【正文】 殼壁間溫差較大，或易于腐蝕和易于結(jié)垢的場合；管束的膨脹不變殼體約束，因而當兩種換熱器介質(zhì)的溫差大時，不會因管束與殼體的熱膨脹量的不同而產(chǎn)生溫差應力。圖3 .浮頭式列管換熱器1—管程隔板；2—殼程隔板；3—浮頭（3）．填料函式換熱器填料函式換熱器也只有一端與殼體固定，另一端采用填料函密封。但填料函易泄露，故殼程壓力不宜過高，也不宜用于易揮發(fā)、易燃、易爆、有毒的場合。管程至少為兩程，管束可以抽出清洗，管子可以自由膨脹。優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，質(zhì)量輕，適用于高溫高壓條件。但制造麻煩，且小管易結(jié)垢，不易機械清洗。目前我國列管式換熱器系列標準中，所采用的無縫鋼管規(guī)格多為19mm2mm和25mm。管子在管板上的固定，原則是必須保證管子和管板連接牢固，不能在連接處產(chǎn)生泄漏，否則會給操作帶來嚴重故障。脹接法是用脹管器擠壓伸人管板孔中的管子端部，使管端發(fā)生塑性變形，管板孔同時產(chǎn)生彈性變形。采用脹接時，管板硬度應比管端高，這樣可免除在脹接時管板孔產(chǎn)生塑性變形，影響脹接的緊密性。如果溫度高，管子和管板會產(chǎn)生蠕變，脹接應力松弛而引起連接處泄漏。當溫度高于300℃ Pa時，一般多采用焊接法。但焊接法由于焊接接頭處的熱應力，可能會造成應力腐蝕和破裂，同時管板孔與管子間存在間隙。等邊三角形排列較緊湊，管外流體湍動程度高，傳熱分系數(shù)大；正方形排列管外清潔方便。管板與殼體的連接方法與換熱器的形式有關。對浮頭式、U形管式換熱器，由于管束要從殼體中抽出，故常用可拆連接方式，即把管板夾于殼體法蘭與頂蓋法蘭之間，用螺栓緊固，必要時卸下頂蓋就可把管板連同管束從殼體中抽出。另外折流擋板對換熱管束還起著支撐作用，可防止管子的變形。折流擋板形式較多，主要有兩種，一種是橫向折流擋板，殼程流體橫向流動；另一種是縱向折流擋板，殼程流體平行流過管束。方形用于直徑小(一般小于300mm)的殼體，圓形用于大直徑的殼體。②導流筒在殼程流體進、出口和管板間必存在一段流體不能流動的空間(死角)，這顯然對傳熱不利。③放氣孔、排液孔在換熱器的殼體上常安裝放氣孔和排液孔，以排出不凝氣體和冷凝液體。但當工藝上無折流擋板的要求，例如冷凝器，而管子又比較細長時，應設置一定數(shù)量的支撐板，以便于安裝管子和防止管子變形。導流筒由于是將流體導至管板處才進入管束間，所以對流體流入殼程時也起著緩沖作用。換熱器的其它零部件還有殼體、接管、膨脹節(jié)、支座、法蘭和法蘭蓋等。變換氣的體積流量為21000標準m3/h，其他有關參數(shù)如下表。準備工作查閱資料、手冊等有關物性數(shù)據(jù)。輔助設備的選型和計算包括輔助設備的主要工藝尺寸計算和設備型號規(guī)格的選定。工藝流程簡圖的繪制包括物料流向以及化工參數(shù)測量點的標注。編寫設計說明書包括以下幾項：（1）封面：（課程設計題目、班級、姓名、指導教師、時間）；（2）目錄；（3）設計任務書；（4）設計計算與說明；設計方案的說明和論證；設計數(shù)據(jù)匯總；（5）工藝流程示意圖；對設計的評述及有關問題的討論；（6）參考文獻。選擇冷卻水，入口溫度25℃，出口溫度46℃。且考慮冬季操作時，其進口溫度會降低，估計所需換熱器的管壁溫度和殼體溫度之差較大，需考慮熱膨脹的影響，相應地進行熱膨脹的補償，故而初步確定選用帶有膨脹節(jié)的固定管板式換熱器。但流速增加使流體阻力增加，動力消耗增多。一般流體盡可能使Re104 ,粘度高的流體常按滯流設計。①滿足生產(chǎn)工藝要求所選用的換熱器，一定要能完成換熱任務(或稱熱負荷)。它的具體數(shù)值，可由流體熱流量平衡方程，即冷流體的吸熱速率或熱流體的放熱速率來計算。所以，所選用的換熱器能否滿足工藝要求，取決于它的換熱能力。它的具體數(shù)值，可由總傳熱速率方程(Q=KA)來計算。 在機械強度，抗蝕、耐壓能力等方面，所選用的換熱器都應滿足工藝要求。④保證生產(chǎn)安全在工藝流程和操作中，若有爆炸、燃燒、中毒等危險性，則要考慮必要的安全措施。水的定性溫度取進出口溫度的平均值，tm2=℃查物性表水通過初步計算得知在變換氣的體積流量為20000標準m3/h時，無法設計出符合工業(yè)生產(chǎn)標準的換熱器，所以采取分流的形式將總流量等量分流，即10500m3/h進行設計計算。如下工藝圖所示：（1）熱負荷及冷卻介質(zhì)消耗量計算標準狀況下變換氣密度： 變換氣質(zhì)量流量： 熱負荷：冷卻水消耗量：（2）計算平均溫差，并確定管程數(shù)先取逆流流向，先按單殼程單管程考慮，計算出平均溫度差有關參數(shù) 根據(jù)R、P值查溫度校正系數(shù)圖（a）單殼程（參見天津大學出版社《化工原理（第二版上冊）》227頁）可查得=，可見用單殼程單管程合適。（2）換熱管數(shù)量及長度的確定管數(shù)根管長按商品管長系列規(guī)格，取去管長（3）管子排列方式及管子與管板的連接方式的選定管子的排列方式，采用正三角形排列；管子與管板的連接方式，采用焊接法。如在六邊形各邊加8根管，總共排出265根，除去6根拉桿位置，實際排出259根。（6）計算實際傳熱面積（7）折流板直徑數(shù)量及有關尺寸確定，因此折流板直徑切去弓形高度折流板數(shù)量取折流板間距，那么取整得 塊折流板實際間距折流板的最大無支撐間距換熱管外徑（mm）141619253238最大無支撐間距(mm)110013001500185022002500由上表可知最大無支撐間距為1850mm折流板的厚度可由下表得出：(參考文獻：化工設備設計手冊 朱有庭，曲文海主編)公稱直徑DN（mm）換熱管無支撐跨距300300~600600~900900~12001200~15001500折流板的最小厚度(mm)40034581010400~700456101012700~900568101216900~15006810121616由上表知折流板的厚度取12mm。根據(jù)GB/T 81632008流體輸送用無縫鋼管，采用的定距管。（10）列出所設計換熱器的結(jié)構(gòu)基本參數(shù)根據(jù)以上計算得出如下結(jié)果 外殼直徑： 換熱面積： S=55換熱管數(shù)量： 259根管長： 3000mm管子規(guī)格： （鋼管）管中心距： t=32mm 管子排列方式： 正三角形排列管程數(shù)∶ 1殼程數(shù)： 1折流板數(shù)： 折流板間距： h=290mm拉桿數(shù)量： 6拉桿直徑： φ12mm定距管： 與換熱管相同規(guī)格通過管板中心的管子數(shù)： nc=17通過查表，可以發(fā)現(xiàn)下