【正文】 裝和檢修的方便程度；使用壽命和可靠性等。在換熱器中，應用最多的是管殼式（列管式）換熱器，它是工業(yè)過程熱量傳遞中應用最廣泛的一種換熱器。本次課程設計是根據(jù)生產(chǎn)任務要求確定選用換熱器的傳熱面積，管子規(guī)格和排列方式，管程數(shù)和管殼數(shù)以及折流擋板，進而確定換熱器的其他尺寸或選擇換熱器的型號。 固定管板式換熱器(代號G)優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、能承受較高的壓力，造價低，管程清洗方便，管子損壞時易于堵塞或更換；缺點：管束與殼體的壁溫或材料的線膨脹系數(shù)相差較大時，殼體和管束中將產(chǎn)生較大的熱應力；這種換熱器適用于殼層介質(zhì)清潔且不易結(jié)垢、并能進行清洗、管程與殼程兩側(cè)溫差不大或者溫差較大但殼層壓力不高的場合。這種換熱器適用于殼體和管束之間壁溫差較大或殼程介質(zhì)易結(jié)垢的 場合。當殼體與U形換選擇依據(jù)來自于夏清，陳常貴主編《化工原理》，天津，天津大學出版社，2008，第279頁。缺點：由于受到管曲率半徑的限制，其換熱管排布較少，管束最內(nèi)層管間距較大，管板的利用率較低，殼程流體易形成短路，對傳熱不利。這種換熱器適用于管、殼壁溫差較大或殼程介質(zhì)易結(jié)垢需要清洗、又不適宜采用浮頭式和固定管板式的場合。 滑動管板式換熱器優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單，造價低廉，必要時可在管箱增設隔板，強化傳熱。 流體流動通道的選擇依據(jù)不清潔或易結(jié)垢的流體，宜走容易清洗的一側(cè)。腐蝕性流體宜走管程，以免殼體和管束同時被腐蝕。為增大對流傳熱系數(shù)，需要提高流速的流體的宜走管程，因管程流通截面積一般比殼程的小，且做成多管程也教容易。兩流體溫差較大時，對于固定管板式換熱器，宜將對流傳熱系數(shù)大的流體走殼程，以減小管壁與殼體的溫差，減小熱應力。需要冷卻的流體宜走殼程，以減小冷卻劑用量。粘度大或流量小的流體宜走殼程，因由折流擋板的作用 ，在低Re數(shù)下（Re100）即可達到湍流。 換熱器結(jié)構(gòu)的計算 熱負荷Q的計算......................（21)式中：——流體的質(zhì)量流量，kg/s； ——流體的平均比定壓熱容，J/(kg.℃)T——熱流體的溫度，℃t——冷流體的溫度，℃下標1和2分別表示換熱器的進口和出口。公式26,27來源于夏清，陳常貴主編《化工原理》，天津，天津大學出版社，2008，第231頁。錯、折流的平均溫度：式中 ——按逆流情況求的對數(shù)平均溫差，℃； ——溫差矯正系數(shù)， =f（P，R）...................（26）...........................（27）表21數(shù)據(jù)來源于夏清，陳常貴主編《化工原理》，天津，天津大學出版社，2008，第229頁。 K值的經(jīng)驗數(shù)據(jù)估算K值需要對其進行估記，常見的流體的K值如下表21：K值經(jīng)驗數(shù)據(jù)表21冷流體熱流體傳熱系數(shù)K值/ W/(℃)水水蒸氣冷凝14204250水氣體17280水水8501700水低沸點烴類冷凝4551140水有機溶劑115340根據(jù)上表21查得的K的經(jīng)驗值K估估算出換熱器的面積A估： 由 得.........................................（28） 管子初選管數(shù).............................................（29） 管長............................................（210）管程............................................（211）公式212,213來源于夏清，陳常貴主編《化工原理》，天津，天津大學出版社，2008，第248頁。應用范圍：Re10 000,Pr=,管長與管徑之比，若可由 上式算出乘以特征尺寸：管內(nèi)徑定性溫度：取流體進、出口溫度的算數(shù)平均值。公式214,215來源于夏清，陳常貴主編《化工原理》，天津，天津大學出版社，2008，第257頁。當流體被加熱時=；液體被冷卻時，取=。 定性溫度：除按壁溫取值外，均取流體進、出口溫度的算術(shù)平均值。定性溫度：除按壁溫取值外，均取流體進、出口溫度的算術(shù)平均值。公式216,217,218來源于夏清，陳常貴主編《化工原理》，天津，天津大學出版社，2008，第257頁。當 Re2000時，膜層內(nèi)為湍流，則.........................（217）特征尺寸：l取垂直管或板的高度，定性溫度和其余物性參表22數(shù)據(jù)來源于周濤主編《化工原理》，北京，科學出版社，第114頁。冷凝液的液膜流動有層流和湍流之分，故在計算傳熱系數(shù)時應首先假設液膜的流動類型，求出后，需要計算Re數(shù)，檢驗是否在所假設的流型范圍。某些情況下，污垢熱阻是總傳熱系數(shù)的控制因素。污垢的熱阻主要決定于它的導熱系數(shù)和垢層厚度。以下為污垢熱阻的經(jīng)驗值表： 污垢熱阻經(jīng)驗值表22流體污垢熱阻/（104m2)自來水，軟化鍋爐水硬水河水蒸餾水空氣溶劑蒸氣，天然氣，焦爐氣有機化合物氣體水蒸氣（優(yōu)質(zhì)，不含油）水蒸氣（劣質(zhì)，不含油）公式219來源于夏清，陳常貴主編《化工原理》，天津，天津大學出版社，2008，第227頁。 計算所得需要面積 面積裕量的計算面積裕量=列管式換熱器的設計必須滿足工藝上提出的壓強降要求。；——管程數(shù)；——串聯(lián)的殼程數(shù)。式計算一般情況下，換熱器進、出口阻力可忽略不計。當殼程裝上折流擋板后，流體在其中作曲折流動，殼程壓強降的計算方法有Bell法、Kern法和Esso法等。對管子三角形排 。其中常用換熱管規(guī)格有，換熱管管上的排列方式有正方形直列、正方形錯列、三角形直列、三角形錯列和同心圓排列。每程內(nèi)都采用正三角形排列，而在各程之間采用正方形排列方式。管板與管子之間可以采用焊接或者脹接；管板與殼體的連接有可拆連接和不可拆連接兩種。封頭和管箱位于殼體兩端，其作用時控制及分配管程流體。 殼體是一個圓筒形的容器，殼壁上焊有接管，供殼程流體進入和排出之用。本次設計采用單殼程，多管程。漢族要有圓缺型、環(huán)盤型和孔流型。在殼程進口接管處常裝有防沖擋板，或稱緩沖板，它可防止進口流體直接沖擊管束而造成管子的侵蝕和管束震動，還有使流體沿管束均勻分布的作用。常見的可拆結(jié)構(gòu)有法蘭連接、螺紋連接和插套連接。法蘭連接分容器法蘭連接和管法蘭連接。二是拉桿與折流板點焊結(jié)構(gòu)，適用于外徑小于或等于14mm的管束。當然，最后還要考慮材料的經(jīng)濟合理性。至于材料的制造工藝性能，是與換熱器的具體結(jié)構(gòu)有著密切關(guān)系。 碳鋼 價格低，強度較高，對堿性介質(zhì)的化學腐蝕比較穩(wěn)定，很容易被酸腐蝕，在無耐腐蝕性要求的環(huán)境中應用時合理的。 不銹鋼奧氏體系不銹鋼以1Cr18Ni9為代表，它是標準的188奧氏體不銹鋼，有穩(wěn)定的奧氏體組織，具有良好的耐腐蝕性和冷加工性能。第3章 換熱器的具體計算因為蒸汽冷凝宜走殼程，以利于散熱、排出冷凝液