【正文】 178。1 9 1 8 0 . 1 2 10 . 3 0 . 7 2 4 1 6 . 3 2 0 4 7 5 . 82p ?? ? ? ? ? ? Pa， 239。 其中： 2( ) ( 1. 19 )0. 3 ( 0. 6 1. 19 18 8 0. 02 5 )o b i c o b i t oA l D n d l D N dm? ? ? ?? ? ? ??； 因此 6 . 4 4 0 . 1 2 1 /9 1 8 0 . 0 5 7 8ho homu m sA?? ? ??； 0. 22 48 00 24of ?? ? ?； 1 .1 9 1 .1 9 1 8 8 1 6 .3ctnN? ? ? ?； 0 .1 6 0 .11 1 1 8 .60 .3b blN l??? ? ? ? ?，取整為 19。2 2(3 .5 ) 2bob ilupN D ???； 式中： F —— 管子排列方法對(duì)壓力降的修正系數(shù)，對(duì)三角形排列 ? 。 其中： 239。1p —— 流體橫過(guò)管束的壓力降， Pa； 39。39。由于流動(dòng)的復(fù)雜性，要準(zhǔn)確地分析影響這種復(fù)雜流動(dòng)的各種因素，精確地計(jì)算壓力降是相當(dāng)?shù)睦щy。盡管管束為直管，但流動(dòng)卻變得復(fù)雜化。 由于 Re 4413? ，在 36R e 3 10 3 10? ? ?范圍內(nèi)，故可采用下面公式求?。? 0 . 3 8 0 . 3 80 . 7 5 4 3 0 . 7 5 4 30 . 0 1 2 2 7 0 . 0 1 2 2 7 0 . 0 4 3 4R e 4 4 1 3i? ? ? ? ? ? 所以 26 8 0 5 2 . 2 20 . 0 4 3 4 ( ) 0 . 0 2 5 80 . 0 2 2Lp ?? ? ? ? Mpa； ? ? 8MpaLp ? 18 28 0 5 2 . 2 23 ( ) 0 . 0 0 5 9 52rp ?? ? ? Mpa； 28 0 5 2 .2 21 .5 ( ) 0 .0 0 2 9 82np ?? ? ? Mpa； ( 0 .0 2 5 8 0 .0 0 5 9 5 ) 1 .4 4 3 0 .0 0 2 9 8 30 .5 4 2 M p aip ? ? ? ? ? ? ?? ； 經(jīng) 查 ， 可 知 每 臺(tái) 換 熱 器 合 理 的 壓 力 降 為 10? Pa，由此可知上述壓力降符合要求。 管程壓力降 ip 管程壓力降有三部分組成，可按下式進(jìn)行計(jì)算： ()i L r t p s n sp p p F N N p N? ? ? 其中： Lp —— 流體流過(guò)直管因摩擦阻力引起的壓力降，Pa； rp —— 流體流經(jīng)回彎管中因摩擦阻力引起的壓力降， Pa； np —— 流體流經(jīng)管箱進(jìn)出口的壓力降， Pa； tF —— 結(jié)構(gòu)校正因數(shù)，無(wú)因次，對(duì) 25 ?? 的管子，取為 ；對(duì) 19 2mm?? 的管子，取為 ； pN —— 管程數(shù)； sN —— 串聯(lián)的殼程數(shù)。039。 K ?估 ? ? ?? ℃ ? 39。0 8 5 3 2 1 6 . 2 1 0 0 % 1 8 % ( 1 5 % 2 5 % )2 1 6 . 2AAA? ??? ? ? ?； 為了保證換熱器的可靠性，一般應(yīng)使換熱器的面積裕度大于或等于 15%25%，由上可知所選換熱器面積滿足要求。20 3 3 3 2 . 1 2 1 6 . 21 9 1 . 6 7 8 . 6mQAmKt? ? ??； 校核： 39。 0. 86 91 .4 78 .6mmtt? ? ? ? ?℃ 。 校核平均溫差 與平均溫差有關(guān)參數(shù)的計(jì)算如下： 3 0 0 1 0 0 6 . 2 5 。 K/W ? ? W/m178。 20 . 0 2 50 . 3 0 . 6 (1 ) 0 . 0 3 9 30 . 0 3 2SAm? ? ? ? ?； 6 . 4 4 0 . 1 7 8 /9 1 8 0 . 0 3 9 3hohsmu m sA?? ? ??； 當(dāng)換熱管 呈正方形排列時(shí)，其當(dāng)量直徑 ed 為2 21 . 2 7 1 . 2 7 0 . 0 3 2 0 . 0 2 5 0 . 0 2 70 . 0 2 5teoo pddd ?? ? ? ? ?； 同時(shí)： 30 .0 2 7 0 .1 7 8 9 1 8R e 4 8 0 00 .9 2 1 0e o oodu ?? ???? ? ??； 332 .5 8 7 1 0 0 .9 2 1 0Pr 2 0 .90 .1 1 4pooc ???? ? ?? ? ?； 故可用 Kern 法求 o? ，即： 0. 55 1 / 3 0. 140. 55 1 / 3 R e P r ( / ) 4800 W / m Koo i wed?? ? ??? ? ? ? ?? ； i? 與 o? 都已經(jīng)算出，而 2 0 2 5 2 2 . 522iom ddd m m? ?? ? ?， mm? ， 320 .5 2 1 0 m /si soR R K W?? ? ?，同時(shí)查鋼管壁熱導(dǎo)率為 46. 9 /w W m K? ? ，則有 600iD mm? 25od mm? 32tp mm? ? /ou m s? ? Re 4800? Pr ? ? ? W/（㎡﹒ K） mm? mm? 10siR ???m2178。 928i?? W/（㎡﹒ K） 775i?? W/（㎡﹒ K） 300bl mm? 15 體內(nèi)徑 600iD DN mm?? 。 928 775ii??? ? ? ? ?W/（㎡﹒ K） ； 殼程流體傳熱膜系數(shù) Oα ： 其計(jì)算過(guò)程如下： 換熱器內(nèi)需裝弓形折流板，根據(jù) GB1511999 可知，折流板最小的間距一般不小于圓筒內(nèi)直徑的 1/5，且不小于50mm ，故根據(jù)浮頭式換熱器折流板間距的系列標(biāo)準(zhǔn)，可取折流板間距 300bl mm? 。 0 . 8 1 / 3 0 . 1 40 .0 2 7 R e Pr ( / )ii i wid?? ? ?? 工程上，當(dāng)液體被加熱時(shí)，取 0. 14( / ) 1. 05iw?? ? ，當(dāng)液體被冷卻時(shí)，取 0. 14( / ) 0. 95iw?? ? ，而管程流體原油是被加熱的，則有 39。 先計(jì)算校正系數(shù) ? ： 551 . 8 1 . 86 1 0 6 1 01 1 0 .8 3 5R e 4 4 1 3??? ? ? ? ? ?； 而湍流情況下的 39。 K/w； id 、 od 、 md —— 分別是傳熱管內(nèi)徑、外 徑 及平均直徑， m； wλ —— 傳熱管壁材料導(dǎo)熱系數(shù)， W/（㎡﹒ K）； b —— 傳熱管壁厚， m。 所選 浮頭式 換熱器的規(guī)格參數(shù)以及其工藝 計(jì)算常用 參數(shù)可參考表 23 與表 24（附第二章后） 。? 13 10%25%，故有 39。 3 3 3 2 . 1 1 0 2 0 2 . 51 8 0 9 1 . 4mQAmKt ?? ? ??估； 考慮到所用傳熱計(jì)算式的準(zhǔn)確程度及其他未可預(yù)料的因素，應(yīng)使所選用的換熱器具有換熱面積 0A 留有裕度 ? = ? 1231199ootCtC?? 39。A 339。 2121199 31 lnln 31mttt tt? ?? ? ?℃ 。3 0 0 1 0 1 1 9 9 。其中 1t 為較小的溫度差， 2t 為較大的溫度差。 有效平均溫差 39。 理論上， cQ = hQ ，實(shí)際上由于熱量損失， cQ ≠ hQ ，通常熱負(fù)荷應(yīng)該取 max（ cQ ， hQ ）。A 傳熱計(jì)算（熱負(fù)荷計(jì)算） 熱負(fù)荷： ( ) ( )c p c c o c i h p h h i h oQ m c T T m c T T? ? ? ? 式中： ,chmm—— 冷熱流體的質(zhì)量流量， kg/s； ,pc phcc—— 冷熱流體的定壓比熱， J/(kg178。這是因?yàn)椋罕焕鋮s的流體走殼程可便于散熱，而傳熱系數(shù)大的流體應(yīng)走管程，這樣可降低管壁的溫差，減少熱應(yīng)力，同時(shí)對(duì)于浮頭式換熱器，一般是將易結(jié)垢流體流經(jīng)管程。 S 熱阻（ *103）㎡178。 k 導(dǎo)熱系數(shù)W/（ m178。 C） 出口溫度 （176。 C） 出口溫度（176。 11 第二章 工藝計(jì)算 在換熱器設(shè)計(jì)中，首先應(yīng)根據(jù)工藝 要求選擇適用的類型，然后計(jì)算換熱所需要的傳熱 面積。 管殼式換熱器的應(yīng)用已經(jīng)有悠久的歷史，而且管殼式換熱器被當(dāng)作一中傳統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)的換熱設(shè)備在很多工業(yè)部門(mén)中大量使用 。 （ 4） 螺旋槽紋管： 可強(qiáng)化管內(nèi)物流間的傳熱，物料在管內(nèi)靠近管壁部分流體順槽旋流，另一部分流體呈軸向渦流，前一種流動(dòng)有利于減薄邊界層，后一種流動(dòng)分離邊界層并增強(qiáng)流體擾動(dòng)，傳熱系數(shù)提高 ～ ，但阻力降增加 ～ 倍。 （ 2） T 形翅片管：用于管外沸騰時(shí)，可有效降低物料泡核點(diǎn)，沸騰給熱系數(shù)提高 ～ 倍，是蒸發(fā)器、重沸器的理想用管。 換熱管簡(jiǎn)介 換熱管 是管殼式換熱器的傳熱元件，采用高效傳熱元件是改進(jìn)換熱器傳熱性能最直接有效的方法。物流通過(guò)這種結(jié)構(gòu)換熱器時(shí)存在明顯的徑向變化，故不適用于有高熱效率要求的場(chǎng)合。適用場(chǎng)合：①管程流量大殼程流量 10 小時(shí)，采用此結(jié)構(gòu)流速可提高一倍，給熱系數(shù)提高 1～ 倍；②冷熱流體溫度交叉時(shí)，但殼程換熱器需要兩臺(tái)以上才能實(shí)現(xiàn)傳熱，用一臺(tái)雙殼程換熱器不僅可以實(shí)現(xiàn)傳熱，而且可以得到較大的傳熱溫差。 9 管殼式換熱器特殊結(jié)構(gòu) 包括有雙殼程結(jié)構(gòu)、螺旋折流板、雙管板等特殊結(jié)構(gòu)，這些結(jié)構(gòu)將使換熱器擁有更高 的工作效率。管束可自由伸縮，具有與浮頭式換熱器相同的優(yōu)點(diǎn)。管束一端與殼體之間用填料密封，管束的另一端管板與浮頭式 換熱器同樣夾持在管箱法蘭和殼體法蘭之間，用螺栓連接。因此，它適用于溫差很大的兩流體換熱，但管程流體的阻力較大，設(shè)備造價(jià)較高。管程流體（ B 流體）從管箱進(jìn)口管流入，通過(guò)內(nèi)插管到達(dá)外套管的底部，然后返回，通過(guò)內(nèi)插管和外套管之間的環(huán)形空間，最后從管箱出口管流出。由于彎管的外側(cè)管壁較薄以及管束的中央部分存在較大的空隙，故 U 型管換熱器具有承壓能力差、傳熱能力不佳的缺點(diǎn)。因?yàn)楣苁c殼體是分離的，在受熱膨脹時(shí)，彼此間不受約束，故消除了溫差應(yīng)力。 8 （ 3） U型 管式換熱器 ：其結(jié)構(gòu)可參見(jiàn)圖 3。浮頭部分是由浮頭管板，鉤圈與浮頭端蓋組成的可拆聯(lián)接，因此可以容易抽出管束，故管內(nèi)管外都能進(jìn)行清洗，也便于檢修。 （ 2） 浮頭式換熱器：其結(jié)構(gòu)如圖 2 所示。如果管子發(fā)生泄漏或損壞，也便于 進(jìn)行堵管或換管，但無(wú)法在管子 的外表面進(jìn)行機(jī)械清洗，且難以檢查，不適宜處理臟的或有腐蝕性的介質(zhì)。 與其它型式的管殼式換熱器相比，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，當(dāng)殼體直徑相同時(shí)，可安排更多的管子，也便于分程，同時(shí)制造成本較低。根據(jù)所采用的補(bǔ)償措施，管殼式換熱器可以分為以下幾種主要類型： （ 1） 固定管板式換熱器： 其結(jié)構(gòu)如圖 1 所示。如果兩流體溫度相差較大，換熱器內(nèi)將產(chǎn)生很大的熱應(yīng)力，導(dǎo)致管子 彎曲、斷裂或從管板上拉脫。 這種換熱器的結(jié)構(gòu)不算復(fù)雜，造價(jià)不高，可選用多種結(jié)構(gòu)材料，管內(nèi)清洗方便，適應(yīng)性強(qiáng)，處理量較大，高溫高壓條件下也能應(yīng)用，但傳熱效率、結(jié)構(gòu)的緊湊性、單位傳熱面的金屬消耗量等方面尚有待改善。為提高管外流速，也可以在殼體內(nèi)安裝縱向擋板，迫使流體多次通過(guò)殼體空間，稱為多殼程。為提高管內(nèi)流體速度，可在兩端管箱內(nèi)設(shè)置隔板，將全 部管子均分為若干組。 折流板可以提高殼程流體速度，迫使流體按規(guī)定路程多次橫向通過(guò)管束，增強(qiáng)流體湍流程度。 進(jìn)行換熱的冷熱兩種流體，一種在管內(nèi)流動(dòng)，稱為管程流體；另一種在管外流動(dòng)，稱為殼程流體。 管殼式換熱器是目前用得最為廣泛的一種換熱器，主要是由殼體、傳熱管束、管板、折流板和管箱等部件 組成，其具體 結(jié)構(gòu)如 下 圖所示 。按照傳熱面的形狀與結(jié)構(gòu)特點(diǎn)它又可分為： （ 1） 管式換熱器：如套管式、螺旋管式、管殼式、熱管式等； （ 2） 板面式換熱器：如板式、螺旋板式、板殼式等； （ 3） 擴(kuò)展表面式換熱器：如板翅式、管翅式、強(qiáng)化的傳熱管等。 這是工業(yè) 中最為廣泛使用的一類換熱器。由于兩種流體交變轉(zhuǎn)換輸入，因此不可避免地存在著一小部分流體相互摻和的現(xiàn)象，造成流體的“污染”。 在這類換熱器中，熱量傳遞是通過(guò)格子磚或填料等