【正文】 熱器管程NP、 換熱器外徑 d、 公稱換熱面積 A、 管箱型式（ A/B） 、 殼體型式等。 傳熱管數(shù)及管程的確定 選用 Φ20x2 的傳熱管（碳鋼） l=(m),取管內(nèi)流速 ui= 依據(jù)傳熱管內(nèi)徑和流速確定單程傳熱管數(shù) s 22i152 20 / ( 983 360 0)n 72( ) 85 16 4Vdu??? ? ??? 根 按單程管計算，所需的傳熱管長度為 os80 1 7 . 6 9 ( m )d n 3 . 1 4 0 . 0 2 7 2SL ?? ? ??? p 1 7 .6 9 4 ( )l 4 .5LN ??? 管 程 傳熱管總根數(shù) N=72x4=288 (根 ) 管心距的計算 采用組合排列法，即每程內(nèi)均按正方形排列，隔板兩側(cè)采用正方形排列。21. 1 1. 1 * 73 .3 4 80A A m? ? ?，根據(jù) A 查選型手冊，可選換熱器的型式為： B ES 85 6/25 4 Ⅱ，且為達到所需換熱面積，應(yīng)采用三臺同類換熱器串聯(lián)。A 390780 2A 39。 t 1 t 2 t m = = = t 1 l n l nt 2 △ △ （ 82 80 ） （ 71 51 ）△ （ ℃ ）△ 82 80△ 71 51 t 1 t 2 t 39。mt 的計算 選取逆流流向，這是因為逆流比并流的傳熱效率高。 初算換熱器傳熱面積 39。 殼程苯的定性溫度為 T=(82+80)/2=81（℃） T’=(80+76)=78（℃） 管程流體的定性溫度為 t=（ 51+71） /2=61（℃） 苯在 79℃下的有關(guān)物性數(shù)據(jù)如下： 密度 ρ =’=879kg/ m3 定壓比熱容 cp =（ kg.℃ ） cp ’=（ kg.℃ ） 導(dǎo)熱系數(shù) λ =（ m. ℃ ） λ ’=（ m. ℃ ） 粘度 μ o= 汽化熱 △ H=394kj／ kg 流量 )/(35000 hkgm ? 循環(huán)冷卻水在 61℃下的物性數(shù)據(jù)： 密度 ρ i =983kg/m3 定壓比熱容 cpi =(kg.℃ ) 導(dǎo)熱系數(shù) λ i=(m.℃ ) 粘度 μ i= 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 8 換熱器傳熱面積與換熱器規(guī)格： 流動空間的確定 選擇被冷卻的 苯 品走殼程 ， 冷卻介質(zhì)水 走管程。選用 Φ20x2的碳鋼管，管內(nèi) 流速取 ui=。該換熱器用循環(huán)冷卻水冷凝，冬季操作時進口溫度會降低，考慮到這一因素，估計改換熱器的管壁溫和殼體壁溫之差不大，因此初步確定選用固定管板式換熱器。 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 7 第二章 工藝計算 在換熱器設(shè)計中，首先應(yīng)根據(jù)工藝要求選擇適用的 類型，然后計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作一中傳統(tǒng)的標準的換熱設(shè)備在很多工業(yè)部門中大量使用。 （ 2） 螺旋槽紋管：可強化管內(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，前一種流動有利于減薄邊界層，后一種流動分離邊界層并增強流體擾動，傳熱系數(shù)提高 ～ 倍， 但阻力降增加 ～ 倍。 （ 1） T 形翅片管：用于管外沸騰時，可有效降低物料泡核點，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換熱器傳熱性能最直接有效的方法。物流通過這種結(jié)構(gòu)換熱器時存在明顯的徑向變化，故不適用于有高熱效率要求的場合。適用場合：①管程流量大殼程流量小時，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，但殼程換熱器需要兩臺以上才能實現(xiàn)傳熱，用一臺雙殼程換熱器不僅可以實現(xiàn)傳熱，而且可以得到較大的傳熱溫差。 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 5 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。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)備造價較高。管程流體（ B 流體）從管箱進口管流入，通過內(nèi)插管到達外套管的底部，然后返回，通過內(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。因為管束與殼體是分離的，在受熱膨脹時，彼此間不受約束，故消除了溫差應(yīng)力。 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 4 U型管式換熱器：其結(jié)構(gòu)可參見圖 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)管外都能進行清洗，也便于檢修。 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，也便于進行堵管或換管，但無法在管子的外表面進行機械清洗，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)簡單，當殼體直徑相同時，可安排更多的管子，也便于分程，同時制造成本較低。根據(jù)所采用的補償措施，管殼式換熱器可以分為以下幾種主要類型： 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 3 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，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管束，增強流體湍流程度。進行換熱的冷熱兩種流體，一種在管內(nèi)流動，稱為管程流體；另一種在管外流動 ，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)特點它又可分為： 管式換熱器：如套管式、螺旋管式、管殼式、熱管式等； 板面式換熱器：如板式、螺旋板式、 板殼式等； 擴展表面式換熱器：如板翅式、管翅式、強化的傳熱 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，熱量傳遞是通過格 子磚或填料等蓄 熱體來完成 的。 換熱器的分類及特點 管 按照傳熱方式的不同，換熱器可分為三類： 又稱混合式換熱器，它是利用冷、熱流體直接接觸與混合的作用進行熱量的交換。換熱器的設(shè)計、制造、結(jié) 構(gòu)改進及傳熱極力的研究十分活躍，一些新型高效換熱器相繼面世。例如，高爐爐氣（約 1500℃）的余熱，通過余熱鍋爐可生產(chǎn)壓力蒸汽，作為供汽、供熱等的輔助能源，從而提高熱能的總利用率，降低燃料消耗，提高工業(yè)生產(chǎn)經(jīng)濟效益。 換熱器的應(yīng)用 在工業(yè)生產(chǎn)中 ， 換熱器的主要作用是將能量由溫度較高的流體傳遞給溫度較低的流體，是流體溫度達到工藝流程規(guī)定的指標，以滿足工藝流程上的需要。A ............................................................................................... 8 傳熱管數(shù)及管程的確定 ................................................................................................ 9 管心距的計算 ..................................................................................................................... 9 換熱器型號、參數(shù)的確定 ............................................................................................ 9 殼體內(nèi)徑計算 ..................................................................................................................... 9 折流板的計算 ................................................................................................................... 10 換熱器 核算 ................................................................................................................................. 10 傳熱系數(shù)核算 ................................................................................................................... 11 ......................................................................................................... 13 換熱器的選型 ................................................................................................................... 14 第三章 換熱器的結(jié)構(gòu)計算和強度計算 ................................................................................ 15 換熱器的殼體設(shè)計 .................................................................................................................. 15 筒體材料及壁厚 ....................................................................................................................... 15 封頭的材料及壁厚 .................................................................................................................. 16 管箱材料的選擇及壁厚的計算 ......................................................................................... 16 開孔補強計算 ............................................................................................................................ 17 水壓試驗及殼體強度的校核 .............................................................................................. 19 換熱管 .......................................................................................................................................... 20 換熱管的排列方式 ..........................