【正文】 換任務(wù)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、(DSFD)的思想,計(jì)算了油水換熱器的優(yōu)化設(shè)計(jì)模型,通過比較并加以分析優(yōu)化結(jié)果與常規(guī)設(shè)計(jì)結(jié)果,證明了煤油冷卻器的設(shè)計(jì)既達(dá)到了結(jié)構(gòu)合理,經(jīng)濟(jì)性好的目的,也具有根據(jù)不同需要得到其最優(yōu)方案的靈活性。 ①碳鋼 價(jià)格低，強(qiáng)度較高，對(duì)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)用是合理的：如一般換熱器用的普通無縫鋼管，其常用的材料為10 號(hào)和20 號(hào)碳鋼。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(shí)往往成為一個(gè)復(fù)雜的問題。⑹材質(zhì)的選擇在進(jìn)行換熱器設(shè)計(jì)時(shí)，換熱器各種零、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(duì)材料的制造工藝性能等的要求來選取。[02]表1 常用冷卻劑和加熱劑冷卻劑名稱溫度范圍加熱劑名稱溫度范圍水（自來水，河水，井水）空氣冷凍鹽水氨蒸汽0 ～ 80℃, 30℃15～0℃用于低溫冷卻15℃用于冷凍工業(yè)飽和水蒸汽煙道氣 180℃700 ～ 1000℃⑸流體出口溫度的確定工藝流體的進(jìn)出口溫度是由工藝條件決定，加熱劑或冷卻劑的進(jìn)口溫度也是確定的，但其出口的溫度是由設(shè)計(jì)者選定的。②水的出口溫度不宜太高，如出口溫度超過50℃時(shí)，溶解于水中的無機(jī)鹽要析出在壁面上形成污垢。⑷加熱劑、冷卻劑的選擇常用冷卻劑有水，空氣，鹽水，氨蒸氣等。 ⑶流速的確定當(dāng)流體不發(fā)生相變時(shí)，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。 ⑥ 應(yīng)盡量避免采用貴金屬，以降低成本。從這個(gè)角度來說，順流式就優(yōu)于逆流式，因?yàn)轫樍魇竭M(jìn)出口端的溫度比較平均，不像逆流式那樣，熱、冷流體的高溫部分均集中于一端，低溫部分集中于另一端，易于因兩端脹縮不同而產(chǎn)生熱應(yīng)力。 ③ 管、殼程的決定應(yīng)做到便于清洗除垢和修理，以保證運(yùn)行的可靠性。 ① 應(yīng)盡量提高兩側(cè)傳熱系數(shù)較小的一個(gè)，使傳熱面兩側(cè)的傳熱系數(shù)接近。其類型參見前言所述。此外，有的流體易于結(jié)垢，有的腐蝕性較大，也要求換熱器便于清洗和修理。若兩者溫差較大，就可能引起很大的內(nèi)應(yīng)力，使設(shè)備變形、管子彎曲、斷裂甚至從板上脫落。（8） 建廠地址 天津地區(qū)設(shè)計(jì)要求：選擇適宜的列管式換熱器并進(jìn)行核算。⑦ 允許壓降：不大于105Pa。第2章 設(shè)計(jì)方案確定 設(shè)計(jì)任務(wù)及操作條件（5） 處理能力 （6） 設(shè)備形式 列管式換熱器（7） 操作條件⑤ 煤油：入口溫度140℃，出口溫度40℃。假管通常是每隔3～4排換熱管安置一根。②假管 為減少管程分程引起的中間穿流的影響，可設(shè)置假管。也有在管束兩端放置導(dǎo)流筒，不僅起到防沖板的作用，還可改善兩端流體的分布，提高傳熱效率。（a）水平圓缺 (b) 垂直圓缺 (c) 環(huán)盤型圖2折流板型式⑶緩沖板在殼程進(jìn)口接管處常裝有防沖擋板，或稱緩沖板。折流板的型式由圓缺型、環(huán)盤型和孔流型等。正三角形排列：2管程 =～ ﹥4管程 =～正方形排列：2管程 =～ ﹥4管程 =～殼體內(nèi)徑D的計(jì)算值最終應(yīng)圓整到標(biāo)準(zhǔn)值。換熱管外徑，mm； ——橫過管束中心線的管數(shù)，該值與管子排列方式有關(guān)。計(jì)算式如下：?jiǎn)喂艹蹋?D=t(﹣1)﹢﹙2～3）d。為降低殼程壓降，可采用分流或錯(cuò)流等型式。如殼側(cè)傳熱系數(shù)遠(yuǎn)小于管側(cè)，則可以縱向的擋板分隔成雙殼程型式。直徑小于400mm的殼體通常用鋼管制成，大于400mm的可用鋼板卷焊而成。各元件在殼程的設(shè)置，按其不同的作用可分為兩類：一類為了殼側(cè)介質(zhì)對(duì)傳熱管最有效的流動(dòng)，來提高換熱器的傳熱效果而設(shè)置的各種擋板，如折流板、縱向擋板、旁路擋板等；另一類為了管束的安裝及保護(hù)列管而設(shè)置的支承板、管束的導(dǎo)軌以及緩沖板等。殼程內(nèi)的結(jié)構(gòu)，主要是由折流板、支承板、縱向隔板、旁路擋板及緩沖板等元件組成。在布置時(shí)應(yīng)盡量使管程流體與管程流體成逆流布置，以增強(qiáng)傳熱，同時(shí)應(yīng)嚴(yán)防分程隔板的泄露，以防止流體的短路。這樣可提高介質(zhì)流速，增強(qiáng)傳熱。③分程隔板 當(dāng)需要的換熱面積很大時(shí)，可采用多管程換熱器。②管箱 一般殼徑較大的換熱器大多采用管箱結(jié)構(gòu)。①封頭 當(dāng)殼體直徑較小式常采用封頭。浮頭式、U型管式等為是殼體清洗方便，常將管板夾在殼體法蘭和頂蓋法蘭直接按構(gòu)成可拆連接。固定管板常采用不可拆連接。焊接法在高溫高壓條件下更能保證接頭的嚴(yán)密性。脹接法是利用脹管器將管子擴(kuò)脹，產(chǎn)生顯著的塑性變形，靠管子與管板間的擠壓力達(dá)到密封緊固的作用。⑵管板管板的作用是將受熱管束連接在一起，并將管程和殼程的流體分隔開來。既要滿足工藝條件的要求，又要經(jīng)濟(jì)。此外海域一些非金屬材料，如石墨、陶瓷、聚四氟乙烯等亦有采用。管子材料常用的為碳鋼、低合金鋼、不銹鋼、銅、銅鎳合金、鋁合金等。管間距（管中心的間距）t與外管徑d。對(duì)于多管程換熱器，常采用組合排列方式。圖1換熱管排列方式 正三角形排列結(jié)構(gòu)緊湊；正方形排列便于機(jī)械清洗；同心圓排列用于小殼徑換熱器，外圓管布均勻，結(jié)構(gòu)更為緊湊。⑴換熱管布置和排列間距常用換熱管規(guī)格有Ф192mm、Ф252mm(1Cr18Ni9Ti)、Ф25（碳鋼10）。但由于密封處易于泄露，故殼程壓力不能過高，也不宜用于易揮發(fā)、易燃、易爆、有毒的場(chǎng)合。⑷填料函式換熱器此類換熱器的管板也僅有一端與殼體固定，另一端采用填料函密封，如圖14所示。此外，為了彌補(bǔ)彎管后壁管的減薄，直管部分必須用壁較厚的管子。這類換熱器的特點(diǎn)是：管束可以自由伸縮，不會(huì)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(zhǎng)，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(jiǎn)單，造價(jià)便宜。至于殼程的壓力也受滑動(dòng)接觸的密封限制。而且在清洗和檢修時(shí)，僅需要將管束從殼體中抽出即可，所以能適用于管殼壁間溫差較大，或易于腐蝕和易結(jié)垢的場(chǎng)合。兩端管板只由一端與管體完全固定，另一端則可相對(duì)于殼體作某些移動(dòng)，該端稱之為浮頭，如 圖12所示。由此可見，這種換熱器比較適合用于溫差不大或溫差較大但殼程壓力不高的場(chǎng)合。當(dāng)管束和殼體之間的溫差太大而產(chǎn)生不同的熱膨脹時(shí)，常會(huì)使管子與管板的接口脫開，從而發(fā)生介質(zhì)的泄露。其中包括夾套式換熱器、沉浸式蛇管換熱器、噴淋式換熱器、套管式換熱器、列管式換熱器以及其他高效換熱器。⑶間壁式換熱器 其特點(diǎn)是在冷、熱流體之間用以金屬壁（或石墨等導(dǎo)熱性能良好的非金屬壁）隔開，使兩種流體在不發(fā)生混合的情況下進(jìn)行熱量傳遞。其缺點(diǎn)是設(shè)備體積較大，過程是不定常的交替操作，且不能完全避免兩種流體的摻雜。熱、冷流體交替通過蓄熱室，利用固體填充物來積蓄或放出熱量而達(dá)到熱交換的目的。⑵蓄熱式換熱器 蓄熱式換熱器主要由對(duì)外充分隔熱的蓄熱室構(gòu)成，室內(nèi)裝由熱容量大的固定填充物。根據(jù)冷、熱流體熱量交換的方式，換熱器可以分為以下三大類：⑴直接接觸式換熱器 這類換熱器的主要工作原理是兩種介質(zhì)接觸而相互傳遞熱量，實(shí)現(xiàn)傳熱，接