【正文】 ......................................... 34 管束 的組裝 ............................................................................ 34 換熱器的組裝 ......................................................................... 34 壓力試驗(yàn) ................................................................................ 35 換熱器的安裝與維護(hù) ...................................................................... 35 安裝 ......................................................................................... 35 維護(hù) ......................................................................................... 35 結(jié)束語 ......................................................................................................... 36 參考文獻(xiàn) ..................................................................................................... 37 6 緒論 能源是當(dāng)前人類面臨的重要問題之一，能源開發(fā)及轉(zhuǎn)換利用已成為各國的重要課題，而換熱器是能源利用過程中必 不可少的設(shè)備，幾乎一切工業(yè)領(lǐng)域都要使用，化工、冶金、動(dòng)力、交通、航空與航天等部門應(yīng)用尤為廣泛。 近年來隨著節(jié)能技術(shù)的發(fā)展，應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大，利用換熱器進(jìn)行高溫和低溫?zé)崮芑厥諑砹孙@著的經(jīng)濟(jì)效益。近年來盡管 列 管式換熱器也受到了新型換熱器的挑戰(zhàn) ,但由于 它 具有結(jié)構(gòu)簡單、牢固、操作彈性大、應(yīng)用材料廣等優(yōu)點(diǎn) ,列管式換熱器目前仍是化工、石油和石化行業(yè)中使用的主要類型換熱器 ,尤其在高溫、高壓和大型換熱設(shè)備中仍占有絕對優(yōu)勢。 列管式換熱器 是由一個(gè)圓筒形殼體及其內(nèi)部的管束組成。殼體內(nèi)設(shè)有折流板，以引導(dǎo)流體的流動(dòng)并支承管子。 列管式換熱器共有三種 結(jié)構(gòu)型式 :固定管板式、浮頭式和 U 形管式。固定管板式換熱器的殼程清洗困難，適應(yīng)熱膨脹能力差 ，決定了固定管板式換熱器適用于換熱介質(zhì)清潔，殼程壓力不高，換熱介質(zhì)溫差不大的場合。 Ｕ形管式換熱器是管殼式換熱器的一種 ,它由管板、殼體、管束等零部件組成。Ｕ形管換熱器只有一塊管板 ,熱補(bǔ)償 性能好、承壓能力較強(qiáng) ,適用于高溫、高壓工況下操作。在換熱器中至少要有兩種溫度不同的流體，一種流體溫度高，放熱；另一種流體溫度低，吸熱。 化工、石油、動(dòng)力、食品等行業(yè)中廣泛使用各種換熱器，它們是上述這些行業(yè)的通用設(shè)備，占有十分重要的地位。為緩和能源緊張的狀況，世界各 國競相采取節(jié)能措施，大力發(fā)展節(jié)能技術(shù)，已成為當(dāng)前工業(yè)生產(chǎn)和人民生活中一個(gè)重要課題。 本次課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容是 U 型管換熱器，屬管殼式（列管式）換熱器，其設(shè)計(jì)分析包括熱力設(shè)計(jì)、流動(dòng)設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及強(qiáng)度設(shè)計(jì)。其缺點(diǎn) 是管子內(nèi)壁清洗困難，管子更換困難，管板上排列的管子少。換熱器管程與殼程的溫度差，換熱器的熱負(fù)荷，檢修清洗的要求等因素決定采用哪一類的列管式換熱器。 換熱器材料選擇 在進(jìn)行換熱器設(shè)計(jì)時(shí)，對換熱器各種零部件的材料，應(yīng)根據(jù)設(shè)備的操作壓力、操作溫度、流體的腐蝕性能以及對材料的制造工藝性能等的要求來選取。一般為了滿足設(shè)備的操作壓力和操作溫度，即從設(shè)備的 8 強(qiáng)度或剛度的角度來考慮，是比較容易達(dá)到的，但對于材料的耐腐蝕性能，有時(shí)往往成為一個(gè)復(fù)雜的問題。至于材料的制造工藝性能，是與換熱器的具體結(jié)構(gòu)有著密切的關(guān)系。 換熱器的目的是為了傳熱，經(jīng)常與腐蝕性介質(zhì)接觸的換熱表面積很大，為了 保護(hù)金屬部受腐蝕，最根本的方法是選擇耐腐蝕的金屬或非金屬材料。 換熱器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 管殼式換熱器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，必須考慮許多因素，如材料、壓力、溫度、比溫差、結(jié)垢情況、流體的性質(zhì)以及檢修與清理等等來選擇一些適合的結(jié)構(gòu)型式。在工程設(shè)計(jì)中，除盡量選用定型系列產(chǎn)品外，也常按其特定的條件進(jìn)行設(shè)計(jì)，以滿 足工藝上的需要。 U形管的彎管部分曲率不通，管子長度不一。 U 型管式換熱器，使用在壓力較高的情況下，在彎管段的壁厚要加厚，以彌補(bǔ)彎管后管壁的減薄?？v向隔板是一矩形平板，安裝在平行于傳熱管方向（縱向隔板按工藝要求決定）以 增加殼側(cè)介質(zhì)流速。 =180 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 =80℃ 殼程工作壓力 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 =20186。 =70186。 = MPa 2. 定性溫度及物性參數(shù) 管程冷水定性溫度 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 管程冷水密度查物性表得 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 管程冷水比熱查物性表得 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 186。 =!未找到引用源。 =? 10175。 s 管程冷水普朗特?cái)?shù)查物性表得 Pr2= 殼程機(jī)油定性溫度 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 =!未找到引用源。 = 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 =!未找到引用源。 =? 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 s 殼程機(jī)油的普朗特?cái)?shù)查物性表 Pr1= 3. 傳熱量與冷水流量 取定換熱效率為 η= 則設(shè)計(jì)傳熱量 : 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 （ W） 則加熱水流量： 4. 有效平均溫差 逆流平均溫差 參數(shù) p： 參數(shù) R： 換熱器按單殼程兩管程設(shè)計(jì) 則查書圖 26 a 得： 溫差校正系數(shù)： Φ = 有效平均溫差： 11 5. 管程換熱系數(shù)計(jì)算 參考表 2—— 7 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 不銹鋼的無縫鋼管作換熱管。 根 則管程流通面積為 : 管程流速為： 管程雷諾數(shù)為 : 管程傳熱系數(shù)為： 結(jié)構(gòu)的初步設(shè)計(jì)： 查 GB1511999 知管間距按 取： 管間距為： s= 分程隔板槽兩側(cè)相鄰管中心距 Sn= 管束中心排管數(shù)為 : 12 取 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 選擇單弓形折流板。 查圖 4—— 38b 得為 ，殼程換熱因子查圖 2—— 12 得 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 管外壁溫度假定值為： 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 壁溫下水的黏度為： 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 黏度修正系數(shù)： 殼程傳熱系數(shù)： 查 GB1511999 第 138 頁可知： 管程水側(cè)污垢熱阻為： 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 管外壁熱流密度計(jì)算為： 外壁溫度為： 14 誤差校核： 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 管內(nèi)壁溫度 : 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 黏度修正系數(shù)： 查得管程摩擦系數(shù)為： 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 2 管內(nèi)沿程壓降為： 錯(cuò)誤 !未找到引用源。22 WWn smAGW /360 039。 則管程壓降為： 管程允許壓降 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 即管程壓降符合要求。 （ 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 導(dǎo)流板壓降： 殼程結(jié)垢修正系數(shù)： 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 16 強(qiáng)度計(jì)算 換熱管材料、規(guī)格的選擇及功能的確定 序號 項(xiàng)目 符號 單位 數(shù)據(jù)來源及計(jì)算公式 數(shù)值 1 換熱管外徑 d0 mm GB1511999錯(cuò)誤 !未找到引用源。表 4 44 6 6 材料 GB1501999 《鋼制壓力容器》選 20鋼 管子的排列方式 序號 項(xiàng)目 符號 單位 數(shù)據(jù)來源及計(jì)算公式 數(shù)值 正三角形排列 GB1511999錯(cuò)誤 !未找到引用源。 32 3 隔板槽兩側(cè)相鄰管最小中心距 mm GB1511999錯(cuò)誤 !未找到引用源。 表 12 32 17 2 換熱管根數(shù) 根 828 3 分程隔板厚 度 mm GB1511999錯(cuò)誤 !未找到引用源。 32 5 筒體直徑 mm 1092 6 實(shí)取筒體直 徑 mm 1200 筒體壁厚確定 序號 項(xiàng)目 符號 單位 數(shù)據(jù)來源及計(jì)算公式 數(shù)值 1 工作壓力 P MPa 給定 2 材料 GB1501999錯(cuò)誤 !未找到引用源。 表 41 170 4 焊接接頭系 數(shù) 5 殼程設(shè)計(jì)壓 力 MPa 6 筒體計(jì)算厚 度 mm 7 設(shè)計(jì)厚度 mm 8 名義厚度 mm 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 12 9 實(shí)取名義厚 度 mm GB1511999錯(cuò)誤 !未找到引用源。 MPa 液壓試驗(yàn) 序號 項(xiàng)目 符號 單位 數(shù)據(jù)來源及計(jì)算公式 數(shù)值 1 試驗(yàn)壓力 MPa 2 圓筒薄膜應(yīng) 力 MPa 3 常溫下 材料強(qiáng)度指標(biāo) MPa 345 4 校核 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 +錯(cuò)誤 !未找到引用源。 12 10 負(fù)偏差 mm 0 11 腐蝕裕量 mm 2 12 有效厚度 mm 10 13 設(shè)計(jì)溫度下封頭的計(jì)算應(yīng)力 MPa 121 14 校核 MPa 合格 15 設(shè)計(jì)溫度下封頭的最大允許工作 壓力 [錯(cuò)誤 !未找到引用源。 16MnR 4 材料許用 應(yīng)力 MPa GB1501999 表 41 170 5 焊接接頭 系數(shù) 20 6 封頭計(jì)算 厚度 mm 7 設(shè)計(jì)厚度 mm 8 名義厚度 mm 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 12 9 實(shí)取名義 厚度 mm GB1511999 錯(cuò) 誤 !未找到引用源。 MPa 16 公稱直徑