【正文】 此在高溫、高壓和大型裝置上多采用列管式換熱器。折流擋板不僅可防止流體短路、增加流體流速，還迫使流體按規(guī)定路徑多次錯流通過管束，使湍流程度大為增加。若兩流體溫差較大（ 50℃以上）時，就可能由于熱應(yīng)力而引起設(shè)備的變形，甚至彎曲或破裂，因此必須考慮這種熱膨脹的影響。以下根據(jù)本次的設(shè)計要求，介紹幾種常見的列管式換熱器。固定管辦事?lián)Q熱器的兩端和殼體連為一體，管子則固定于管板上，它的結(jié)余構(gòu)簡單；在相同的殼體直徑內(nèi)，排管最多， 7 比較緊湊；由于這種結(jié)構(gòu)式殼測清洗 困難，所以殼程宜用于不易結(jié)垢和清潔的流體。 ? U 型管換熱器 U 型管換熱器結(jié)構(gòu)特點是只有一塊管板，換熱管為 U 型，管子的兩端固定在同一塊管板上，其管程至少為兩程。 U 型管式換熱器的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，只有一塊管板，密封面少，運行可靠；管束可以抽出，管間清洗方便。此外，其造價比管定管板式高 10%左右。其結(jié)構(gòu)特點是兩端管板之一不與外科固定連接，可在殼體內(nèi)沿軸向自由伸縮，該端稱為浮頭。其缺點是結(jié)構(gòu)較復雜，用材量大，造價高；浮頭蓋與浮動管板間若密封不嚴，易發(fā)生泄漏，造成兩種介質(zhì)的混合。其特點是管板只有一端與殼體 9 固定連接，另一端采用填料函密封。填料函式換熱器的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)較浮頭式換熱器簡單，制造方便，耗材少，造價也比浮頭式的低；管束可以從殼體內(nèi)抽出，管內(nèi)管間均能進行清洗，維修方便。 第二章、確定設(shè)計方案 選擇換熱器的類型 兩流體溫度的變化情況：熱流體進口溫度 84℃ ，出口溫度 48℃；冷流體進口溫度 26℃，出口溫度 40℃，估計該換熱器的管壁溫度和殼體溫度之差較大，因此初步確定選用浮頭式換熱器。 流動空間及流速的確定 考慮到醋酸腐蝕性，所以醋酸走管程，水走殼 程。 第三章、 物性數(shù)據(jù)的確定 定型溫度的計算 已知條件 : 醋酸： T1 = 84℃ ， T2 =48℃ 水 : t1 = 26℃ , t2 = 40℃ 定性溫度：對于一般氣體和水等低黏度流體，其定性溫度可取流體進出口溫度的平均值。 T = T1+T22 =84+482 = 66℃ t = t1+t22 = 26+402 = 33℃ 11 醋酸的物性參數(shù) 當 T=66℃時，醋酸的各項參數(shù)如下 ： 密度 ρ = 定壓比熱容 Cp = (kg?K) 粘度 μ = ?s 熱導率 λ = ?m?1 ?K?1 水的物性參數(shù) 當 t=33℃時，水的各項參數(shù)如下： 密度 ρ = 定壓比熱容 Cp = (kg?K) 粘度 μ = ? s 熱導率 λ = ?m?1 ?K?1 第四章、估算傳熱面積 熱流量 已知條件：醋酸處理量 104t/a 1 = 104103330243600= Q = 1cp1（ T1?T2) 12 = (84?48) = 105W 平均傳熱溫差 按照逆流傳熱，可得 ?t 逆 = ?t1??t2ln?t1?t2= 44?22ln4422= ℃ R= T1?T2t2 ?t1= 84?4840?26= P = t2?t1T1?t1= 40?2684?26 = 暫且按照單殼程，多管程計算， 根據(jù)課本《化工原理》第三版 圖 4—25可查溫度校正系數(shù) Ψ = Δ t = ψ ?t 逆 = = ℃ 冷卻水用量 Q = 1cp1（ T1?T2) = 2cp2（ t2?t1) 代入數(shù)據(jù)可求 2 = 估算傳熱面積 為求得傳熱面積 A，需先求出傳熱系數(shù) K，而 K 值又與給熱系數(shù)、污垢熱阻等有關(guān)。參考《化工原理》第三版 表 4— 7，初選總傳熱系數(shù) K估 = 300W?m?2 ?K?1 13 A估 = QK估 ?t = 105300 = 2 第五章、工藝結(jié)構(gòu)尺寸 管徑和管內(nèi)流速 選用 ?19mm2傳熱管（不銹鋼），取管內(nèi)流速 ui = 。根據(jù)本設(shè)計實際情況，采用標準設(shè)計，現(xiàn)取傳熱管長 l=，則該換熱器的管程數(shù)為 : Np = Ll = = 取 管程 Np = 4 14 傳熱管總根數(shù)： N = 364= 144(根 ) 傳熱管排列和分程方法 采用組合排列法 ,即每程內(nèi)均按正三角形排列 ,隔板兩側(cè)采用正方形排列。取管板利用率η = ，則殼體內(nèi)徑為 : D =√Nη = 24√ = 標準換熱管的選擇 換熱管的選型匯總 根據(jù)以上的計算可以得到如下的計算結(jié)果： 15 通過查表，可以發(fā)現(xiàn)下面的結(jié)構(gòu)尺寸的換熱器和所需的比較接近，故而選擇該種換熱器： 綜合各項參數(shù)，選擇型號為 Ⅱ 的換熱器 。 接管 殼程流體進出口接管： 取接管內(nèi) 循環(huán)水 流速為 u =， 則接管的內(nèi)徑為： d= √4Vπ u=√ = 管程流體進出口接管：取接管內(nèi) 醋酸流速 u =，則接管內(nèi)徑為： d = √4Vπ u= √410?3 = 17 第六章、換熱器校核 熱流量核算 殼程對流 傳熱系數(shù) 對圓缺形折流板，可采用喬恩公式： α 0 = e( μμw) 當量直徑 ， 由正三角形排列得 de =4(√32 a2?π4 d02)π d0 =4(√32 ?π4 ) = 殼程流通截面積： A0 = BD(1?d0a )= (1?)= 殼程流體流速及其雷諾數(shù)分別為 : u0 = vA0= = Re0 = deu0ρμ = 10?3 = 普朗特準數(shù)： Pr = cpμλ = 103 10?3 = 粘度校正 ( μμw) ≈ 1 Α 0 =