【正文】 446681012（3） 拉桿尺寸① 拉桿尺寸按圖214和表219確定。表216 最大無支撐跨距 mm換熱管外徑d1014192532384557最大無支撐跨距8001100150019002200250028003200 拉桿、定距管（1）拉桿的結(jié)構(gòu)形式常用的拉桿形式有兩種，由于換熱管的外徑等于19 mm，本設(shè)計(jì)選用拉桿定距結(jié)構(gòu)，如圖213。（5）折流板質(zhì)量按下式計(jì)算：（29）式中： Q——折流板質(zhì)量，kg；Da——折流板外直徑，mm；——折流板切去部分弓形面積，mm；C——系數(shù)由查表求得，查得，C=；ho——折流板切去部分的弓形高度，mm；——管孔直徑，mm；——拉桿孔直徑，mm；——管孔數(shù)量；——拉桿孔數(shù)量；——折流板厚度，mm。當(dāng)殼程為單相清潔流體時(shí)，折流板缺口應(yīng)水平上下布置。177?？拷馨宓恼哿靼迮c管板間的距離如圖所示，其尺寸可按下式計(jì)算： （28）式中： L1——?dú)こ探庸艿淖钚〕叽?，mm；B2——防沖板長度，mm。表213折流板的最小厚度 mm公稱直徑DN換熱管無支撐跨距l(xiāng)3003006006009009001200120015001500折流板最小厚度mm40024581010400700456101012700900568101216900150068101216161500200081012162020表214（b）Ⅱ級(jí)換熱器折流板管孔尺寸及允許偏差 mm換熱管外徑d1014192532384547折流板管孔直徑管孔直徑允許偏差+++（3）折流板外直徑按表215規(guī)定，取外直徑為。圖211 折流板示意圖（1）折流板尺寸弓形折流板缺口高度：mm折流板的最小厚度按表213規(guī)定取管板厚度為5mm。3177。177。 換熱器與管板的連接（1）根據(jù)設(shè)計(jì)要求，換熱管與管板的連接采用焊接。 管板與法蘭的連接可拆式換熱器的管板，因管束經(jīng)常抽出清洗、維修，所以管板與殼體不采用焊接形式，而故做成可拆式，固定在殼體法蘭與管箱法蘭之間，采用夾持形式。因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)目的是設(shè)計(jì)U型管換熱器，故選擇可拆式換熱器，對(duì)于可拆卸式換熱器，管板本身不直接與殼體相連，而通過殼體上法蘭或夾持在法蘭之間固定。 殼體與管板、管板與法蘭及換熱管的連接管板與殼體連接形式分為兩類，一是不可拆卸，如固定管板，管板與殼體使用焊接連接。選用Ⅱ級(jí)換熱器標(biāo)準(zhǔn)，其中厚度偏差為15%。 換熱管（1）換熱管長度① 換熱管采用lCrl8Ni9Ti，外徑，內(nèi)徑，管長② 由JB/T 4717 表4查得U型管換熱器系列，由參數(shù)如下：管數(shù)： 中心管排數(shù)：18 管程流通面積：根據(jù)以上條件，可布管如下：管子布置間距 （折流板圓缺部分中的傳熱管122跟，4跟折流板固定桿）排，（沒有旁通擋板）流板數(shù)為：塊折流板為缺25%的圓缺形折流板。② 分程隔板槽：槽深一般不小于4mm；分程隔板槽寬度為：取12mm；分程隔板槽拐角處倒角為45176。圖28 拉桿與管板的螺紋連接示意圖螺孔深度l2為：式中：dn——拉桿螺孔公稱直徑，mm。根據(jù)表中要求，取管孔直徑為。圖27 分程隔板的布置形式示意圖殼程進(jìn)出口處的布管，應(yīng)考慮殼體內(nèi)壁與管束之間的流通面積和介質(zhì)進(jìn)出口管處的流通面積相當(dāng)。布管限定圓按表25確定。常用換熱管中心距見表25。圖24 殼程接管的最小位置示意圖（2）管箱接管位置的最小尺寸管箱接管的最小位置，見圖24，可按下列公式計(jì)算：① 帶補(bǔ)強(qiáng)圈接管 （25）② 無補(bǔ)強(qiáng)圈接管 （26）式中： b——管板厚度，mm；L1/L2——?dú)こ?管箱接管位置最小尺寸，mm；C——補(bǔ)強(qiáng)圈外邊緣（無補(bǔ)強(qiáng)圈時(shí)，管外側(cè)）至管板（或法蘭）與殼體連接焊縫之間的距離，mm；——補(bǔ)強(qiáng)圈外徑，mm；——接管外徑，mm。然而，為力保設(shè)備的制造、安裝、管口距底的距離也不應(yīng)靠的太近，它受到最小位置的限制。（2）開孔補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算：具體過程見強(qiáng)度計(jì)算。 接管的外伸長度接管的外伸長度也叫接管的伸出長度，接管法蘭面到殼體（管箱殼體）外壁的長度，可按下式計(jì)算： （22）除上式計(jì)算外，接管外伸長度也可取為200mm。（1）接管上設(shè)置溫度及接口、壓力表接口及液面計(jì)接口。 進(jìn)出口設(shè)計(jì) 接管的要求：接管應(yīng)與殼體內(nèi)表面齊平；接管應(yīng)盡量沿著殼體的徑向或軸向設(shè)置；接管與外部線可采用焊接連接；在設(shè)計(jì)溫度下，接管法蘭不采用整體法蘭；必要時(shí)可設(shè)置溫度及接口、壓力表接口及液面計(jì)接口。圖21 管箱的最小內(nèi)側(cè)深度示意圖表23 分程隔板的最小厚度 mm公稱直徑DN隔板最小厚度碳素鋼及低合金鋼高合金鋼60086600120010812001410圖22 分程隔板與管板的連接示意圖橢圓形封頭是由半個(gè)橢圓球和高度為h的短圓筒（即封頭直邊）構(gòu)成，直邊的作用是避免筒體與封頭連接的環(huán)焊縫受到邊緣應(yīng)力的影響。（3）分程隔板的最小厚度不得小于表23的規(guī)定，取隔板的最小厚度為10mm，如圖22 封頭設(shè)計(jì)按工作原理，設(shè)計(jì)封頭應(yīng)為受壓的橢圓形封頭。表22 碳素鋼或低合金鋼圓筒的最小厚度 mm公稱直徑40070080010001100150016002000浮頭式、U型管式8101214固定管板式681012（1）管箱短節(jié)及其開孔應(yīng)按GB 15189的有關(guān)要求設(shè)計(jì)，管箱短節(jié)的最小厚度不得小于表22的規(guī)定，取實(shí)際厚度為10mm。校核傳熱面積 若在10%20%之間，符合要求2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)表21 設(shè)計(jì)條件表殼程管程設(shè)計(jì)壓力（MPa）操作壓力（MPa）（進(jìn)口/出口）設(shè)計(jì)溫度（℃）13075操作溫度（℃）96/50（進(jìn)口/出口）25/45（進(jìn)口/出口）流量（Kg/h）5000物料乙烷冷卻水程數(shù)12換熱面積 殼體、管箱殼體和封頭設(shè)計(jì) 殼體的設(shè)計(jì)圓筒公稱直徑據(jù)前面計(jì)算所知，圓筒的內(nèi)公稱直徑為700mm 400mm，采用卷制圓筒。(2) 較臟和易結(jié)垢的流體應(yīng)走管程，這樣便于清洗和控制結(jié)垢按逆流計(jì)算 先假設(shè)傳熱系數(shù)則傳熱面積：按 取選型：根據(jù)《換熱器設(shè)計(jì)手冊》第三頁BIU型，選 校核傳熱系數(shù)Ka. 實(shí)際傳熱面積（2） 核算總傳熱系數(shù)①管程對(duì)流傳熱系數(shù)②殼程對(duì)流傳熱系數(shù)取換熱器列管之中心距t=25mm，流體通過管簡最大截面積為殼程中乙烯唄冷卻，?、畚酃笩嶙琚芸倐鳠嵯禂?shù)按此傳熱系數(shù)，計(jì)算需要的傳熱面積所選換熱器的傳熱面積具有足夠的裕量，故該換熱器適合。殼程介質(zhì)管程介質(zhì)定性溫度℃乙烷冷卻水密度ρ(kg/)998比熱(℃)導(dǎo)熱系數(shù)粘度(PaS)普朗特?cái)?shù)則傳熱量： 冷卻水流量：計(jì)算兩流體的平均溫度差暫按單殼程、偶管程進(jìn)行計(jì)算。平均溫度之差為流體在換熱器的兩端溫度之差的對(duì)數(shù)平均植，一般流體流動(dòng)有逆流和并流兩種方式：并流時(shí)：tm并△tm逆由A=Q/K△tm得：A并A逆，由比較可以看出,當(dāng)兩流體的進(jìn)出口都已確定時(shí),單位傳熱量時(shí),逆流所需的傳熱面積比并流所需的小.逆流的另一優(yōu)點(diǎn)是可以節(jié)約冷卻或加熱劑的用量,因?yàn)椴⒘鲿r(shí)t總是低于T,而逆流是,t卻可以高于T,所以逆流冷卻時(shí),冷卻劑的升溫(T1T2)可比并流的大一些,單位時(shí)間內(nèi)傳過的熱量相同時(shí),逆流加熱時(shí),加熱劑本身溫降(T1T2)可比并流時(shí)大一些,也就是說,加熱劑的用量少些.換熱管的材料及尺寸可參考有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)選取,管徑小,管內(nèi)給熱系數(shù)可以提高,在同樣的殼徑小,管徑小可安排的傳熱面積大,使傳熱器緊,對(duì)于潔凈的流體,對(duì)于單位體積設(shè)備的傳熱面積就能大些,對(duì)于不太潔凈,粘度較大或易結(jié)垢的流體,管徑應(yīng)大一些便于清洗.（1）根據(jù)原始數(shù)據(jù)表1 與定性參數(shù)表2計(jì)算傳熱量表11 原始數(shù)據(jù)△tm可以看出在熱負(fù)荷Q總傳熱系數(shù)K一定的情況下。根據(jù)具體的情況，抓住重要的方面作出適宜的選擇。⑦粘度大的流體一般在殼程空間流動(dòng)。⑥蒸汽一般通入殼程，因?yàn)檫@樣方便排出冷液。④壓力高的物料走管內(nèi)，這樣外殼可以不用承受高壓。②需要提高流動(dòng)速度用來增大對(duì)流傳導(dǎo)系數(shù)的流體走管內(nèi)，因?yàn)楣軆?nèi)截面積通常都比管面的小，而且容易采用多管程以提高流體的速度。 價(jià)格。維護(hù)的要求。 操作的溫度，壓力及允許的壓降范圍。需要考慮的因素是多方面的，主要是：流體的性質(zhì)。是很重要的很復(fù)雜的工作。綜合考慮，本設(shè)計(jì)選用U型管式換熱器。流體的種類、導(dǎo)熱率、粘度等物理性質(zhì)，以及腐蝕性、熱敏性等化學(xué)性質(zhì)，對(duì)換熱器選型有很大的影響。這就影響了它的使用場合，僅宜用于管殼壁溫相差較大，或殼程介質(zhì)易結(jié)垢而管程介質(zhì)清潔及不易結(jié)垢，高溫、高壓、腐蝕性強(qiáng)的情形。缺點(diǎn)是管內(nèi)清洗不便，管束中間部分的管子難以更換，又因最內(nèi)層管子彎曲半徑不能太小，在管板中心部分布管不緊湊，所以管子數(shù)不能太多，且管束中心部分存在間隙，使殼程流體易于短路而影響殼程換熱。U型管式管式換熱器的典型結(jié)構(gòu)如圖11所示，U形管式換熱器僅有一個(gè)管板，管子兩端均固定于同一管板上。 U型管式換熱器換熱設(shè)備有多種多樣的形式，每種結(jié)構(gòu)形式的換熱設(shè)備都有其本身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和工作特性，有些結(jié)構(gòu)形式，在某中情況下使用是好的，但是，在另外的情況下，卻不太適合，或就根本不能使用。在化工廠換熱器約占總投資的1020%；由于工藝流程不同，生產(chǎn)中往往進(jìn)行著加熱、冷卻、蒸發(fā)或冷凝等過程。 課題簡介換熱器是在工業(yè)生產(chǎn)中實(shí)現(xiàn)物料之間熱量傳遞過程的一種設(shè)備，故又稱熱交換器。4）填料函式換熱器：　　這類換熱器管束一端可以自由膨脹，結(jié)構(gòu)比浮頭式簡單，造價(jià)也比浮頭式低。3）U型管式換熱器圖3 U型管換熱器這類換熱器只有一個(gè)管板，管程至少為兩程，管束可以抽出清洗，管子可以自由膨脹。難以伸縮，失去溫差補(bǔ)償?shù)淖饔?，就?yīng)考慮其他結(jié)構(gòu)。為了克服溫差應(yīng)力必須有溫差補(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，換熱器應(yīng)有溫差補(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端，并在其上連接有頂蓋，頂蓋和殼體裝有流體進(jìn)出口接管。這種換熱器管程可以用隔板分成任何程數(shù)?！　」潭ü馨迨綋Q熱器主要有外殼、管板、管束、封頭壓蓋等部件組成。2）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，當(dāng)兩流體的溫度差較大時(shí)，在外殼的適當(dāng)位置上焊上一個(gè)補(bǔ)償圈（或膨脹節(jié)）。其缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價(jià)高（比固定管板高20%），在運(yùn)行中浮頭處發(fā)生泄漏，不易檢查處理。　　浮頭換熱器的特點(diǎn)：　　浮頭式換熱器的一端管板固定在殼體與管箱之間，另一端管板可以在殼體內(nèi)自由移動(dòng)，這個(gè)特點(diǎn)在現(xiàn)場能看出來。管子受熱時(shí)，管束連同浮頭可以沿軸向自由伸縮，完全消除了溫差應(yīng)力。在進(jìn)行換熱時(shí)，一種流體由封頭的連結(jié)管處進(jìn)入，在管流動(dòng)，從封頭另一端的出口管流出，這稱之管程；另種流體由殼體的接管進(jìn)入，從殼體上的另一接管處流出，這稱為殼程。管束的壁面即為傳熱面。　　結(jié)構(gòu)：殼體、管束、管板、折流擋板和封頭。列管式換熱器又稱為管殼式換熱器，是最典型的間壁式換熱器。 列管式換熱器分類列管式換熱器是目前化工及酒精生產(chǎn)上應(yīng)用最廣的一種換熱器。 5）蒸發(fā)器 蒸發(fā)器用于加熱流體，達(dá)到沸點(diǎn)以上溫度，使其流體蒸發(fā)，一般有相的變化。 3）預(yù)熱器 預(yù)熱器預(yù)先加熱流體，為工序操作提供標(biāo)準(zhǔn)的工藝參數(shù)。 換熱器按用途分為： 1）冷卻器冷卻器是把流體冷卻到必要的溫度，但冷卻流體沒有發(fā)生相的變化。由于兩流體混合換熱后必須及時(shí)分離，這類換熱器適合于氣、液兩流體之間的換熱。如煉焦?fàn)t下方預(yù)熱空氣的蓄熱室。這類換熱器主要用于回收和利用高溫廢氣的熱量。蓄熱式換熱器有旋轉(zhuǎn)式、閥門切換式等。間壁式換熱器根據(jù)傳熱面的結(jié)構(gòu)不同可分為管式、板面式和