【正文】 按 GB1511999 規(guī)定，取標(biāo)準(zhǔn)直徑 DN= 630? 16mm 的無(wú)縫鋼管作為殼體。 折流板間距： （ 417） 取 折流板數(shù)目： （ 418） 折流板上管孔數(shù)： 146 個(gè) 折流板上管孔直徑 Hd 由 GB1511999 查得為 通過(guò)折流板上管子數(shù)為 136 個(gè) 折流板缺口處管子數(shù)為 8 根 ???? id?mwMd 222 ?? ?220 64Re 2222 ?? ?? idw~)1~( ?? DNl s 6 ?????? sb llN燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 20 折流板直徑由 GB1511999 規(guī)定為： （ 419） 折流板缺口面積： （ 420） 錯(cuò)流區(qū)內(nèi)管數(shù)占總管數(shù)的百分?jǐn)?shù)： （ 421） 缺口處管 子所占面積： （ 422） 流體在缺口處流通面積： （ 423） 流體在兩折流板間錯(cuò)流流通截面積： （ 424） 殼程流通截面積： （ 425） 殼程接管直徑： （ 426） ? ? 220 mFndA ctwt ??? ? mAAA wtwgb ???mwMd 111 ?? ?mD b ???22 i n)21(24 mDN hDNA wg ??????? ??? ??2a r c c o s22a r c c o ss i n221? ?????????? ???????? ???????? ???????? ????????? ???LLLc DhDND hDND hDNF ??? ? 200 mdss dDDDNlA LLsc ??????? ????? mAAA cbs ???第四章 研究步驟、方法及設(shè)計(jì)產(chǎn)品的確定 21 取煤油的流速為 1m/s 取標(biāo)準(zhǔn)無(wú)縫鋼管為 ?1d 88 mm4? 錯(cuò)流區(qū)管排數(shù)由草圖可知 10?cN 每一缺口內(nèi)的有效錯(cuò)流管排數(shù)： （ 427） 旁流通道數(shù) 1?EN 旁路擋板數(shù)選 3對(duì) 錯(cuò)流面積中旁流面積所占分?jǐn)?shù)： （ 428） 一塊折流板上管子和管孔間泄露面積： （ 429） 折流板外緣與殼體內(nèi)壁之間泄露面積： （ 430） 殼程雷諾數(shù)： （ 431） 理想管束傳熱因子由《熱交換器原理與設(shè)計(jì)》中圖 得： ?Hj 折流板缺口校正因子由《熱交換器原理與設(shè)計(jì)》中圖 得： ?Cj 折流板泄露校正因子 1j ： ?? sphN cw ??????? ??? csEELbp AllNDDNF? ? ? ? 200 mnFdddA tcHtb ???? ?? ? 200 251 rc c os2 mDN hDDNDNA bsb ??????? ?????? ???? ?22121 011 ?? ce AdMR ?燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 22 （ 432） （ 433） 查圖 得： ?j 旁通校正因子： （ 434） 及 ?bpF 查《熱交換器原理與設(shè)計(jì)》圖 得： ?bj 殼程傳熱因子： （ 435） 殼程質(zhì)量流速： （ 436） 殼側(cè)壁面溫度wt 假定為 40℃ 壁溫下煤油粘度經(jīng)查物性表得： )/(101 0 8 0 61 smkgw ??? ?? 殼側(cè)換熱系數(shù)： （ 437） 需用傳熱面積 水垢熱阻： )/(0 0 0 3 22, Wmrs ℃?? 煤油污垢熱阻： )/(0 0 0 1 21, Wmrs ℃?? 傳熱系數(shù)： （ 438） 傳熱面積： （ 440） ??c tbsb A AA?? tbsb sbAA A ??cssNN0 1 6 ?? bcH jjjjjsmkgAMG ss ??? 21 /56350)/( ??? ? wrps PCGj ??)/(28911 210202,1,1℃???????? ??????? ? mWddddrrKiiss mtKQFm ???第四章 研究步驟、方法及設(shè)計(jì)產(chǎn)品的確定 23 傳熱面積之比： （ 441） 檢查殼側(cè)壁溫： （ 442） 阻力計(jì)算 管內(nèi)摩擦系數(shù) if 查《熱交換器原理與設(shè)計(jì)》圖 得： 管側(cè)壁溫 2wt 假定為 40℃ 壁溫下水的粘度： )/( 5 3 62 smkgw ??? ?? 兩臺(tái)換熱器沿程阻力： （ 443） 兩臺(tái)換熱器回彎阻力： （ 444） 進(jìn)口連接管阻力： （ 445） 兩臺(tái)管程阻力： （ 446） 煤油穿過(guò)《熱交換器原理與設(shè)計(jì)》中表 的規(guī)定，所以此設(shè)計(jì)方案可行。 ?? ， P= 所以其壁厚可用以下公式計(jì)算： （ 447） 39。 ?FF421 1,0011?????????? ???? msmw trkttPapwdlfP wtiii 15041)/(24 ??? ???PaZwP ttr 795224 22 ??? ?PawP tN 22 ??? ?PaPPPP Nrit 3 7 3 8????????? ? mmcpPD N 39。 殼體和固定管板的尺寸確定 前面已經(jīng)初步確定使用公稱直徑為 600mm的 630*8mm的標(biāo)準(zhǔn)無(wú)縫鋼管作為殼體。 內(nèi)徑 mmD 6 1 4166 3 039。管板材料選用 A3鋼。 由于工作壓力和溫度都不是特別高，而且管子的間距比較大，管板和管子 的連接采用脹接。 浮頭箱和浮頭的尺寸確定 外頭蓋公稱直徑： （ 450） mmDDh N 15044 ???? ?? ? mmcPPD N 72 39。 圖 42 浮頭結(jié)構(gòu) 浮動(dòng)管板外直徑： mmD 6000 ? 浮動(dòng)管板厚： mmb 50? 浮頭法蘭外徑： （ 452） 浮頭法蘭內(nèi)直徑： （ 453） 蝶形蓋內(nèi)半徑： （ 454） 厚度取 15mm 鉤圈的型式查 GB151 可知選為 B型鉤圈，具體尺寸按規(guī)定來(lái)取 由于是多管程換熱器，故此處需要用到分程隔板。 mmDDh 20844 12 ???? ?mmmmDD Nf 6 8 0800 ???mmDD ff 5 5 4)1350(201 ?????mmDr f 1 ???燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 26 殼體法蘭和支座的確定 壓力容器和管道法蘭聯(lián)接中，常用的密封面型式有以下三種。這種密封面結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工方便，便于進(jìn)行防腐襯里。 （ 2）凹凸型密封面 它是由一個(gè)凸面和一個(gè)凹面所組成，在凹面上放置墊圈，壓緊時(shí)，由于凹面的外側(cè)有擋臺(tái)，墊圈不會(huì)擠出來(lái)。這種密封面規(guī)定不用非金屬軟墊圈，可采用纏繞式金屬包 墊圈 ， 易獲得良好的密封效果。密封面的凸面部分容易破壞，運(yùn)輸與裝拆時(shí)都應(yīng)注意。 根據(jù)前面算出的此次設(shè)計(jì)的換熱器殼體、封頭的公稱直徑為 600mm，浮頭箱的公稱直徑為 700mm，管程接管為 80mm，殼程接管為 128mm，為了便于工人們的生產(chǎn)、節(jié)省成本，故在法蘭選擇的方面上也選擇 JB/T47032021標(biāo)準(zhǔn)對(duì)焊法蘭，如圖 43~47所示，管口的 具體尺寸如表 41所示。這是因?yàn)榛A(chǔ)水平高度有可能不一致，如果使用多個(gè)支座，將會(huì)造成支座反力分布不均勻，從而引起設(shè)備的局部應(yīng)力增大，因此采用兩個(gè)支座。這樣，可以使設(shè)備在溫度變化是自由伸縮。 表 42 鞍座尺寸 公稱直徑ＤＮ 允許載荷Ｑ（ＫＮ） 鞍座高度h 底板 腹板 筋板 墊板 螺栓間距l(xiāng)2 鞍座質(zhì)量（ kg） 增加１００ mm高度增加的質(zhì)量（ kg） l1 b1 1? 2? l3 b3 3? 弧長(zhǎng) b4 4? e 600 165 200 550 150 10 8 300 120 8 710 200 6 36 400 24 5 鞍式支座在換熱器上的布置應(yīng)該按照下列原則確定： （ 1） 當(dāng) LLmmL B )~(3000 ?? 時(shí)，取 ； （ 2） 當(dāng) LLmmL B )~(3000 ?? 時(shí)，取 ； （ 3） 盡量使 CL 和 39。 圖 49 鞍式支座轉(zhuǎn)配尺寸 燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 30 在本換熱器設(shè)計(jì)中 mmLB 4112? ， mmLL CC 65539。 本章小結(jié) 經(jīng)過(guò)前面的傳熱計(jì)算、結(jié)構(gòu)計(jì)算、阻力計(jì)算和工程計(jì)算得出此次浮頭式（Ⅱ型）換熱器的一些結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)尺寸，具體詳細(xì)的裝配尺寸和零件尺寸會(huì)在四張工程制圖里表現(xiàn)出來(lái)。 表 43 換熱器的主要數(shù)據(jù) 項(xiàng)目 數(shù)據(jù) 項(xiàng)目 數(shù)據(jù) 殼徑 ND 600mm 管尺寸 162。1F 2m 管心距 32mm 結(jié)論 31 結(jié)論 通過(guò)六個(gè)月的辛苦努力，我的畢業(yè)設(shè)計(jì)終于圓滿完成。作為大學(xué)四年的最后一道大作業(yè) —— 畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我在各個(gè)方面都有了很大的提高，收獲很大。養(yǎng)成了勤學(xué)好問(wèn)的習(xí)慣，敢于面對(duì)困難，能夠獨(dú)立的查找和解決問(wèn)題，也提高了自己的創(chuàng)新能力。具體如下： (1) 管子的脹接沒(méi)有進(jìn)行分析計(jì)算； (2)由于管程與殼程的分程使管子的排列不均勻，故存在旁流與側(cè)流的問(wèn)題，此問(wèn)題尚未進(jìn)行 分析； (3)通常在進(jìn)液管口有擋板控制流速和引流，此結(jié)構(gòu)尚未設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)中，我經(jīng)常遇到一些問(wèn)題難以解決，當(dāng)我?guī)е鴨?wèn)題去請(qǐng)教時(shí)，他都不是直接給出答案，而是旁敲側(cè)擊的給我一些指引，讓 我充分發(fā)揮自己的思維，一步步地將問(wèn)題慢慢的解決。他告訴我們考慮問(wèn)題要從多方面考慮，每次同他討論一些問(wèn)題都讓我受益匪淺。在此我衷心的感謝指導(dǎo)老師于敏之教授，謝謝！在設(shè)計(jì)過(guò)程中還得到了其他老師及同學(xué)的大力幫助在此一并表示最衷心的感謝！ 附錄 1 35 附錄 1 開(kāi)題報(bào)告 燕 山 大 學(xué) 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開(kāi)題報(bào)告 課題名稱： 鍋爐用水系統(tǒng)集成設(shè)計(jì) 學(xué)院（系 ）： 車輛與能源學(xué)院 年級(jí)專業(yè)： 08熱能與動(dòng)力工程 2 班 學(xué)生姓名： 任曉 指導(dǎo)教師： 于敏之 完成日期： 燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 36 一、 綜述本課題國(guó)內(nèi)外研究動(dòng)態(tài)，說(shuō)明選題的依據(jù)和意義 換熱器是進(jìn)行熱交換操作的通用工藝設(shè)備，被廣泛應(yīng)用于各個(gè)工業(yè)部門，尤其在石油、化工生產(chǎn)中應(yīng)用更為廣泛。它既是工藝流程中的重要裝備，同時(shí)又是企業(yè)減少能源消耗、降低生產(chǎn)成本的主要手段。 進(jìn)入 20 世紀(jì) 70 年代后，隨著石化行業(yè)技術(shù)的發(fā)展，國(guó)外換熱器技術(shù)也有了顯著的進(jìn)步。但是從間壁傳熱原理上講，控制一臺(tái)換熱器傳熱效率的是傳熱能力相對(duì)較差一側(cè)的傳熱能力，而這一側(cè)往往是殼程。首先它的軸向流動(dòng)方式，減少了殼程流體的滯流、回流和死區(qū)，提高了佩克萊常數(shù) Pe 值，減少了壓降和污垢沉積；而且桿后的卡門渦街脫 落效應(yīng)在傳熱管子表面產(chǎn)生紊流，提高了殼側(cè)膜傳熱系數(shù)。但是折流桿傳熱器不是萬(wàn)能的，它有著自己的局限性，特別在低 Re 數(shù)、高粘度介質(zhì)中很難形成有效卡門渦街，達(dá)不到高傳熱效率的要求。螺旋折流板換熱器殼程中的介質(zhì)既不是橫向流，也不是縱向流，而是一種螺旋狀斜向流，該種流動(dòng)方式能適用包括高粘原油、渣油在內(nèi)的所有介質(zhì)，這種結(jié)構(gòu)顯著地提高了換熱效率，大幅度降低了壓力降，控制了振動(dòng)造成的破壞，減少了污垢沉 積的可能性，為換熱器的大型化提供了廣闊的前景。幾十年來(lái)，雖然作了一些改進(jìn)，但基本保持原設(shè)計(jì)思想，尤其是殼程介質(zhì)的流動(dòng)方式幾乎沒(méi)有太大的改進(jìn)，仍沿襲傳統(tǒng)的垂直弓形板橫向流，使得換熱器總傳熱系數(shù) K 值一直停滯在較低狀態(tài)。目前，節(jié)能減排已成為我國(guó)“十二五”期間重要戰(zhàn)略的舉措，高效節(jié)能換熱器的研究也成為當(dāng)今地下?lián)Q熱領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。管殼式換熱器的強(qiáng)化傳熱主要分為管程強(qiáng)化傳熱和殼程強(qiáng)化傳熱兩個(gè)主要方面，而殼程強(qiáng)化傳熱一直是研究的重點(diǎn)。合理的殼程支撐結(jié)構(gòu)應(yīng)該滿足以下幾個(gè)要求：對(duì)管束起到良好的支撐；有效的對(duì)殼程流體形成擾動(dòng)以滿足換熱器的傳熱和流動(dòng)阻力性能；因此此次的研究目的主要傾向于通過(guò)被動(dòng)強(qiáng)化來(lái)提高管殼式換熱器的強(qiáng)化傳熱，當(dāng)然合理的支撐結(jié)構(gòu)是研究的重點(diǎn)，充分考慮流體在交換器中的對(duì)流情況來(lái)設(shè)計(jì)出高效率的熱交換器。 2. 對(duì)同樣結(jié)構(gòu)尺寸的換熱器進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，以便與所研究的換熱器進(jìn)行性能比較。 4. 根據(jù)以熱力學(xué)第二定律為基礎(chǔ)的換熱器性能評(píng)價(jià)方法對(duì)所研究的換