【正文】 在換熱器兩端的溫度，選擇列管換熱器的型式。 (4)根據(jù)傳熱任務計算熱負荷。再計算總傳熱系數(shù)K計。 (6)通過化工工藝計算，由總傳熱速率方程Q=KSΔtm初步算出傳熱面積S，并確定換熱器的基本尺寸按系列標準選擇設備規(guī)格。以上設計過程還要牽涉到大量公式，其具體計算式子可以參考文獻[1]。由于兩流體的溫度不同，所以使管束和殼體的溫度也不一樣，因此它們的熱膨脹程度也有差別。因此它們的熱膨脹程度也有差別。根據(jù)采取熱補償方法的不同，列管換熱器可分為以下幾種主要型式：(1)固定管板式。當兩流體的溫度差較大時，應考慮熱補償。此法適用于兩流體溫度差小于120℃殼程壓力小于60MPa的場合。U形管換熱器每根管子都彎成U形，管子兩端均固定在同一管板上，因此每根管子可以自由伸縮，從而解決補償問題。其主要缺點是管程清洗比較困難；且因管子需一定的彎曲半徑，管板利用率較差。浮頭式換熱器兩端管板中有一端不與外殼固定連接，該端稱為浮頭，這樣當管束和殼體因溫度差較大而熱膨脹不同時，管束連同浮頭就可在殼體內自由伸縮，而與外殼無關，從而解決熱補償問題。所以浮頭式換熱器應用較為普遍，但結構比較復雜。 本設計所需要的換熱器用循環(huán)冷卻水冷卻，冬季操作時進口溫度會降低，考慮到這一因素，估計該換熱器的管壁溫和殼體壁溫之差較大，當兩流體的溫度差較大時，可以選用U型管換熱器。故本次設計初步確定選用U型管換熱器。 列管式換熱器的選用步驟：哪一種流體流經換熱器的管程，哪一種流體流經殼程，下列各點可供選擇時參考(以固定管板式換熱器為例)。 (2)腐蝕性的流體宜走管內，以免殼體和管子同時受腐蝕，而且管子也便于清洗和檢修。 (4)被冷卻的流體宜走管間，可利用外殼向外的散熱作用，以增強冷卻效果。 (6)粘度大的液體或流量較小的流體，宜走管間，因流體在有折流擋板的殼程流動時，由于流速和流向的不斷改變，在低Re(Re100)下即可達到湍流，以提高對流傳熱系數(shù)。 本設計以油和循環(huán)冷卻水作為傳熱媒介，水走管內，油走殼程，因為水的壓強高、循環(huán)冷卻水較易結垢、需要提高流速。 流體流速的選擇 增加流體在換熱器中的流速，將加大對流傳熱系數(shù)，減少污垢在管子表面上沉積的可能性，即降低了污垢熱阻，使總傳熱系數(shù)增大，從而可減小換熱器的傳熱面積。所以適宜的流速要通過經濟衡算才能定出。管子太長不易清洗，單程變?yōu)槎喑淌蛊骄鶞囟炔钕陆怠? 流體兩端溫度的確定 若換熱器中冷熱流體的溫度都由工藝條件所規(guī)定，就不存在確定流體兩端溫度的問題。例如用冷水冷卻某熱流體，冷水的進口溫度可以根據(jù)當?shù)氐臍鉁貤l件作出估計，而換熱器出口的冷水溫度，便需要根據(jù)經濟衡算來決定。兩者是相互矛盾的。 管子的規(guī)格和排列方法 (1)選擇管徑時，應盡可能使流速高些，但一般不應超過前面介紹的流速范圍。我國目前試用的列管式換熱器系列標準中僅有252mm兩種規(guī)格的管子。 (2)管長的選擇是以清洗方便及合理使用管材為原則。一般出廠的標準鋼管長為6m，、此外，管長和殼徑應相適應，一般取L/D為4～6(對直徑小的換熱器可大些)。 (3)如前所述，管子在管板上的排列方法有等邊三角形、正方形直列和正方形錯列等。正方形直列排列的優(yōu)點是便于清洗列管的外壁，適用于殼程流體易產生污垢的場合；但其對流傳熱系數(shù)較正三角排列時為低。 本設計選用等邊三角行排列，水對管子的腐蝕程度不高，相對于氣體，液體為媒介的換熱器更重要的是傳熱系數(shù)高。通常，脹管法取t=(～)do，且相鄰兩管外壁間距不應小于6mm，即t≥(d+6)。(5)管程和殼程數(shù)的確定。為了提高管內流速，可采用多管程。列管式換熱器的系列標準中管程數(shù)有4和6程等四種?？紤]到選用管子直徑小，為了不影響達到換熱要求，本設計選用2程。根據(jù)計算出的實際管數(shù)、管徑、管中心距及管子的排列方法等，一般在初步設計時，可先分別選定兩流體的流速，然后計算所需的管程和殼程的流通截面積，于系列標準中查出外殼的直徑。 材料選用 列管換熱器的材料應根據(jù)操作壓強、溫度及流體的腐蝕性等來選用。同時具有耐熱性、高強度及耐腐蝕性的材料是很少的。不銹鋼和有色金屬雖然抗腐蝕性能好，但價格高且較稀缺，應盡量少用。碳鋼優(yōu)勢在于價格便宜，本設計允許壓降不大于105Pa，參照GB151—1999，碳鋼完全可以承受。 二、確定物性數(shù)據(jù) （1）定性溫度：可取流體進口溫度的平均值。 （2）大豆油在90℃下的有關物性數(shù)據(jù)如下： 密度：　　 ρo= kg/m3定壓比熱容：　　 cpo=(kg℃)粘度：　　 μo= Pa℃) 導熱系數(shù)：　　 λi= W/(ms三、計算總傳熱系數(shù) ：Qo =m0CpoΔto=13000(13340)=106 kJ/h=689(kW)2．平均傳熱溫差： △tm===(℃)3．冷卻水用量 ：Wi ===59415(kg/h)4．總傳熱系數(shù)K：管程傳熱系數(shù) ：Re===16509Pri===αi==(16509) ( ) = 3196W/(m2℃/W , Rso=℃) ==206 W/(m五、工藝結構尺寸1．管徑和管內流速：選用ф25(碳鋼)，取管內流速ui=2．管程數(shù)和傳熱管數(shù)：依據(jù)傳熱管內徑和流速確定單程傳熱管數(shù)：ns===≈88(根) 按單程管計算，所需的傳熱管長度為L===15(m) 按U型管的設計方案，應該是二管程，所以有l(wèi)= L/N=15/2= （1） U型管彎管段的彎曲半徑： U型管彎管段的彎曲半徑R應不小于兩倍的換熱管外徑，常用換熱器的最小彎曲半 徑Rmin 可按GB1511999選取，當d=25mm時，取Rmin =50mm （2）換熱管的材料根據(jù)國家標準選取 ，管子的選用參照GB151—1999選擇 ，查得