【正文】 7 附件附件1 管殼式換熱器數(shù)據(jù)表附件2 污垢系數(shù)。2） 噪音聲振產(chǎn)生很大噪音但不會破壞管子，如下為消除聲振的方法：l 很多聲振問題由45176。l 聲振當殼側(cè)流體為氣相或汽相，且漩渦分離或紊流抖振引起的激振頻率與殼側(cè)聲頻相一致時，則會引起噪音。l 振幅如果管子振幅較小，則不會有任何問題。通過比較平均錯流速度和窗口流速與臨界流速來預測振動。在流體橫流速低于流體彈性不穩(wěn)定臨界速度之下時，不會發(fā)生流體彈性不穩(wěn)定振動現(xiàn)象；當流體輸入到管子質(zhì)量阻尼系統(tǒng)的能量超過阻尼系統(tǒng)消耗的能量時，就達到了不穩(wěn)定性振動狀態(tài)，這實際是流速達到或超過了臨界速度。漩渦分離、湍流抖振和聲激振頻率是振動響應現(xiàn)象，當激振頻率與管子頻率同步就產(chǎn)生振動響應。 破壞機理引起管子破壞的主要機理是：碰撞磨損（管子與管子，管子與折流支撐板）；管子與折流支撐板界面，由于管子在支撐板管孔間碰撞和/或滑動而磨損破壞；撞擊與磨損的聯(lián)合作用下的破壞。管子與剛性結(jié)構(gòu)間，有可能引起管子的撞擊磨損。增加殼程橫流速度，管子運動可以有三種情況：在低橫流速度下，管子以低振幅隨機運動；當橫流速度增加，管子會在擋板孔內(nèi)發(fā)生咔噠咔噠地摩擦聲響；當橫流速度超過某一值，管子就發(fā)生高振幅運動（振動）。要激發(fā)起換熱管振動，必須對管子供給以激振能，殼程流體流動就是誘發(fā)和維持管子振動的激振能源。如果振動振幅達到足夠大，則可能會為某一種或更多幾種激振機理所破壞：折流支撐板間跨中反復震蕩而管壁減??；在管子界面和折流板處碰撞而磨損；高磨損率造成疲勞或腐蝕疲勞。 腐蝕余量除非另有說明，碳鋼和低合金鋼的腐蝕余量是3mm，不銹鋼和其他材質(zhì)的腐蝕余量是0。2） 污垢熱阻 設計中給定一個適當?shù)奈酃笩嶙鑼崃W很重要，提供一定的面積余量以滿足污垢形成后設備滿足工藝要求。流體及操作條件決定污垢形成速率，主要的操作影響因素有：l 隨著溫度升高，污垢增加；l 增大流速，污垢形成速率較小；l 有腐蝕性介質(zhì)，選擇適當管材可減少污垢；l 相同的流體因用途不同，污垢熱阻相差較大，如加熱或冷卻、沸騰或冷凝。理解結(jié)垢對合理設計換熱設備至關(guān)重要，在此說明結(jié)垢原理及污垢熱阻。對于有液面控制的“K”式換熱器，必須明確釜內(nèi)液面控制方式，如果液面有波動，無法保證所有換熱管都能夠浸在液面以下時，為避免溫差應力，應使用U形管束。氣相出料管口的速度壓頭pV2不得高于3750 kg/()。設計時應考慮殼體內(nèi)的清液層上方可能會存在一層液沫，液沫的允許厚度是125mm，液沫層上方的氣相流通所需要的高度至少是250mm。 KETTLE式換熱器對于“K”式再沸器和蒸發(fā)器，釜體直徑是由管束上方蒸汽的所需要的流通面積決定的，流通速度不應超過氣相最大速度，即霧沫夾帶的速度。管殼式換熱器總傳熱系數(shù)的大致范圍見《石油化工設計手冊》第3卷。3） 管口流速 表55列出管口的最大允許流速Vmax。殼程液體最大允許流速一般約為管程的一半，易結(jié)垢流體（如海水、河水） m/s。表53 常見流速流體粘度，cp＞15001500～500500～100100～3535～1＜1烴類最大流速，m/s3易結(jié)垢流體（ ，如冷卻水）在管內(nèi)流速應大于1 m/s，見表54。2) 流速管內(nèi)液相油品：～，～3m/s， m/s。為了使換熱器的面積最小，計算時應充分利用傳熱控制側(cè)的壓降。 壓降、流速及傳熱系數(shù)1） 管側(cè)壓降由管內(nèi)壓降、管段進出口和回轉(zhuǎn)區(qū)及管嘴壓降組成；殼側(cè)壓降一般由錯流壓降、窗口壓降、管嘴壓降及端口折流板部分壓降組成，換熱器的合理壓降可參照表51。2） 每種流體分率一般達到如下目標值：l B流：湍流：最小為總流量的60%；層流：最小為總流量的40%；l C流：最大為總流量的10%；l E流：最大為總流量的15%；l F流：最大為總流量的10%。為獲得一個可靠、優(yōu)化的傳熱速率，需要對流體進行分析。傳熱設計計算要求保證所計算的管子根數(shù)能夠在殼體中完全排列，并且提供設備數(shù)據(jù)表和設備簡圖，并且包括以下結(jié)構(gòu)參數(shù)：l 殼內(nèi)徑、殼體形式、殼體程數(shù)、殼體并聯(lián)數(shù)量l 管子外徑和壁厚及長度l 管子排列方式和管間距、管長l 管子根數(shù)和程數(shù)l 折流板形式l 是否需要設置防沖板、旁路擋板l 折流板切口率和切邊方向l 支撐板l 折流板或支撐板間距l(xiāng) 物料管口尺寸l 放空或放凈管口尺寸 初步估計結(jié)構(gòu) 快速估計換熱器尺寸，以得到最佳傳熱效果，大致如下：1） 壓降殼側(cè)壓降ΔPs（或管側(cè)壓降ΔPt）∝ V2 —— 湍流；殼側(cè)壓降ΔPs（或管側(cè)壓降ΔPt）∝ V —— 層流；ΔPt ∝ （管程數(shù)NTP/管程數(shù)N’TP）3雙殼側(cè)壓降ΔPs（DBL） = 1/8 單殼側(cè)壓降ΔPs（SEG）J型壓降ΔPs（J） = 1/8 E型壓降ΔPs（E）2） 單相傳熱系數(shù)湍流：ho ∝ ； hi ∝ ； 層流：ho ∝ ； hi ∝ ； 流體分析1） 殼側(cè)流體分布的定義一般將殼側(cè)流體分為五部分A、B、C、E、F，如下圖所示。推薦使用HTRI公司發(fā)布的HTRI Xchanger Suite和HTFS公司發(fā)布的TASC程序。消聲板平行于管束安裝，以減小或消除噪音。所有管口連接采用法蘭形式，并且要求在設備數(shù)據(jù)表中注明法蘭規(guī)格，接管尺寸未經(jīng)允許不得隨意修改。因此，殼體、管箱殼體上的接管位置，除考慮其對傳熱和壓降的影響外，還應考慮殼體的強度以及安裝、外觀等因素。對于立式管殼式換熱器，必要時還需設置溢流口。 接管等在換熱器的殼體和管箱上一般均裝有接管或接口及進出口管。然而導流筒的設置加大了腐蝕性流體的腐蝕或塞流發(fā)生聚合。擴大的入口管嘴中不能安裝防沖擋板以避免減少管子，也不能為降低pV2值而在防沖擋板上鉆孔、打洞。對于無相變流體，當入口處的 pV2超過下列值時也應加防沖板， 非腐蝕性，非磨蝕性單相流體 pV2 2230 kg/()其他液體，包括沸點下的液體 pV2 740 kg/()p——流體密度，kg/m3 V——流體入口處流速，m/s對于管側(cè)流體，下面幾種情況也應做特別考慮，以減少流體對管子末端的磨蝕。 防沖板及導流筒1） 防沖板是為了防止殼側(cè)流體對管束的直接沖擊而設置。3） 支撐板當換熱器不需要設置折流板，但換熱管無支撐跨距超過上表規(guī)定時，應設置支撐板，以防止換熱管產(chǎn)生過大擾度。表46 不同換熱管最大無支撐跨距換熱管外徑/mm10121416192532384557最大無支撐跨距鋼管11001300150018502200250027503200有色金屬管7508509501100130016001900220024002800對于U形管，彎管段半徑加上從支撐板到彎段直管段的距離不超過上表所示數(shù)據(jù)。最大的板間距為殼徑，最好的板間距為殼徑的30—60%。2） 折流板間距折流板的間距影響到殼程物流的流向和流速，從而影響到傳熱效率?？资秸哿靼迨沽黧w穿過折流板孔和管子之間的縫隙流動，以增加傳熱效率，這種折流板的壓降大，僅適用于較清潔的流體。為得到較好的錯流和避免流體誘發(fā)振動，常采用缺口不不管形式。當殼程用于冷凝操作或“F”型換熱器，一般采用豎形折流板。1） 折流板型式折流板的型式可分為單弓形、雙弓形、三弓形、缺口不管式、盤環(huán)形、孔式和折流圈（折流桿）。 其他部件 折流板和支撐板折流板可以改變殼程流體的方向，使其垂直于管束流動并提高流速，從而增加流體流動的湍流程度，獲得較好的傳熱效果。 后端結(jié)構(gòu)的選擇原則如圖43所示。圖42 管殼式換熱器主要部件的分類和代號前端管箱型式殼體型式后端結(jié)構(gòu)型式A平蓋管箱E單程殼體L與A相似的固定管板結(jié)構(gòu)M與B相似的固定管板結(jié)構(gòu)F具有縱向隔板的雙程殼體B封頭管箱N與C相似的固定管板結(jié)構(gòu)GH分流P填料函式浮頭可抽管束C用于可拆管束與管板制成一體的管箱雙分流S鉤圈式浮頭JJ1J2無隔板分流(或冷凝器殼體)N與管板制成一體的固定管板管箱T可抽式浮頭K釜式重沸器UU型管束D特殊高壓管箱X錯流W帶套環(huán)填料函式浮頭 后端結(jié)構(gòu)的選型 后端結(jié)構(gòu)表示管束、后封頭管和殼體的關(guān)系?！癑”型無隔板分流用于殼側(cè)允許壓降特別低的場合，如真空冷凝器，其壓降約為“E”型的1/8。雙殼程”F”型的壓降是單殼程”E”型壓降的8倍，但當冷熱側(cè)流體存在夾點溫度時，它可以減少殼體并聯(lián)的數(shù)量，其應用于：；通?！癋”型換熱器具有雙管程，當設計多管程時，要謹慎分析，注意換熱曲線，防止出現(xiàn)溫度交叉。各種分流式殼體用于殼程為大流量、要求低壓降的無相變流體的場合。l ；l ；l 為防止管側(cè)流體泄漏，建議用C或N型；l 管側(cè)設計壓力高于9800KPa時采用D型。在TEMA中，將管殼式換熱器的主要組合部件分為前端管箱、殼體和后端結(jié)構(gòu)（包括管束）三部分，換熱器主要部件分類及代號如圖42所示。一般情況下，當直徑＜1000mm時，直徑相差100mm為一個系列；當直徑＞1000mm時，直徑相差200mm為一個系列；若采用旋壓封頭，其直徑系列的間隔可取為100mm。當直徑≥400mm時，采用板材卷制殼體和管箱殼體。管殼式換熱器的殼體通常由管材或板材卷制而成。 管程數(shù)及程數(shù)分布一般管程數(shù)及程數(shù)分布如下表45所示。表43 排管形式選擇原則形式正三角形轉(zhuǎn)角正三角形正方形轉(zhuǎn)角正方形殼側(cè)流體不易結(jié)垢無限制殼側(cè)壓降大于方形排列小于三角形排列大于轉(zhuǎn)角排列小于正三角形低于轉(zhuǎn)角正方形高于正方形傳