M]. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社,1998[6] 婁愛娟,吳志泉. 化工設(shè)計(jì)[M].上海：華東理工大學(xué)出版社，2002[7] 華東理工大學(xué)機(jī)械制圖教研組. 化工制圖[M]. 北京：高等教育出版社，1993[8] 王靜康. 化工設(shè)計(jì)[M]. 北京：化學(xué)工業(yè)出版，1998[9] 傅啟民. 化工設(shè)計(jì)[M]. 合肥：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社，2000[10] 董大勤. 化工設(shè)備機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)[M]. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社,1999[11] GB 1511999管殼式換熱器[12] JB/T 471592 固定管板式換熱器與基本參數(shù)[13] 靳明聰. 換熱器[M]. 重慶：重慶大學(xué)出版社，1990[14] 蘭州石油機(jī)械研究所. 換熱器[M]. 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——質(zhì)量阻尼參數(shù)，無因次，可按公式進(jìn)行計(jì)算；do——換熱器的外徑，m：fn——換熱管的固有頻率，Hz；Kc——比例系數(shù)研究表明,流體速度較低時(shí),振動(dòng)可能由漩渦脫落或紊流抖振引起,而在速度較高區(qū)域,誘發(fā)振動(dòng)機(jī)理主要是流體激振。其特點(diǎn)是流體速度一旦超過某一臨界速度值并稍有增加時(shí),振幅即有大幅度增加,若阻尼不太大時(shí),形成的振幅將一直增大到管子互相碰撞。這種流體力與彈性位移的相互作用就叫做流體彈性激振。流場(chǎng)的改變則使作用在相鄰管子上的流體發(fā)生相應(yīng)的改變,從而使受力作用的管子發(fā)生振動(dòng),從而進(jìn)一步改變了作用在其中的流體力。漩渦分離一般不會(huì)引起管子大幅度振動(dòng)。紊流抖振不是導(dǎo)致管子破壞的主要原因,而是產(chǎn)生流體彈性激振的重要因素。L———兩個(gè)連續(xù)管排間的中心線距離，m紊流脈動(dòng)的頻率范圍較寬且具有很強(qiáng)的隨機(jī)性。 d0———管子的外徑，m　　脈動(dòng)力的主頻率fb為：式中 fb———紊流脈動(dòng)的頻率，Hz　　 漩渦脫落誘導(dǎo)振動(dòng)卡門漩渦頻率按下面的公式確定：式中 fV——卡門漩渦頻率，HzSt——斯特羅哈數(shù)，無因次，對(duì)于按正三角形與正方形排列的管束，可根據(jù)節(jié)徑比xp=S/do計(jì)算，St=1/，經(jīng)計(jì)算，所設(shè)計(jì)的換熱器的St =式中 V——橫流速度，m/sdo——換熱管外徑，mS——換熱管的中心距，m由此可見，當(dāng)管束直徑一定時(shí)，流速越大，流體誘導(dǎo)頻率越大，當(dāng)漩渦脫落頻率接或等于管束的固有頻率時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的振動(dòng)。管殼式換熱器管束振動(dòng)主要是由殼程流體流動(dòng)所引起的,而管程流體流動(dòng)的影響可忽略不計(jì)。 材料缺陷擴(kuò)展　振動(dòng)所引起的應(yīng)力脈動(dòng)會(huì)使管材中的微觀缺陷擴(kuò)展,以致產(chǎn)生大裂紋,最終使管子受到破壞。 冶金失效　　振動(dòng)使換熱管產(chǎn)生交變應(yīng)力,導(dǎo)致管子表層的氧化層脫落,管子表面留下坑點(diǎn)。 應(yīng)力疲勞　　管子振動(dòng)的振幅較大時(shí),管子反復(fù)彎折的扭彎應(yīng)力較高,長(zhǎng)時(shí)間的連續(xù)振動(dòng)會(huì)使管子斷裂。 擋板損傷　　為了便于安裝,一般擋板開孔較管子直徑略大,當(dāng)擋板較薄時(shí),管子振動(dòng)會(huì)在管壁與擋板孔邊緣之間產(chǎn)生較高的接觸力,對(duì)管子有一種鋸割作用,短時(shí)間內(nèi)即可將管子切開發(fā)生局部失效。在管殼式換熱器的殼程中，流體橫向流過管束時(shí)，流體誘發(fā)震動(dòng)的主要原因是:卡門漩渦（有聲震動(dòng)或無聲震動(dòng)）、紊流抖動(dòng)（有聲震動(dòng)或無聲震動(dòng)）、流體彈性不穩(wěn)定。只有當(dāng)流體誘發(fā)振動(dòng)的頻率與傳熱元件的固有頻率一致或相當(dāng)接近時(shí),傳熱元件的振幅激增,才導(dǎo)致破壞。fo——?dú)こ塘黧w的摩擦系數(shù)，當(dāng)Re﹥500時(shí)，nc——橫過管束中心線的管子數(shù)，對(duì)正三角形排列ncNB——折流擋板數(shù)代入數(shù)值得：而，其中h=，d=，NB=29,式中 D——?dú)?，mh——折流擋板間距，mdo——換熱器外徑，muo——按殼程流通截面積S計(jì)算的流速，而S=h（Dncdo）代入數(shù)值得： =29（） =1380Pa對(duì)于液體=，于是我們有：=1（1380+）=2317Pa＜100kpa經(jīng)過以上的核算，我們發(fā)現(xiàn)，管程壓力降和殼程壓力降都符合要求。下面以埃索法計(jì)算殼程壓力降：殼程壓力降埃索法公式為：式中 ——流體橫過管束的壓力降，Pa；——流體通過折流擋板缺口的壓力降，Pa；Fs——?dú)こ虊毫档墓笇有Ｕ禂?shù)，無因次，；Ns——?dú)こ虜?shù)；而=，nc=19，NB=29,uo=。 管程壓力降的計(jì)算公式為：Rei=13670（前面已求），為湍流。換熱器核算 殼程對(duì)流傳熱系數(shù)對(duì)圓缺形的折流板，可采用克恩公式：計(jì)算殼程當(dāng)量直徑，由正三角形排列可得：= =殼程流通截面積：=殼程流體流速為： =雷諾準(zhǔn)數(shù)為 ：普蘭特準(zhǔn)數(shù)為：= 。 管壁溫度的估算由于管壁熱阻一般可以忽略，故可以認(rèn)為管內(nèi)外壁的溫度是相同的，由此可以得到以下的關(guān)系：中，to，ti，tw分別為殼程，管程流體的平均溫度和壁溫。目前脹焊結(jié)合的方法已得到比較廣泛的應(yīng)用。圖411（a）的結(jié)構(gòu)是常用的一種；為了減少管口處的流體阻力或避免立式換熱器在管板上方滯留的液體，可采用圖411（b）的結(jié)構(gòu)；為了不使小直徑管子被熔融的金屬堵住管口，則可改成圖411（c）的結(jié)構(gòu)；圖411（d）的形式適用于易產(chǎn)生熱裂紋的材料，但加工量大。對(duì)于碳鋼或低合金鋼，溫度在300℃以上，蠕變會(huì)造成脹接殘余應(yīng)力減小，一般采用焊接。當(dāng)溫度升高時(shí)，材料的剛性下降，熱膨脹應(yīng)力增大，可能引起接頭的脫落或松動(dòng)，發(fā)生泄露。管子與管板的連接方法主要是脹接和焊接。表48 拉桿直徑和拉桿數(shù)殼體直徑/mm拉桿直徑/mm最少拉桿數(shù)殼體直徑/mm拉桿直徑/mm最少拉桿數(shù)200～2501041100128273，400，500，600124＞12501210800，1000126經(jīng)查表易得，拉桿數(shù)為為4，直徑為12 連接與尺寸 拉桿示意圖如下所示：經(jīng)查表，拉桿尺寸如下：表49 拉桿尺寸拉桿公稱直徑/mm數(shù)量基本尺寸拉桿直徑d/mm/mm/mm/mm1241215≧50拉桿孔示意圖如下所示：,管子與管板的連接是管殼式換熱器制造中最主要的問題。雙層隔板的結(jié)構(gòu)見圖47，雙層隔板具有隔熱空間，可防止熱流短路。 換熱管的中心距經(jīng)查表可得：（mm）換熱管外徑d換熱管中心距分程隔板槽兩側(cè)相鄰管的中心距253244 橫過管束中心線的管數(shù) 布管限定圓 布管限定圓為管束的最外層換熱管中心圓直徑，固定管板式換熱器的布管限定圓如下可得：dm=Di2b3=60028=584 mm式子中，Di——筒體內(nèi)直徑，mm b3——，且大于8mm 分程隔板 分程隔板尺寸 經(jīng)查表，分程隔板的尺寸如下表：表47 分隔板尺寸公稱直徑DN/mm隔板最小厚度/mm碳素鋼6008 管子和分程隔板的連接分程隔板有單層和雙層兩種，單層隔板與管板的密封結(jié)構(gòu)如圖46所示，隔板的密封面寬度最小為（S+