【正文】 ②管程對流傳熱系數(shù) 管程流通截面積Si= =(m2)管程流體流速 ：Ui==Rei=16564普蘭特準(zhǔn)數(shù)Pr==αi=(16564)()=3205W/(m27．接管：殼程流體進(jìn)出口接管：取接管內(nèi)油品流速為 u＝，則接管內(nèi)徑為 d===則取標(biāo)準(zhǔn)管徑為167mm。但R=10的點(diǎn)在圖上難以讀出，因而相應(yīng)以1/R代替R，PR代替P，查同一圖線，可得φΔt=平均傳熱溫差： Δtm=φΔtΔ′tm==(℃)4．傳熱管排列和分程方法：采用組合排列法，即每程內(nèi)均按正三角形排列?！?四、計算傳熱面積 S’===(m2)假設(shè)考慮15％的面積裕度，則：S=S′==(m2)?！?W管壁的導(dǎo)熱系數(shù)λ=45 W/(m178?！?殼程傳熱系數(shù)：假設(shè)殼程的傳熱系數(shù)：αo=290 W/(m2 ℃)；污垢熱阻：Rsi= m2℃)粘度：　　　　 μi= Pas （3）循環(huán)冷卻水在35℃下的物性數(shù)據(jù)： 密度：　　 ρi = kg/m3 定壓比熱容：　　 kJ/(kg℃)導(dǎo)熱系數(shù)：　　 λo=(m（大豆油沸點(diǎn)150℃） 殼程大豆油的定性溫度為： T=(133+40)/2=(℃)管程流體的定性溫度為： t=(30+40)/2=35℃根據(jù)定性溫度，分別查取殼程和管程流體的有關(guān)物性數(shù)據(jù)。 管徑選用ф25（碳鋼管），管內(nèi)流速取Ui= 。本設(shè)計殼體采用碳鋼，管程采用碳素鋼。常用的金屬材料有碳鋼、不銹鋼，低合金鋼、銅和鋁等；非金屬材料有石墨、聚四氟乙烯和玻璃等。在高溫下一般材料的機(jī)械性能及耐腐蝕性能要下降。待全部設(shè)計完成后，仍應(yīng)用作圖法畫出管子排列圖。 外殼直徑的確定 換熱器殼體的內(nèi)徑應(yīng)等于或稍大于(對浮頭式換熱器而言)管板的直徑。采用多程時，通常應(yīng)使每程的管子數(shù)大致相等。但是程數(shù)過多，導(dǎo)致管程流體阻力加大，增加動力費(fèi)用；同時多程會使平均溫度差下降；此外多程隔板使管板上可利用的面積減少，設(shè)計時應(yīng)考慮這些問題。當(dāng)流體的流量較小或傳熱面積較大而需管數(shù)很多時，有時會使管內(nèi)流速較低，因而對流傳熱系數(shù)較小。本設(shè)計采用焊接法連接，所以排列間距取t=32mm（管間距）。 (4)管子在管板上排列的間距(指相鄰兩根管子的中心距)，隨管子與管板的連接方法不同而異。正方形錯列排列則介于上述兩者之間，即對流傳熱系數(shù)(較直列排列的)可以適當(dāng)?shù)靥岣?。等邊三角形排列的?yōu)點(diǎn)有：管板的強(qiáng)度高；流體走短路的機(jī)會少，且管外流體擾動較大 ， 因而對流傳熱系數(shù)較高；相同的殼徑內(nèi)可排列更多的管子。 。系列標(biāo)準(zhǔn)中也采用這四種管長。長管不便于清洗，且易彎曲。 管子的選用可參照GB151—1999，由于本設(shè)計要求大豆油為傳熱媒介黏度大，選擇25。易結(jié)垢、粘度較大的液體宜采用較大的管徑。本次化工原理課程設(shè)計任務(wù)書的操作條件給出換熱器中冷熱流體的溫度,因此就不存在確定流體兩端溫度的問題。為了節(jié)省水量，可使水的出口溫度提高些，但傳熱面積就需要加大；為了減小傳熱面積，則要增加水量。若其中一個流體僅已知進(jìn)口溫度，則出口溫度應(yīng)由設(shè)計者來確定。由于本換熱器設(shè)計，總熱負(fù)荷小，不需要太高的對流傳熱系數(shù)，油和水又是液體，再加之平均溫度的下降影響了換熱。此外，在選擇流速時，還需考慮結(jié)構(gòu)上的要求：選擇高的流速，使管子的數(shù)目減少，對一定的傳熱面積，不得不采用較長的管子或增加程數(shù)。但是流速增加，又使流體阻力增大，動力消耗就增多。為便于水垢清洗，應(yīng)使循環(huán)水走管程，大豆油走殼程，綜合考慮做此選擇。在選擇流體流徑時，首先考慮流體的壓強(qiáng)、防腐蝕及清洗等要求，然后再校核對流傳熱系數(shù)和壓強(qiáng)降。 (5)需要提高流速以增大其對流傳熱系數(shù)的流體宜走管內(nèi)，因管程流通面積常小于殼程，且可采用多管程以增大流速。 (3)壓強(qiáng)高的流體宜走管內(nèi)，以免殼體受壓。 (1)不潔凈和易結(jié)垢的流體宜走管內(nèi)，以便于清洗管子。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。而且它具有結(jié)構(gòu)簡單和造價低廉的優(yōu)點(diǎn)。金屬耗量多，造價較高。另外，由于固定端的管板是以法蘭與殼體相連接的，因此管束可以從殼體中抽出，便于清洗和檢修。(3)浮頭式的換熱器。這種型式換熱器的結(jié)構(gòu)也較簡單，質(zhì)量輕，適用于高溫和高壓的情況。(2)U形管換熱器。而具有補(bǔ)償圈(或稱膨脹節(jié))的固定管板式換熱器，即在外殼的適當(dāng)部位焊上一個補(bǔ)償圈，當(dāng)外殼和管束膨脹不同時，補(bǔ)償圈發(fā)生彈性變形(拉伸或壓縮)，以適應(yīng)外殼和管束的不同熱膨脹。所謂固定管板式，即兩端管板和殼體連接成一體的結(jié)構(gòu)形式，因此它具有結(jié)構(gòu)簡單和造價低廉的優(yōu)點(diǎn)，但殼程清洗困難，因此要求殼方流體應(yīng)是較清潔且不容易結(jié)垢的物料。若兩流體的溫度相差較大時，就可能由于應(yīng)力而引起設(shè)備的變形，甚至彎曲和斷裂，或管子從管板上松脫，因此必須采用適當(dāng)?shù)臏夭钛a(bǔ)償措施，消除或減小熱應(yīng)力。列管式換熱器中，由于冷熱兩流體溫度不同，使殼體和管束的溫度也不同。 ：兩流體溫度變化情況：熱流體大豆油的入口溫度133℃，出口溫度40℃；冷流體(循環(huán)水)進(jìn)口溫度30℃，出口溫度40℃。 (7)計算管程、殼程 (8)計算初選設(shè)備的管、殼程流體的壓強(qiáng)降，如超過工藝允許的范圍，需調(diào)整流速，再確定管程數(shù)或折流板間距，或選擇另一規(guī)格的換熱器，重新計算壓降直到壓強(qiáng)降滿足要求為止。據(jù)總傳熱系數(shù)的經(jīng)驗(yàn)值范圍，或按實(shí)際情況，選定總傳熱系數(shù)K選值。 (5)依對流傳熱系數(shù)a2和a1，確定污垢熱阻Rs2和Rsl。 (3)計算流體的定性溫度，確定流體的物性數(shù)據(jù)。列管換熱器選型設(shè)計過程已有成熟的資料，具體步驟如下： (1)根據(jù)流體的物性及生產(chǎn)工藝條件的要求，確定流