【正文】 差相鄰孔任意孔孔直徑允許偏差14+19177。最外層列管中心至殼體內(nèi)表面的距離不應(yīng)小于。但管心距最小不能小于。當(dāng)管子采用焊接方法固定時，相鄰兩根管的焊縫太近，就會相互影響，使焊接質(zhì)量不易保證，而采用脹接法固定時，過小的管心距會造成管板在脹接時由于擠壓力的作用發(fā)生變形，失去了管子與管板之間的連接力，因此，管心距必須有一定的數(shù)值范圍。表32 等邊三角形排列時管子的根數(shù)六角形的層數(shù)對角線上的管數(shù)不計弓形部分時管子的根數(shù)弓形部分管數(shù)換熱器內(nèi)管子的總根數(shù)在弓形的第一排在弓形的第二排在弓形的第三排在弓形部分內(nèi)總根數(shù)13772519193737374961615119191613127127715169318187817217424241919271530301102133163636711233977424391225469848517132754792666131429631105907211531721116102823163381712711491317359191381261045計算得104根管，采用組合排列法,即每程內(nèi)均按正三角排列,隔板兩惻采用正方形排列。當(dāng)管子總數(shù)超過127根（相當(dāng)于層數(shù)6），等邊三角形排列的最外層管子和殼體間弓形部分也應(yīng)配置上附加的管子，這樣不但可增加排列管數(shù)，增大傳熱面積，而且消除了管外部分不利于傳熱的空間。圖31 換熱管排列方式除了上述三種排列方法外，也可采用組合排列方法。在制氧設(shè)備中，常采用此法。正方形排列法在一定的管板面積上可排列的管子數(shù)最少。等邊三角形排列結(jié)構(gòu)緊湊，在一定管板面積上可以配置較多的管數(shù)，且由于管子間的距離都相等，在管板加工時便于畫線與鉆孔。管子在管板上排列的方法，用的較多的是等邊三角形（或稱正六角形）和正方形排列法。換熱管管板上的排列方式有正方形直列、正方形錯列、三角形直列、三角形錯列和同心圓排列。介質(zhì)流經(jīng)傳熱管內(nèi)的通道部分成為管程。G型與H型均可用于以壓力降作為控制因素的換熱器中。G型殼體又稱分流殼體，當(dāng)用作水平的惹熱虹吸式再沸器時，殼程中的縱向隔板起著防止輕組分的閃蒸與增強(qiáng)混合的作用。表31 管程布置E型為最為普通，為單殼程。從制造、安裝、操作的角度考慮，偶數(shù)管程有較多的方便之處，因此用的最多。主義溫差較大的流體應(yīng)避免緊鄰以免引起較大的溫差應(yīng)力。為了解決管束增加引起管內(nèi)流速及傳熱系數(shù)的降低，可將管束分程。第3章 換熱器的結(jié)構(gòu)設(shè)計換熱器的工藝尺寸確定后，若能選用熱交換器標(biāo)準(zhǔn)系列，則結(jié)構(gòu)尺寸隨之而定，否則還需進(jìn)行部件結(jié)構(gòu)的設(shè)計計算。不銹鋼奧氏體系不銹鋼以1Cr18Ni9為代表，它是標(biāo)準(zhǔn)的188奧氏體不銹鋼，有穩(wěn)定的奧氏體組織，具有良好的耐腐蝕性和冷加工性能。碳鋼價格低，強(qiáng)度較高，對堿性介質(zhì)的化學(xué)腐蝕比較穩(wěn)定，很容易被酸腐蝕，在無耐腐蝕性要求的環(huán)境中應(yīng)用時合理的。至于材料的制造工藝性能，是與換熱器的具體結(jié)構(gòu)有著密切關(guān)系。一般為了滿足設(shè)備的操作壓力和操作溫度，即從設(shè)備的強(qiáng)度或剛度的角度來考慮，是比較容易達(dá)到的，但材料的耐腐蝕性能，有時往往成為一個復(fù)雜的問題。在進(jìn)行換熱器設(shè)計時，換熱器各種零件、部件的材料，應(yīng)根據(jù)設(shè)備的操作壓力、操作溫度、流體的腐蝕性能以及對材料的制造工藝性能等的要求來選取。該溫度直接影響加熱劑或冷卻劑的耗量和換熱器的大小，所以此溫度的確定有一個優(yōu)化問題。此次設(shè)計需使用冷卻劑，實驗設(shè)計時已給出選，用循環(huán)水作為冷卻劑。與空氣相比較，誰的比熱容高，傳熱膜系數(shù)也很高，但空氣的獲取和使用比水方便，應(yīng)因地制宜加以選用。除了以上兩種常用的加熱劑外，還可以結(jié)合工廠的具體情況，采用熱空氣等氣體作為加熱劑，或用熱水作為加熱劑。（2）煙道氣燃料燃燒所得到的煙道氣具有很高溫度，可達(dá)700~1000，適用于需要達(dá)到高溫度加熱。 常用的加熱劑（1）飽和水蒸氣飽和水蒸氣是一種應(yīng)用最為廣泛的加熱劑，由于飽和水蒸氣冷凝時傳熱膜系數(shù)很高，可以改變蒸氣壓強(qiáng)以準(zhǔn)確地調(diào)節(jié)加熱溫度，而且常用低廉的蒸汽機(jī)及渦輪機(jī)排放廢氣。可以用作加熱劑和冷卻劑的物料有很多，列管式換熱器常用的加熱劑有飽和水蒸氣、煙道氣和熱水等，常用的冷卻劑有水、空氣和氨等。換熱器常用流速的范圍見表21和表22。 當(dāng)流體不發(fā)生相變時，介質(zhì)的流速高，換熱強(qiáng)度大，從而可使換熱面積減少、結(jié)構(gòu)緊湊、成本降低，一般也可抑止污垢的產(chǎn)生。但在U形管、浮頭式換熱器中易清洗的都是管外空間。此外，易析出結(jié)晶、沉渣、淤泥以及其他沉淀物的流體，最好通入比較更容易進(jìn)行機(jī)械清洗的空間。4）粘度大的流體管間的流動截面和方向都在不斷變化，在低雷諾數(shù)下，管外給熱系數(shù)比管內(nèi)的大。2）若兩流體給熱性能相差較大時，α值小的流體走管間此時可以用翅片管來平衡傳熱面兩側(cè)的給熱條件，使之相互接近。5）與外界溫差大的流體 因為可以減少熱量的逸散。4）腐蝕性強(qiáng)的流體 因為只有管子及官箱才需用耐腐蝕材料，而殼體及管外空間的所有零件均可用普通材料制造，所以造價可以降低。2）體積小的流體 因為管內(nèi)空間的流動截面往往比管外空間的截面小，流體易于獲得必要的理想流速，而且也便于做成多程流動。以上這些原則有些事相互矛盾的，所以在具體設(shè)計時應(yīng)綜合考慮，決定哪一種流體走管程，哪一種流體走殼程。（5）對于有毒的介質(zhì)或氣相介質(zhì)，必使其不泄漏，應(yīng)特別注意其密封，密封不僅要可靠，而且還應(yīng)要求方便及簡單。（4）應(yīng)減小管子的殼體因受熱不同而產(chǎn)生的熱應(yīng)力。（2）在運(yùn)行溫度較高的換熱器中，應(yīng)盡量減少熱量損失，而對于一些制冷裝置，應(yīng)盡量減少其冷量損失。在管殼式換熱器的計算中，首先需決定何種流體走管程，何種流體走殼程，這需遵循一些一般原則。 浮頭式換熱器的優(yōu)缺點：優(yōu)點： 　　（1）管束可以抽出，以方便清洗管、殼程； 　　（2）介質(zhì)間溫差不受限制； 　?。?）可在高溫、高壓下工作，一般溫度小于等于450度，； 　?。?）可用于結(jié)垢比較嚴(yán)重的場合； 　?。?）可用于管程易腐蝕場合。此時為了提高管程流速，增加傳熱效果，須將管束分程，使流體依次流過各程管束。若間距太小，當(dāng)采用焊接連接時，相鄰兩根管的焊縫太近，焊縫質(zhì)量受熱影響不易得到保證；若采用脹接，擠壓力可能造成管板發(fā)生過大的變形，失去管子和管板間的結(jié)合力。 管板上換熱管中心距的選擇既要考慮結(jié)構(gòu)的緊湊性，傳熱效果，又要考慮管板的強(qiáng)度和清洗管子外表面所需的空間。 當(dāng)換熱器直徑較大，管子較多時，都必須在管束周圍的弓形空間內(nèi)盡量配置換熱管。正方形和轉(zhuǎn)角正方形排列，能夠使管間的小橋形成一條直線通道，便于用機(jī)械進(jìn)行清洗，一般用于管束可抽出管間清洗的場合。 換熱器的管子在管板上的排列不單考慮設(shè)備的緊湊性，還要考慮到流體的性質(zhì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計以及加工制造方面的情況。大直徑管子用于粘性大或者污濁的流體，小直徑的管子用于較清潔的流體。采用小直徑的管子時，換熱器單位體積的換熱面積大一些，設(shè)備比較緊湊，單位傳熱面積的金屬消耗量少，傳熱系數(shù)也較高。故迄今為止在各種換熱器中扔占主導(dǎo)地位。 浮頭式換熱器以其高度的可靠性和廣泛的適應(yīng)性，在長期使用過程中積累了豐富的經(jīng)驗。隨著幞頭式換熱器的設(shè)計、制造技術(shù)的發(fā)展，以及長期以來使用經(jīng)驗的積累，鉤圈的結(jié)構(gòu)形式也得到了不段的改進(jìn)和完善。浮頭蓋在管束裝入后才能進(jìn)行裝配，所以在設(shè)計中應(yīng)考慮保證浮頭蓋在裝配時的必要空間。這樣，當(dāng)浮頭出的鉤圈拆除后，即可將管束從殼體內(nèi)抽出。 在設(shè)計時必須考慮浮頭管板的外徑。因此在安裝時要特別注意其密封。這樣為檢修、清洗提供了方便。浮頭端設(shè)計成可拆結(jié)構(gòu)，使管束能容易的插入或抽出殼體。完善的換熱器在設(shè)計或選型時應(yīng)滿足以下基本要求： （1） 合理地實現(xiàn)所規(guī)定的工藝條件； （2） 結(jié)構(gòu)安全可靠； （3） 便于制造、安裝、操作和維修； （4） 經(jīng)濟(jì)上合理。圖25 填料函式換熱器 隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，各種不同型式和種類的換熱器發(fā)展很快，新結(jié)構(gòu)、新材料的換熱器不斷涌現(xiàn)。它的管束也可自由膨脹，所以管殼之間不會產(chǎn)生熱應(yīng)力，且管程和殼程都能清洗，結(jié)構(gòu)較浮頭式簡單，造價較低，加工制造方便，材料消耗較少。特點：結(jié)構(gòu)復(fù)雜、造價高，便于清洗和檢修，完全消除溫差應(yīng)力，應(yīng)用普遍。但該類換熱器結(jié)構(gòu)復(fù)雜、笨重，造價約比固定管板式高20%左右，材料消耗量大，而且由于浮頭的端蓋在操作中無法檢查，所以在制造和安裝時要特別注意其密封，以免發(fā)生內(nèi)漏，管束和殼體的間隙較大，在設(shè)計時要避免短路。此類換熱器的管束膨脹不受殼體的約束，所以殼體與管束之間不會由膨脹量的不同而產(chǎn)生熱應(yīng)力。圖23 U型管式換熱器浮頭式換熱器 浮頭式換熱器針對固定管板式的缺陷做了結(jié)構(gòu)上的改進(jìn)。 特點：結(jié)構(gòu)簡單，質(zhì)量輕，適用于高溫和高壓的場合。此外，為了彌補(bǔ)彎管后管壁的減薄，直管部分必須用壁較厚的管子。這類換熱器的特點是：管束可以自由伸縮，不會因管殼之間的溫差而產(chǎn)生熱應(yīng)力，熱補(bǔ)償性能好；管程為雙管程，流程較長，流速較高，傳熱性能較好；承壓能力強(qiáng)；管束可以從殼體內(nèi)抽出，便于檢修和清洗，且結(jié)構(gòu)簡單，造價便宜。特點：結(jié)構(gòu)簡單，造價低廉，殼程清洗和檢修困難，殼程必須是潔凈不易結(jié)垢的物料。為此常在外殼上焊一膨脹節(jié)，但它僅能減小而不能完全消除由于溫差而產(chǎn)生的熱應(yīng)力，且在多程換熱器中，這種方法不能照顧到管子的相對移動。圖21 列管式換熱器列管式換熱器有以下幾種：1）固定管板式換熱器固定管板式換熱器的兩端管板和殼體制成一體，管子則固定與管板上，它的結(jié)構(gòu)簡單；在相同的殼體直徑內(nèi)，排管最多，比較緊湊；由于這種結(jié)構(gòu)使殼側(cè)清洗困難，所以殼程宜用于不易結(jié)垢和清潔的流體。列管式換熱器是最典型的管殼式換熱器，它在工業(yè)上的應(yīng)用有著悠久的歷史，而且至今仍在所有換熱器中占據(jù)主導(dǎo)地位。但承壓能力較低，工作介質(zhì)的處理量較小，且制造加工較復(fù)雜，成本較高。平板式換熱器螺旋板式換熱器板翅式換熱器傘板換熱器螺旋板式換熱器三、熱管換熱器不同的換熱器各有自己的優(yōu)缺點和使用條件。因此工業(yè)上所用換熱設(shè)備以間壁式換熱器居多。3）間壁式換熱器：冷、熱流