【正文】 ③接管區(qū)焊縫面積（）④有效補(bǔ)強(qiáng)面積 (326)由于,則開(kāi)孔后不需要另行補(bǔ)強(qiáng)。②有效高度外側(cè)有效高度： (322) （實(shí)際外伸高度）取以上兩式的最小值，故。（2）開(kāi)孔所需的補(bǔ)強(qiáng)面積開(kāi)孔所需的補(bǔ)強(qiáng)面積 先計(jì)算強(qiáng)度削弱系數(shù)，接管有效厚度。②補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算方法判別接管材料選用16Mn，材料的許用應(yīng)力，厚度偏差，腐蝕裕量，因此。，兩相鄰開(kāi)孔中心的間距大于兩孔直徑之和，且接管公稱外徑小于或等于89mm，只要接管的厚度滿足表31的要求，就可不另行補(bǔ)強(qiáng)[3]。根據(jù)參考文獻(xiàn)[8]，當(dāng)封頭公稱直徑時(shí)，直邊高度h宜為25mm，冷卻器的公稱直徑為300mm，則封頭的直邊高度，并且。設(shè)計(jì)厚度： (314)名義厚度： (315)圓整至鋼材標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格的厚度，取。 封頭厚度計(jì)算由于橢圓形封頭應(yīng)力分布比較均勻，且橢圓形封頭易沖壓成型，選擇標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭，封頭材料選用Q345R，設(shè)計(jì)壓力為，材料在時(shí)許用應(yīng)力為[4]，厚度負(fù)偏差，腐蝕裕量，焊接系數(shù)，所選材料的屈服應(yīng)力[4]。設(shè)計(jì)厚度: (39)名義厚度： 圓整至鋼材標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格的厚度，取。 管箱短節(jié)、封頭厚度計(jì)算 管箱短節(jié)厚度計(jì)算由工藝設(shè)計(jì)給定的設(shè)計(jì)參數(shù)為：設(shè)計(jì)溫度，操作壓力為，管箱材料選用Q345R卷制，查閱GB1502011，材料在時(shí)許用應(yīng)力為[4]，厚度負(fù)偏差，腐蝕裕量，焊接系數(shù)，所選材料的屈服應(yīng)力[4]。設(shè)計(jì)厚度： (32)名義厚度： (33)圓整至鋼材標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格的厚度，取?！?裕度/%22第3章 換熱器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及強(qiáng)度計(jì)算由工藝設(shè)計(jì)給定的設(shè)計(jì)溫度，操作壓力為，[4]，厚度偏差,在無(wú)特殊腐蝕情況下，對(duì)于碳素鋼和低合金鋼，不小于，取，焊接系數(shù)。℃污垢熱阻/ m2s)103103熱導(dǎo)系數(shù)/ W/(m 表26 換熱器主要工藝結(jié)構(gòu)參數(shù)和計(jì)算結(jié)果一覽表參數(shù)管程殼程質(zhì)量流量/(kg/h)40000進(jìn)/出溫度/℃25/65/60設(shè)計(jì)壓力/MPa物性參數(shù)定性溫度/℃密度/(kg/m3)定壓比熱容/(kJ/( kg折流板間距，折流板數(shù), (236)流體流經(jīng)折流板缺口的阻力 (237)故 (238)參考表25，該換熱器的壓降在合理的范圍之內(nèi)，故所設(shè)計(jì)的換熱器合適。管程流動(dòng)阻力按下式計(jì)算:根據(jù)參考文獻(xiàn)[1]表11，取換熱管管壁粗糙度，則，而，查參考文獻(xiàn)[1]莫迪圖得，流速，密度，所以： (233) (234)對(duì)的管子有，且， (235)（2）殼程流動(dòng)阻力殼程流動(dòng)阻力；流體流經(jīng)管束的阻力；流體流經(jīng)折流板缺口的阻力；結(jié)垢校正系數(shù)。殼體平均壁溫，近似取殼程流體的平均溫度，即。 核算壁溫因管壁很薄，且管壁熱阻很小，故管壁壁溫按下式計(jì)算： (230) (231)式中：有機(jī)液進(jìn)口溫度，； 有機(jī)液出口溫度, ； 循環(huán)水進(jìn)口溫度, ； 循環(huán)水出口溫度, ； ； 。故可采用下式計(jì)算 (225)（3）污垢熱阻與管壁熱阻管外側(cè)污垢熱阻：查污垢熱阻經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)取管內(nèi)測(cè)污垢熱阻：查污垢熱阻經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)取管壁的熱導(dǎo)率：碳鋼的熱導(dǎo)率。由于有機(jī)液被冷卻，故。 換熱器核算 傳熱能力核算殼程對(duì)流傳熱系數(shù)；殼程當(dāng)量直徑；殼程通流截面積；殼程流體流速；殼程雷諾數(shù)；殼程普朗特?cái)?shù)；管程對(duì)流傳熱系數(shù)；管程通流截面積；管程流體流速；管程雷諾數(shù)；管程普朗特?cái)?shù)；總傳熱系數(shù)。 接管（1）殼程流體進(jìn)出口接管取接管內(nèi)有機(jī)液的流速為，則殼程接管內(nèi)徑為 (213)查參考文獻(xiàn)[2]附錄7，取標(biāo)準(zhǔn)管徑為。 圖21折流板 其他附件根據(jù)參考文獻(xiàn)[3]表43和表44，換熱管的外徑為，筒體的內(nèi)徑為，查得拉桿的直徑，拉桿的數(shù)量為六根。表24 換熱管最大無(wú)支承長(zhǎng)度換熱管外徑(mm)19253238最大跨距(mm)1500190022002500取折流板間距,則折流板數(shù) (212)取。（2）折流板的板間距最小板間距，取殼體內(nèi)徑的1/5或50mm中的較大值。（1）切去的圓缺高度常用的折流板形式有弓形和圓盤(pán)圓環(huán)形兩種。 折流板設(shè)置折流板的目的是為了提高殼程流速，增加湍流程度，并使殼程流體垂直沖刷管束，以改善傳熱，增大殼程流體的傳熱系數(shù)，同時(shí)減少結(jié)垢。在靠近折流板缺邊位置處應(yīng)布置拉桿，其間距小于或等于700mm。 換熱管的排列和分程方法采用組合排列，即每層內(nèi)按正三角形排列，隔板兩側(cè)按正方形排列。（2）估算傳熱面積 (24)考慮15%的面積裕度， 工藝結(jié)構(gòu)尺寸 管徑和管內(nèi)流速選用的較高級(jí)冷拔碳鋼管，管內(nèi)流速參照表22取。 估算換熱面積 計(jì)算熱負(fù)荷和冷卻水用量有機(jī)液的質(zhì)量流量；有機(jī)液的比熱容；冷卻水的質(zhì)量流量；冷卻水的比熱容； 熱負(fù)荷。在低Re值下達(dá)到湍流，以提高對(duì)流傳熱系數(shù)；，對(duì)于固定管板式換熱器，應(yīng)使對(duì)流傳熱系數(shù)大的流體走殼程，這樣可使管壁與殼體的溫度接近，減小熱應(yīng)力；實(shí)際工作中，以上各項(xiàng)往往難以兼顧，需要根據(jù)具體情況滿足最重要的幾個(gè)方面。并且兩流體的溫差小于50℃，可以不設(shè)置溫度補(bǔ)償。(1)選定換熱器類(lèi)型兩流體溫度變化情況：熱流體（有機(jī)液）入口溫度為65℃，出口溫度為60℃；冷流體（冷卻水）入口溫度為25℃，℃。 本設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容設(shè)計(jì)一臺(tái)合適的列管式換熱器，其中包括：1)畢業(yè)設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告和外文期刊翻譯；2)換熱器的工藝設(shè)計(jì)；3)換熱器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和強(qiáng)度校核；4)通過(guò)設(shè)計(jì)計(jì)算盡可能提高換熱器的傳熱效率和減少能源消耗，達(dá)到更高效，更節(jié)能的目的；5)列管式換熱器總裝配圖和零件圖。(3)用于整體裝置設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù): 最近發(fā)展起來(lái)用于整體裝置設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù),可以使這種繁重的任務(wù)變得簡(jiǎn)單起來(lái)。將專家系統(tǒng)用于管殼式換熱器設(shè)計(jì)和選型,可以輔助設(shè)計(jì)者對(duì)流體流徑、殼體及浮頭類(lèi)型、換熱器結(jié)構(gòu)尺寸、折流板類(lèi)型和換熱器整體布置等問(wèn)題進(jìn)行決策。換熱器的設(shè)計(jì)中有許多實(shí)驗(yàn)代價(jià)很高,而且很耗時(shí)間,有些甚至不可能實(shí)現(xiàn)，計(jì)算流體力學(xué)的發(fā)展方便了這些實(shí)驗(yàn)的實(shí)現(xiàn)。 發(fā)展趨勢(shì)換熱器經(jīng)過(guò)多年發(fā)展，技術(shù)日臻成熟。基本不存在震動(dòng)與傳熱死區(qū)不易結(jié)垢。相對(duì)于弓形折流板螺旋折流板消除了弓形折流板的返混現(xiàn)象、卡門(mén)渦街從而提高有效傳熱溫差防止流動(dòng)誘導(dǎo)振動(dòng)。每個(gè)折流板與殼程流體的流動(dòng)方向成一定的角度使殼程流體做螺旋運(yùn)動(dòng)能減少管板與殼體之間易結(jié)垢的死角從而提高了換熱效率。其基本原理為:將圓截面的特制板安裝在“擬螺旋折流系統(tǒng)”中每塊折流板占換熱器殼程中橫剖面的四分之一，其傾角朝向換熱器的軸線即與換熱器軸線保持一定傾斜度。而換熱器在結(jié)構(gòu)方面也有不少新的發(fā)展。雖然各種板式換熱器的競(jìng)爭(zhēng)力在上升，但管殼式換熱器仍將占主導(dǎo)地位。我國(guó)對(duì)列管式換熱器的研究多借鑒于國(guó)外的一些研究成果，還存在以下不足：(1)強(qiáng)化傳熱技術(shù)的研究有待深化；(2)流體誘導(dǎo)的振動(dòng)難以控制；(3)防垢和除垢有待更好的處理。(2)高效節(jié)能的列管式換熱器：近年來(lái)，能源緊缺，材料費(fèi)用上漲，為此，對(duì)高效節(jié)能的列管式換熱器的研究成為換熱器領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。近年來(lái)，我國(guó)在發(fā)展不銹鋼銅合金復(fù)合材料、鋁鎂合金及碳化硅等非金屬材料等方面都有不同程度的進(jìn)展，其中尤以鈦材發(fā)展較快。此種換熱器與浮頭式、U形管式換熱器一樣，清洗維修方便，可處理不清潔、易結(jié)構(gòu)的介質(zhì)，并能承受高溫、高壓。在結(jié)構(gòu)上與其他換熱器不同之處在于殼體上部設(shè)置一個(gè)蒸發(fā)空間，蒸發(fā)空間的大小由產(chǎn)氣量和所要求的蒸汽品質(zhì)所決定。但殼程內(nèi)介質(zhì)有外泄的可能，殼程中不宜處理易揮發(fā)、易燃、易爆和有毒介質(zhì)。優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，質(zhì)量輕，適用于高溫高壓條件。管程至少為兩程，管束可以抽出清洗，管子可以自由膨脹。需要說(shuō)明的是為克服裝配與檢修時(shí)抽裝管束的困難，避免損壞折流板和支撐板,當(dāng)換熱器直徑較大或管束較長(zhǎng)時(shí)，需在管束下方安裝滑道。其優(yōu)點(diǎn)是：管束可以拉出，以便清洗；管束的膨脹不受殼體約束，因而當(dāng)兩種換熱介質(zhì)的溫差大時(shí)，不會(huì)因管束與殼體的熱膨脹量不同而產(chǎn)生溫差應(yīng)力。由于補(bǔ)償圈過(guò)厚難以伸縮，會(huì)失去溫差補(bǔ)償作用，此時(shí)就應(yīng)考慮其他結(jié)構(gòu)。為了克服溫差應(yīng)力必須設(shè)有溫差補(bǔ)償裝置，一般在管壁與殼壁溫度相差50℃以上時(shí)，為安全起見(jiàn)，換熱器應(yīng)有相應(yīng)的溫差補(bǔ)償裝置。同時(shí)管子和管板與外殼的連接都是剛性的，而管內(nèi)管外是兩種不同溫度的流體。此種換熱器管束連接在管板上，管板分別焊在外殼兩段，并在其上連接有頂蓋，頂蓋和殼體沒(méi)有流體進(jìn)出口接管。(1)固定管板式換換熱器。在換熱器向高參數(shù)、大型化發(fā)展的今天，列管式換熱器仍占主導(dǎo)地位。列管式換熱器具有可靠性能高、適應(yīng)性廣等優(yōu)點(diǎn)，在各工業(yè)領(lǐng)域中得到最為廣泛的應(yīng)用。 列管式換熱器列管式換熱器是一種廣泛使用的換熱設(shè)備。 同樣，換熱介質(zhì)的流量、工作溫度、壓力等參數(shù)在選型時(shí)也很重要，例如板式換熱器雖然高效緊湊、性能好，但是由于受結(jié)構(gòu)和墊片性能的限制，當(dāng)壓力或溫度稍高，或者流量很大時(shí)就不適用了。又如對(duì)于熱敏性大的液體，能否精確控制它在加熱過(guò)程中的溫度和停留時(shí)間，往往就成為選型的主要前提。流體的性質(zhì)對(duì)換熱器類(lèi)型的選擇往往會(huì)產(chǎn)生重大的影響，如流體的物理性質(zhì)（如比熱容、熱導(dǎo)率、粘度）、化學(xué)性質(zhì)（如腐蝕性、熱敏性）、結(jié)垢情況以及是否有腐蝕性顆粒等因素。：管式換熱器（主要有管殼式、套管式、螺旋盤(pán)管式或蛇管式換熱器）；熱管式換熱器（主要有吸液芯熱管、重力熱管、旋轉(zhuǎn)式熱管換熱器）；板式換熱器（主要有板式、螺旋板式、傘板式、板殼式換熱器）；擴(kuò)展表面式換熱器（主要有板翅式和管翅式換熱器）；蓄熱式換熱器（主要有回轉(zhuǎn)式和固定格室式換熱器）；其他（孔塊式換熱器、空冷器及薄膜式換熱器等）。：緊湊式換熱器（換熱面積密度）和非緊湊式換熱器(換熱面積密度﹚。 ：直接接觸式、蓄熱式和間壁式三種類(lèi)型。目前這種換熱器被當(dāng)作為一種傳統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)換熱器，在許多工業(yè)部門(mén)中被大量的使用。 換熱器隨使用目的的不同，可分為：熱交換器、加熱器、冷卻器、冷凝器、蒸發(fā)器和再沸器等。 在工業(yè)生產(chǎn)中，換熱設(shè)備的主要作用是使熱量由溫度較高的流體傳遞給溫度較低的流體，使流體溫度達(dá)到工藝過(guò)程規(guī)定的指標(biāo)，以滿足工藝過(guò)程的需要。在化工廠中，換熱設(shè)備的投資約占總投資的10%~20%；在煉油廠中，約占總投資的35%~40%。53第1章 緒論 換熱器的應(yīng)用 換熱裝置是以傳遞熱量為主要功能的通用機(jī)械，通常稱為熱交換器，簡(jiǎn)稱換熱器。傳統(tǒng)的手工校核不僅計(jì)算量大，而且稍不注意可能影響校核結(jié)果，所以現(xiàn)在我們的設(shè)計(jì)單位和工廠都采用SW6軟件進(jìn)行校核，這也大大減少了工程設(shè)計(jì)人員的工作量?，F(xiàn)在列管式換熱器的設(shè)計(jì)方法已經(jīng)很成熟，對(duì)于工藝設(shè)計(jì)，可以根據(jù)《化工原理》上面的方法進(jìn)行計(jì)算。而且傳統(tǒng)的列管式換熱器大部分是碳鋼材料，容易引起腐蝕，現(xiàn)在很多換熱器換上了新材料，比如高分子復(fù)合材料和陶瓷,特別是陶瓷換熱器在金屬換熱器的使用局限下得到了很好的發(fā)展，因?yàn)樗^好地解決了耐腐蝕、耐高溫等課題，成為了回收余熱最佳換熱器，目前，陶瓷換熱器可以用于冶金、有色、耐材、化工、建材等行業(yè)主要熱工窯爐，正在為世界節(jié)能減排事業(yè)作出了巨大的貢獻(xiàn)。傳統(tǒng)的列管式換熱器長(zhǎng)期運(yùn)行會(huì)導(dǎo)致設(shè)備被水垢堵塞，將會(huì)使效率降低、功耗增加、壽命縮短。本設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)一臺(tái)合適的列管式換熱器，列管式換熱器是目前應(yīng)用最為廣泛的換熱設(shè)備，列管式換熱器的結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單、緊湊、造價(jià)便宜，但管外不能進(jìn)行機(jī)械清洗。結(jié)論表明各承壓原件處的強(qiáng)度設(shè)計(jì)均滿足強(qiáng)度要求，最后設(shè)計(jì)結(jié)果可通過(guò)八張圖表現(xiàn)出來(lái)。管殼程壓力降經(jīng)計(jì)算滿足工藝要求。本文主要進(jìn)行了換熱器的工藝計(jì)算、換熱器的結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度設(shè)計(jì)。安徽工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）反應(yīng)釜冷卻器設(shè)計(jì)摘 要本文設(shè)計(jì)的列管式換熱器為四管程固定管板式換熱器。固定管板式換熱器的優(yōu)點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，能承受較高的壓力，造價(jià)低，管程清洗方便，管子損壞時(shí)易于堵管或更換。設(shè)計(jì)的第一部分是工藝計(jì)算部分，主要是根據(jù)給定的設(shè)計(jì)條件估算換熱面積，從而進(jìn)行換熱器的選型，校核傳熱系數(shù)，計(jì)算出實(shí)際的換熱面積，最后進(jìn)行壓力降和壁溫的計(jì)算。設(shè)計(jì)的第二部分則是關(guān)于結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度的設(shè)計(jì)，主要是根據(jù)已經(jīng)選定的換熱器型式進(jìn)行設(shè)備內(nèi)各零部件（如接管、折流板、定距管、管箱等）的設(shè)計(jì)，包括：材料的選擇、具體尺寸確定、確