【正文】 340295228M202502732733953502212M20續(xù)表法蘭厚度法蘭內(nèi)徑B1坡口寬度法蘭理論重量CABb/kg142219/1626/1633/1839/1846/2059/2078/2091/22116110/22135/24161/24222/26276/ 排氣管為提高傳熱效率，排除工作中殘余氣體，在其殼程上設(shè)置排氣管。接管不得凸出于殼體的內(nèi)表面,并在該部位打磨平滑，以免妨礙管束的拆裝。 （3–1）則接管伸出長(zhǎng)度取。 型式參數(shù) 表32封頭的名稱、斷面形狀、類型代號(hào)及型式參數(shù)名稱橢圓型封頭以內(nèi)徑為基準(zhǔn)斷面型式類型代號(hào)型式參數(shù)關(guān)系；表33 EHA橢圓形封頭內(nèi)表面積、容積公稱直徑DNmm總深度Hmm內(nèi)表面積Am2容積Vm3900250表34 EHA橢圓封頭質(zhì)量 /kg公稱直徑DNmm封頭名義厚度，mm810900 接管 符號(hào)說(shuō)明—管板厚度，mm；—補(bǔ)強(qiáng)圈外邊緣（當(dāng)無(wú)補(bǔ)強(qiáng)圈時(shí)，是指接管外壁）至管板（或法蘭）與殼體連接管焊縫之間的距離，mm；—接管公稱直徑，mm；—接管外徑，mm；—公稱直徑，mm；—補(bǔ)強(qiáng)圈外徑，mm；—接管法蘭厚度，mm；—接管法蘭的螺母厚度，mm；—管箱用對(duì)焊法蘭高度（當(dāng)法蘭時(shí)平焊法蘭時(shí)，是指平焊法蘭的厚度），mm；—接管伸出長(zhǎng)度，mm；—?dú)こ探庸芪恢米钚〕叽?，mm；—管程接管位置最小尺寸，mm；—公稱壓力，kg/cm2；—保溫層厚度，mm。 根據(jù) 鋼制壓力容器用封頭設(shè)計(jì)。其公稱直徑，則厚度。本次設(shè)計(jì)的換熱器流量較大，屬大中型企業(yè)所用換熱器，采用鈦管作為傳熱管雖然價(jià)格相對(duì)昂貴，但是相對(duì)其他鋼材類材料其耐用時(shí)間較長(zhǎng)，在換熱器的后期維護(hù)中可以大大的節(jié)約成本。鈦管束與管板組合,不僅在美國(guó)而且在英國(guó)已使用多年,包括加熱原油的換熱器和利用污水冷卻的最終產(chǎn)品冷凝器,原先采用傳統(tǒng)的銅鎳合金或蒙乃爾合金制造換熱器,但由于硫化等腐蝕,設(shè)備的使用壽命十分有限。國(guó)外煉油廠最早用鈦管作為冷卻器,鈦不僅應(yīng)用于海水腐蝕部位,而且對(duì)不用海水冷卻的工藝熱交換器也適用。對(duì)大多數(shù)堿溶液具良好耐蝕性鈦在大多數(shù)有機(jī)酸中也很耐蝕（除甲酸、醋酸、草酸）。 殼程流動(dòng)阻力（埃索法） ， 流體流經(jīng)管束的阻力 , , （2–39）流體流過(guò)折流板缺口的阻力 （2–40）總阻力 （2–41）殼程流動(dòng)阻力比較適宜。 污垢熱阻管外側(cè)污垢熱阻 ；管內(nèi)側(cè)污垢熱阻 ；如圖1：圖1 摩擦系數(shù)與雷諾數(shù)及相對(duì)粗糙度的關(guān)系 傳熱系數(shù)K（2–32） 傳熱面積 （2–33）換熱器的實(shí)際傳熱面積 （2–34）該換熱器的面積裕度為 （2–35）傳熱面積裕度合適，該換熱器能夠完成生產(chǎn)任務(wù)。 換熱器核算 熱流量核算 殼程對(duì)流傳熱系數(shù)對(duì)弓形折流板，可采用克恩公式 （2–19）當(dāng)量直徑，由正三角形排列得 （2–20）殼程流通截面積 （2–21）殼程流體流速及其雷諾數(shù)分別為 （2–22） （2–23）普蘭特準(zhǔn)數(shù) （2–24）粘度校正 （2–25） 管程對(duì)流傳熱系數(shù) （2–26）管程流體流通截面積 （2–27）管程流體流速及其雷諾數(shù)分別為 （2–28） （2–29）普朗特準(zhǔn)數(shù) （2–30） （2–31）由計(jì)算結(jié)果知，管程內(nèi),，,流體在管內(nèi)呈紊流，紊流使流體間的對(duì)流傳熱系數(shù)加大，冷熱流體間的熱交換能力提高，換熱器的換熱能力大大增強(qiáng)。 折流板采用弓形折流板，去弓形之流板圓缺高度為殼體內(nèi)徑的25%，則切去的圓缺高度為 （2–17）取折流板間距，則 ，可取。取管心距，則 （2–14）橫過(guò)管中心線的管數(shù) （2–15） 殼體內(nèi)徑采用多管程結(jié)構(gòu)，殼體內(nèi)徑估算。根據(jù)本設(shè)計(jì)實(shí)際情，現(xiàn)取傳熱管長(zhǎng)l=9m，則該換熱器的管程數(shù)為 （2–10）由于采用U型管設(shè)計(jì)，則傳熱管總根數(shù) 平均傳熱溫差校正及殼程數(shù)平均傳熱溫差校正系數(shù) （2–11） （2–12） 按單殼程，四管程結(jié)構(gòu)，溫差校正系數(shù)查圖，可得 平均傳熱溫差 （2–13），同時(shí)殼程流體流量較大，故取單殼程合適?！嫦碌南嚓P(guān)物性數(shù)據(jù)[1]： 密度 定壓比熱容 導(dǎo)熱系數(shù) 粘度 95%醋酸+℃下的相關(guān)物性數(shù)據(jù)[1]： 密度 定壓比熱容 導(dǎo)熱系數(shù) 粘度 計(jì)算總傳熱系數(shù) 熱流量 (在設(shè)計(jì)壓強(qiáng)及溫度下，熱流體無(wú)相變)[2] （2–3） 平均傳熱溫差 （2–4） 冷卻水用量 （2–5） 計(jì)算傳熱面積取總傳熱系數(shù)，則估算的傳熱面積為 （2–6）考慮15%的面積裕度 （2–7） 工藝結(jié)構(gòu)尺寸 管徑和管內(nèi)流速選用φ192傳熱管（鈦管），取管內(nèi)流速。（） 確定物性數(shù)據(jù)定性溫度：可取流體進(jìn)出口溫度的平均值。 流動(dòng)空間及流速的確定根據(jù)介質(zhì)特性并考慮生產(chǎn)安全性，因循環(huán)冷卻水：無(wú)毒、無(wú)腐蝕，而95%醋酸+水：可燃、有毒、有腐蝕，所以使95%醋酸+水走管程，循環(huán)冷卻水走殼程。試設(shè)計(jì)一臺(tái)換熱器，完成該生產(chǎn)任務(wù)。 本次設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容根據(jù)所給生產(chǎn)任務(wù)和有關(guān)要求確定設(shè)計(jì)方案；查找、搜集相關(guān)資料進(jìn)行換熱器的工藝計(jì)算；確定換熱器的結(jié)構(gòu)；進(jìn)行裝配圖及零件圖的繪制。通過(guò)對(duì)污垢形成的機(jī)理、生長(zhǎng)速度、影響因素的研究，預(yù)測(cè)污垢曲線，從而控制結(jié)垢，這對(duì)傳熱效率的提高將帶來(lái)重大的突破、保證裝置低能耗、長(zhǎng)周期的運(yùn)行，超聲防垢技術(shù)將得到大力發(fā)展。四十年來(lái)，污垢研究技術(shù)發(fā)展緩慢。 新材料研究　隨著冶煉技術(shù)的快速發(fā)展，越來(lái)越多的材料都將朝著強(qiáng)度高、制造工藝簡(jiǎn)單、防腐效果好、重量輕的方向發(fā)展，隨著稀有金屬價(jià)格的下降，鈦、鉭、鋯等稀有金屬使用量將擴(kuò)大，CrMo鋼材料將實(shí)現(xiàn)不預(yù)熱和后熱的方向發(fā)展。隨著全球水資源的緊張，循環(huán)水將被新的冷卻介質(zhì)取代，循環(huán)將被新型、高效的空冷器所取代。板殼式換熱器、折流桿換熱器、板翅式換熱器、板式空冷器將得到發(fā)展，振動(dòng)損失將逐漸克服。 大型化及能耗研究　換熱器將隨裝置的大型化而大型化，直徑將超過(guò)5m。設(shè)計(jì)、研究、制造工作者對(duì)此進(jìn)行了大量的實(shí)驗(yàn)研究工作，并取得了顯著的效果。同心管換熱器、高溫噴流式換熱器、印刷線路板換熱器、穿孔板換熱器、微尺度換熱器、微通道換熱器、流化床換熱器、新能源換熱器將在工業(yè)領(lǐng)域及其它領(lǐng)域得到研究和應(yīng)用。 強(qiáng)化技術(shù)研究 各種新型、高效換熱據(jù)將逐步取代現(xiàn)有常規(guī)產(chǎn)品。同時(shí)也給常規(guī)強(qiáng)度計(jì)算帶來(lái)更準(zhǔn)確、更便捷的手段。 分析設(shè)計(jì) 分析設(shè)計(jì)是近代發(fā)展的一門新興學(xué)科，計(jì)算機(jī)軟件(CAD、Pro/E、UG、ANSYS等）的加入使換熱器的分析設(shè)計(jì)更趨合理，當(dāng)中美國(guó)ANSYS軟件技術(shù)一直處于國(guó)際領(lǐng)先，通過(guò)分析設(shè)計(jì)可以得到流體的流動(dòng)分布場(chǎng)，也可以將溫度場(chǎng)模擬出來(lái)。純組分介質(zhì)的物性數(shù)據(jù)基本上準(zhǔn)確，但油氣組成物的數(shù)據(jù)就與實(shí)際工況相差較大，特別是帶有固體顆粒的流體模擬更復(fù)雜。因此，物性模擬一直為傳熱界重點(diǎn)研究課題之一，特別是兩相流物性的模擬。與普通U形管換熱器相比，新型U形管換熱器具有下列優(yōu)點(diǎn)：換熱器的簡(jiǎn)體與換熱管均為U形，與換熱管垂直方向的管束中心處無(wú)較大空隙，殼程流體不易走短路或形成流體流動(dòng)死區(qū)，管間不易結(jié)垢；在U形換熱管的彎曲段設(shè)置了折流桿或彈簧、波網(wǎng)、空心環(huán)等管間支承件，可降低管束振動(dòng)，強(qiáng)化換熱管彎曲段的傳熱；在筒體上設(shè)置了供殼程清洗用的清洗接口，方便殼程清洗；U形換熱管兩端分別固定在兩塊管板上，減小了管板直徑和厚度，降低了管板與換熱管焊接時(shí)的拘束應(yīng)力及管子與管板間的焊接殘余應(yīng)力，提高了換熱器的安全可靠性。在流體流量較大、所需換熱面積較大的情況下，換熱器可由圖所示換熱器串聯(lián)或并聯(lián)組成，或串、并聯(lián)混合聯(lián)接組成。 U形管換熱器的缺點(diǎn)有：①U形管束與換熱管垂直方向的中心部位存在較大空隙，易結(jié)垢，流體易走短路，使傳熱效率降低；②管板上排列的換熱管較少，管板直徑及厚度均較大，管子與管板間的殘余焊接應(yīng)力大；③換熱管的彎管段無(wú)支承件，管束易振動(dòng)，易在此處形成殼程流體流動(dòng)死區(qū)，易結(jié)垢，影響傳熱效果，清洗時(shí)需將管束從殼體內(nèi)抽出才能清洗管間污垢等。U形管換熱器的優(yōu)點(diǎn)有：①殼體和管子分開，管束可以自由伸縮，不會(huì)因管壁與殼壁之間的溫度差而產(chǎn)生熱應(yīng)力，熱補(bǔ)償性能好；②管程為雙程，流程較長(zhǎng)，流速較高，管側(cè)傳熱性能好，承壓能力強(qiáng)；③只有一塊管板，且無(wú)浮頭，所以結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。鉭和鋯換熱器近年來(lái)發(fā)展也較為迅速，在化工工業(yè)中得到應(yīng)用。在這些場(chǎng)合，碳鋼換熱器的壽命僅為4～18個(gè)月左右，防腐已從單純的涂層發(fā)展到采用鈦材料的防腐，使鐵換熱器已從原來(lái)化工裝胃的應(yīng)用發(fā)展到煉油裝置。一般換熱器都用金屬材料制成，其中碳素鋼和低合金鋼大多用于制造中、低壓換熱器；不銹鋼除主要用于不同的耐腐蝕條件外，奧氏體不銹鋼還可作為耐高、低溫的材料；銅、鋁及其合金多用于制造低溫?fù)Q熱器；鎳合金則用于高溫條件下；非金屬材料除制作墊片零件外，有些已開始用于制作非金屬材料的耐蝕換熱器，如石墨換熱器、氟塑料換熱器和玻璃換熱器等。國(guó)內(nèi)像SW6, Lansys強(qiáng)度軟件及新的強(qiáng)化傳熱技術(shù)軟件包的開發(fā)為上述提供廠可靠的保證，目前國(guó)內(nèi)已基本形成自己獨(dú)特的傳熱技術(shù)軟件包并具有開發(fā)能力，這些將在未來(lái)的十年內(nèi)使中國(guó)步入HTFS，HTRI等具有國(guó)際公認(rèn)水平的技術(shù)領(lǐng)域。h以上，個(gè)別已達(dá)到7000kcal/m2換熱流程優(yōu)化軟件和物性模擬軟件的引進(jìn)使得裝置的熱強(qiáng)度有了飛躍性的提高，已從單套裝置的熱強(qiáng)度500kcal/m2管殼式換熱器按用途分為無(wú)相變傳熱的換熱器和有相變傳熱的冷凝器和重沸器。國(guó)內(nèi)80年代傳熱技術(shù)高潮時(shí)期的代表杰作有折流桿換熱器、新結(jié)構(gòu)高效換熱器、高效重沸器、高效冷凝器、雙殼程換熱器、板殼式換熱器、表面蒸發(fā)式空冷器等一批優(yōu)良的高效換熱器。由于國(guó)內(nèi)市場(chǎng)較大，使用者多不了解，認(rèn)為很多技術(shù)都是新開發(fā)的。大量的強(qiáng)化傳熱元件被推向市場(chǎng)形成第一次傳熱開發(fā)浪潮，到90年代中期，大量的強(qiáng)化傳熱技術(shù)應(yīng)用于工業(yè)裝置中，帶來(lái)了良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。而在國(guó)內(nèi)，各研究機(jī)構(gòu)、高等院校對(duì)傳熱理論及高效換熱器的研究一直非常重視，走過(guò)了從引進(jìn)、消化、吸收、發(fā)展到自主開發(fā)的歷程。此外，自60年代開始，為了適應(yīng)高溫和高壓條件下的換熱和節(jié)能的需要，典型的管殼式換熱器也得到了進(jìn)一步的發(fā)展。在此期間，為了解決強(qiáng)腐蝕性介質(zhì)的換熱問(wèn)題，人們對(duì)新型材料制成的換熱器開始注意。接著英國(guó)用釬焊法制造出一種由銅及其合金材料制成的板翅式換熱器，用于飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的散熱。以板代管制成的換熱器，結(jié)構(gòu)緊湊，傳熱效果好，因此陸續(xù)發(fā)展為多種形式。隨著制造工藝的發(fā)展，逐步形成一種管殼式換熱器，它不僅單位體積具有較大的傳熱面積，而且傳熱效果也較好，長(zhǎng)期以來(lái)在工業(yè)生產(chǎn)中成為一種典型的換熱器。換熱器在化工生產(chǎn)中占有重要的地位，通常在化工廠的建設(shè)中換熱器投資比例為11%，在煉油廠中高達(dá)40%，隨著化學(xué)工業(yè)的迅速發(fā)展及能源價(jià)格的提高，換熱器的投資比例將進(jìn)一步加大，因此，對(duì)換熱器的研究倍受重視，從換熱器的設(shè)計(jì)、制造、結(jié)構(gòu)改進(jìn)到傳熱機(jī)理的研究一直十分活躍一些新型高效的換熱器相繼問(wèn)世。因此換熱設(shè)備的研究備受世界各國(guó)政府及研究機(jī)構(gòu)的高度重視，在世界第一次能源危機(jī)爆發(fā)以來(lái)，各國(guó)都在下人力量尋找新的能源及在節(jié)約能源上研究新途徑。它還廣泛應(yīng)用于化工、石油、動(dòng)力和原子能等工業(yè)部門。關(guān)鍵詞：冷卻器；工藝計(jì)算；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；強(qiáng)度計(jì)算ABSTRACT From the reaction tower and acetic acid solvent need water circulating cooling water cooling off, it is used for l