【正文】 的計(jì)算 在換熱器的外表面結(jié)構(gòu)中，主要是由殼體、管箱以及封頭三部分組成，并且三者承受的壓力大小基本相同，因此本次設(shè)計(jì)中三者的材料選用同一種。 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 表 24 管板的尺寸表 管箱的計(jì)算 管箱的主要作用是讓流體可以均勻的進(jìn)來和出去。 表 23 封頭設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)參數(shù) 公稱直徑 DN/mm 代號類型 曲面高度 H/mm 封頭厚度 h? /mm 內(nèi)表面積 A/ 2m 容積 V/ 3m 500 EHA 125 10 管板的計(jì)算 管板是連接換熱管的，并且同時(shí)兼顧著讓管子和殼體分開，以免兩者流體相混合。 設(shè)計(jì)主要參數(shù)如下： 表 22 封頭設(shè)計(jì)參數(shù) 封頭的厚度計(jì)算公式如下： ? ? cich pDkp ?? ??? （ 21） 標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭 K=1. 計(jì)算厚度為： mmh ????? ??? 封頭的厚度選取有一定的規(guī)格要求。 圖 21 換熱管束排列 采用上述圖示排列方式可有規(guī)律排列換熱管且管外的傳熱系數(shù)高 [4]。 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 第 2章 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與選取 換熱管束 換熱管為光管 本次設(shè)計(jì)選用碳鋼材料的鋼管 所選換熱管的材質(zhì)為碳鋼，換熱管常用尺寸規(guī)格主要有mmmm ?? ， .,219 mmmmmmmm ?? ?? 本次設(shè)計(jì)采用 mmmm ?? 。 當(dāng) 0eR ? 500 的時(shí)候，故 5 ??? eRf 3 9 1 6 9 05 2 2 ?? ? 。 ： 殼程中流動(dòng)的流體收到的總阻力等于流體經(jīng)過管束收到的阻力加上通過折流板缺口的流體收到的阻力相加。 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 由于管程為雙管程，故 PN =2。 ： 對于雙管程的換熱器，總流動(dòng)阻力 等于各程阻力和局部阻力之和 [13]。 各部分流體阻力的計(jì)算 這部分計(jì)算主要就是為了看前面設(shè)計(jì)是否滿足換熱器的設(shè)計(jì)要求。 換熱器的校核 表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)為： 0 ????????????????????????? wpee uCudda ?? ?? ?? （ 112） 當(dāng)量直徑為： 0 2 0 42523234 22?? ???????? ???? ??ed m （ 113） 流體流通截面積： )32251()1( 000 ??????? tdDhs（ 114） 殼程流體流速： 5000002 10 ????? swu s?m/s （ 115） 殼程雷諾數(shù)為： 32 200 ?? ???? ?? ?udR ee （ 116） 殼程普朗特?cái)?shù)為： ?rP 殼程熱導(dǎo)率為： )/( kmW ??? 粘度校正系數(shù)為：因水被加熱，故選取 (μ/ wu )≈ 1 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 帶入公式（ 112）得： 0? =3379W/( 2m .K) 表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)為 0 .8 0 .40. 02 3 R e P rii id?? ? （ 117） 流體流速 ： ui=30m/s 雷諾數(shù)： eiR =deui 1? / 1? = ??? （ 118） 熱導(dǎo)率為： )/( kmW ??? 普朗特?cái)?shù)： 1rp = 帶入公式（ 117）得 i? =302W/() ： 換熱管管外側(cè)污垢熱阻： Rso= ? ? wkm /. 23?? 換熱管管內(nèi)側(cè)污垢熱阻： Rsi= ? ? wkm /. 23?? 換熱管熱導(dǎo)率為： ?? (). Kc： iiisimsoc dadd dRdbdRak 000011 ????? ? （ 119） 換熱管的平均直徑： mddd im 25202 0 ???? ? （ 120） 綜合以上數(shù)據(jù)代入公式 119 可得 ?CK ( 2m .k)， 預(yù)估算換熱器傳熱面積為： Ac=114 2m 換熱器的傳熱面積為： ????? mCP tK QA （ 121） 故本次設(shè)計(jì)的面積裕度計(jì)算為： ??? P pc A AA? （ 122） 所得結(jié)果 在 之間，屬于合理范圍。 (1)殼程流體的進(jìn)出口接管 : 接管水的流速為： 1 2u? m/s， 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 殼程的體積流量： 1V =50000/= 2m /h 111 ?????? uVd ? m （ 110） 則圓整后可取管徑的規(guī)格大小為 6*95? mm。 管中心距的長度是： 2262 ??? tS mm 各程相近管的管心距為 44 mm。 單程管程所需要的管子的數(shù)目根據(jù)下面的公式： 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 220 ???? ??? ii SdU Wn ?? 根 （ 15） 需要換熱管長度為： mdn Al c 114000 ????? ? （ 16） 查找換熱器設(shè)計(jì)手冊，考慮到此次設(shè)計(jì)換熱 器的管程數(shù)目確定換熱管長度規(guī)格為 l =。故本次設(shè)計(jì)初選取 iu =30m/s。綜合確定本次 設(shè)計(jì)選用的換熱管規(guī)格為：規(guī)格 ? 25mm 的碳鋼鋼管。 tT ttPtt TTR ???????? 熱流體的溫降冷流體的溫升冷流體的溫升熱流體的溫降 求得 R=9， P=，查得溫度校正系數(shù) ? = ? ， 1mm tt ??? 故選擇單殼程單管。 流體基本參數(shù)的確定 流體的定性溫度是流體進(jìn)出口溫度的 平均溫度。 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 綜合以上的考慮因素及 U 型管換熱器本身的優(yōu)缺點(diǎn)，針對容易結(jié)垢造成管堵塞的流體本人認(rèn)為應(yīng)走殼程。這樣既能節(jié)約耐腐蝕材料的使用量，從而減少換熱器的設(shè)計(jì)成本。 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 第 1 章 U 型管式換熱器的工藝計(jì)算 換熱器設(shè)計(jì)任務(wù)和設(shè)計(jì)前提 設(shè)計(jì)任務(wù) U型管式換熱器設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)前提 以下面設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)為例： 被冷卻的流體：混合熱空氣 進(jìn)口溫度 : T1 =140℃ 出口溫度 : T2 =50℃ 設(shè)計(jì)壓力： 冷卻的介質(zhì)類型：循環(huán)冷卻水 冷卻水的用量： 50000Kg/h 進(jìn)口溫度： t 1 =40℃ 出口溫度： t 2 =50℃ 設(shè)計(jì)壓力： 設(shè)計(jì)步驟 設(shè)計(jì)方案確定 ： U 型管式換熱器 因素來考慮并最終確認(rèn)流體在換熱器管腔內(nèi)的流動(dòng)路徑： (1)對那些容易造成換熱器堵塞的流體，要避免走不容易清洗的管腔。這樣不僅 可省下因查找公式浪費(fèi)的時(shí)間，也能更加準(zhǔn)確快速對計(jì)算結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)算，提高其準(zhǔn)確性。一般地，對于 U 形管式換熱器的常規(guī)設(shè)計(jì)中，大部分都是一些重復(fù)的計(jì)算，這樣不僅浪費(fèi)很多時(shí)間；而且最壞的情況就是在最后的階段我們求得的結(jié)果也不一定是正確的，到頭來一場空。 通過查閱資料得知在現(xiàn)階段各國的換熱器水平都有了很快速的進(jìn)步和發(fā)展，且 此類換熱器的研究方向主要集中將傳熱系數(shù)提高、傳熱面積的適當(dāng)增加、將傳熱溫差適當(dāng)?shù)厣呷齻€(gè)方面來提高強(qiáng)化傳熱。另外管子本身的 U 形存在使管板的中心結(jié)構(gòu)有不小的空隙，從而相應(yīng)地降低面積及空間利用率； U 型管式換熱器的內(nèi)層管子報(bào)廢率高等。它在結(jié)構(gòu)上有簡單、密封好、承壓能力強(qiáng)等特點(diǎn)。 U 形管式換熱器 結(jié)構(gòu)緊湊，占用面積少，便于設(shè)計(jì)且運(yùn)行操作起來十分便捷；換熱性能好，熱媒出口溫度低，熱能利用率高，節(jié)能效果好 。 U 型管式換熱器屬于管殼式換熱器的范疇，管殼式換熱器的應(yīng)用非常的廣泛。 structure calculation process are selection of heat transfer tube type and heat transfer tube arrangement, the shell diameter calculation and selection, calculation of the calculations of flow plate selection, takeover and other accessories selection. Then to calculate the structure for this process as a basis for the design, the use of visual basic structure is clear and clear structured program design concept, to design a kind of changing the initial conditions that can be a key list of U type tube for heat exchanger design and calculation results of software. Using software to analyze and check the force range of the key ponents of the design of the tube type heat exchange. KEY WORDS: heat exchanger， Utube， Process calculation， Visual Basic， 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） I 目 錄 前 言 ....................................................................................................... 1 第 1 章 U 型管式換熱器的工藝計(jì)算 ................................................... 2 換熱器設(shè)計(jì)任務(wù)和設(shè)計(jì)前提 ................................................... 2 設(shè)計(jì)任務(wù) .......................................................................... 2 設(shè)計(jì)前提 .......................................................................... 2 設(shè)計(jì)步驟 .................................................................................... 2 設(shè)計(jì)方案的確定 ............................................................. 2 流體基本參數(shù)的確定 ..................................................... 3 U 型管式換熱器的設(shè)計(jì)計(jì)算過程 ............................................ 3 熱流量的計(jì)算 ................................................................. 3 平均溫度差的計(jì)算 ......................................................... 4 根據(jù)熱流量估算換熱面積 ............................................. 4 工藝結(jié)構(gòu)尺寸的確定 ..................................................... 4 換熱器的校核 ................................................................. 6 壁溫核算 .......................................................................... 8 各部分流體阻力的計(jì)算 ................................................. 8 第 2 章 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與選取 .......................................................................10 換熱管束 ............................................................................