【正文】 折流板的厚度 ............................................................................................61 拉桿、定距管 ...................................................................................................61 拉桿的結(jié)構(gòu)形式 ........................................................................................61 拉桿直徑、數(shù)量和尺寸 ..............................................................................61 拉桿與管板的連接結(jié)構(gòu) ............................................................................62 防沖板和導(dǎo)流筒 ...............................................................................................63 支座 ...................................................................................................................63 鞍式支座的結(jié)構(gòu)特征 ................................................................................63 支座反力的計算 ........................................................................................64 鞍座的型號及尺寸 ....................................................................................65 鞍座的布置 ................................................................................................65 接管 .................................................................................................................66 接管的要求 ..............................................................................................66 接管高度（伸出的高度）的確定 .............................................................66 接管位置最小尺寸 ..................................................................................67 接管尺寸 ..................................................................................................68 管法蘭的選擇 ..........................................................................................68 膨脹節(jié) .............................................................................................................70 膨脹節(jié)的作用 ..........................................................................................71 設(shè)置膨脹節(jié)的條件 ..................................................................................71 5 換熱器的制造與檢驗要求 ....................................................................................71 圓筒 ...................................................................................................................72 管箱 ...................................................................................................................73 換熱管 ...............................................................................................................73 管板 ...................................................................................................................73 換熱管與管板的連接 .......................................................................................73 折流板 ...............................................................................................................74 6 總結(jié) ........................................................................................................................74 7 主要參考文獻(xiàn) ........................................................................................................75 致謝語 ........................................................................................................................76 1 循環(huán)水冷卻器設(shè)計 1 概述 使熱量從熱流體傳遞到冷流體的設(shè)備稱為換熱器。在化工廠中，換熱設(shè)備的投資約占總投資的 %20~%10 ；在煉油廠中，約占總投資的 %40~%35 。此外，換熱設(shè)備也是回收余熱、廢熱特別是低位熱能的有效裝置。 選題的依據(jù)和意義 換熱器是一種實(shí)現(xiàn)物料之間熱量傳遞的節(jié)能設(shè)備，是在石油、化工、石油化工、冶金、電力、輕工、食品等行業(yè)普遍應(yīng)用的一種工藝設(shè)備。隨著現(xiàn)代新工藝、新技術(shù)、新材料的不斷開發(fā)和能源問題的日趨嚴(yán)重，世界各國已普遍把石油化工深度加工和能源綜合利用擺到十分重要的位置。換熱器的性能對產(chǎn)品質(zhì)量、 能量利用率以及系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和可靠性起著重要的作用，有時甚至是決定性的作用。 循環(huán)水冷卻器作為換熱設(shè)備中的一種，是企業(yè)生產(chǎn)中非常重要的設(shè)備。因此，循環(huán)水冷卻器的設(shè)計對企業(yè)的生產(chǎn)是很重要的。所以對循環(huán)水冷卻 2 器的設(shè)計具有很強(qiáng)的實(shí)際意義。近年來，盡管受到了其他新型換熱器的挑戰(zhàn)，但反過來也促進(jìn)了其自身的發(fā)展。 本設(shè)計的目的和要求 在化工、石油、動力、制冷、食品等行業(yè)中廣泛使用各種換熱器，且它們是上述這些行業(yè)的通用設(shè)備，并占有十分重要的地位。這次設(shè)計主要有工藝計算、結(jié)構(gòu)設(shè)計和強(qiáng)度設(shè)計，以及最后完成裝配圖和零部件圖，通過這些部分，對換熱器的設(shè)計和結(jié)構(gòu)有了充分的了解，可以整體把握對化工設(shè)備的設(shè)計，提高畫圖能力。 國內(nèi)外現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢 換熱器是一個量大而品種繁多的產(chǎn)品，由于國防工業(yè)技術(shù)的不斷發(fā)展，換熱器操作條件日趨苛刻，迫切需要新的耐磨損、耐腐蝕、高強(qiáng)度材料。換熱器的大量使用有效的提高了能源的利用率，使企業(yè)成本降低，效益提高。未來，國內(nèi)市場需求將呈現(xiàn)以下特點(diǎn)：對產(chǎn)品質(zhì)量水平提出了更高的要求，如環(huán)保、節(jié)能型產(chǎn)品將是今后發(fā)展的重點(diǎn)；要求 3 產(chǎn)品性價比提高；對產(chǎn)品的個性化、多樣化的需求趨勢強(qiáng)烈；逐漸注意品牌產(chǎn)品的選用；大工程項目青睞大企業(yè)或企業(yè)集團(tuán)產(chǎn)品。而換熱器在結(jié)構(gòu)方面也有不少新的發(fā)展。其基本原理為 :將圓截面的特制板安裝在“擬螺旋折流系統(tǒng)”中每塊折流板占換熱器殼程中橫剖面的四分之一其傾角朝向換熱器的軸線即與換熱器軸線保持一定傾斜度。每個折流板與殼程流體的流動方向成一定的角度使殼程流體做螺旋運(yùn)動能減少管板與殼體之間易結(jié)垢的死角從而提高了換熱效率。相對于弓形折流板螺旋折流板消除了弓形折流板的返混現(xiàn)象、卡門渦街從而提高有效傳熱溫差防止流動誘導(dǎo)振動 ?；静淮嬖谡饎优c傳熱死區(qū)不易結(jié)垢。 2 管殼式換熱器的分類及選型 分類 根據(jù)管殼式換熱器的結(jié) 構(gòu)特點(diǎn)，可分為固定管板式、浮頭式、 U 形管式、填料函式和釜式重沸器五類。其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、能承受較高的壓力，造價低，管程清洗方便，管子損壞時易于堵管或更換；缺點(diǎn)是當(dāng)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(yīng)力。為減少熱應(yīng)力，通常在固定管板式換熱器中設(shè)置柔性元件（如膨脹節(jié) 、撓性管板等），來吸收熱膨脹差。浮頭有浮動管板、鉤圈和浮頭端蓋組成，是可拆連接，管束可從殼體內(nèi)抽出。 浮頭式換熱器的特點(diǎn)是管間和管內(nèi)清洗方便，不會產(chǎn)生熱應(yīng)力；但其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價比固定管板式換熱器高，設(shè)備笨重，材料消耗量大，且浮頭端小蓋在操作中無法檢查，制造時對密封要求較高。 圖 22 浮頭式換熱器 （ 3） U 形管式換熱器 U 形管式換熱器的典型結(jié)構(gòu)如圖 23 所示，這種換熱器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是，只有一塊管板，管束由多根 U 形管組成，管的兩端固定在同一塊管板上，管子可以自由伸縮。 由于受彎管曲率半徑的限制，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。 結(jié)構(gòu)比較簡單、價格便宜，承壓能力強(qiáng)，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。 圖 23 U 形管式換熱器 （ 4） 填料函式換熱器 填料函式換熱器的結(jié)構(gòu)如圖 2 25 所示，這種換熱器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與浮頭式換熱器相類似，浮頭部分露在殼體以外，在浮頭與殼體的滑動接觸面處采用填料函式密封結(jié)構(gòu)。其結(jié)構(gòu)較浮頭式換熱器簡單，加工制造方便，節(jié)省材料，造價比較低廉，且管束從殼體內(nèi)可以抽出，管內(nèi)、管間都能進(jìn)行清洗，維修方便。填料函式換熱器現(xiàn)在已很少采用。在結(jié)構(gòu)上與其他換熱器不同之處在于殼體上部設(shè)置一個蒸發(fā)空間，蒸發(fā)空間的大小由產(chǎn)氣量和所要求的蒸氣品質(zhì)所決定。 此換熱器與浮頭式、 U 形管式換熱器一樣，清洗維修方便，可處理不清潔、易結(jié)垢的介質(zhì)，并能承受高溫、高壓。 熱流體的定性溫度 4055 ???mT℃， 冷流體的定性溫度 3510 ???mt℃； 7 由于兩流體溫差小于 C?50 ，不必考慮熱補(bǔ)償。固定管板式換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)構(gòu)簡單，在相同的殼體直徑內(nèi)，排管最多，比較緊湊，由于這種結(jié)構(gòu)使殼側(cè)清洗困難，所以殼程易用于不易結(jié)垢和清潔的流體。對于直管管束，宜走管程；對 于 U 形管管束，宜走殼程。 ③ 壓力高的流體宜走管程，以避免制造較厚的殼體。 ⑤ 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， 以減少管壁與殼體的溫差 ，減小熱應(yīng)力。 ⑦ 需要冷卻的流體宜選殼程，便于散熱，以減少冷卻劑用量。 ⑧ 黏度大或流量較小的流體宜走殼程，因有折流擋板的作用，在低 eR 下 （ 100?eR ）即可達(dá)到湍流。 確定物性參數(shù) 由前面計算可知，循環(huán)水的定性溫度為 C? ，冷卻水的定性溫度為 C? . 根據(jù)定性溫度，分別查取循環(huán)水和冷卻水的有關(guān)物性參數(shù)，列表 31 如下：