【正文】 ?? ? ? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ?? ? ?? (215) 殼程通 流截面積 0. 28 0. 3 1 0. 02 01 6 dS B D t?? ??? ? ? ? ? ? ????? ???? (216) 殼程流體流速、雷諾數(shù)及普朗特?cái)?shù)分別為 ? ?4 0 0 0 0 3 6 0 0 7 6 3 . 1 0 . 7 2 2 m s0 . 0 2 0 1 6ou ??? (217) 3 ?? ??? ?o (218) 33 ????? ?o (219) ? ? 10 . 5 5 230 . 1 9 20 . 3 6 1 6 2 6 5 . 4 9 1 0 . 7 8 6 0 . 9 5 1 7 3 6 . 8 6 W m C0 . 0 1 7 3o? ? ? ? ? ? ? ? ? (220) （ 2） 管程給熱系數(shù) 管程通流截面積 2 3 20. 78 5 0. 01 5 18 3. 17 92 5 10 miS ?? ? ? ? ? (221) 管程流體流速、雷諾數(shù)及普朗特?cái)?shù)分別為 ? ?31 9 8 9 3 . 0 4 8 3 6 0 0 9 9 6 . 3 1 . 7 4 4 5 m s3 . 1 7 9 2 5 1 0iu ????? (222) 0 49 4 3 ?? ??? ?i (223) 33 ????? ?i (224) 因?yàn)椋?(1)Re 10000i ? ； (2) 160rP?? ； (3)管長與管徑之比 50ld? ，即進(jìn)口段只占換熱管總長很小一部分，管內(nèi)的流動是充分發(fā)展的； (4)流體是低黏度的（不大于水粘度的 2 倍）。 安徽工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 （ 4） 總傳熱系數(shù) 100 01 01 69 11?????????????????osomoiosiiio RdbdddRddK ??? (226) 故 25 7 8 .8 7 W m CK ? ?? （ 5） 傳熱面積 理論傳熱面積 219 63 33 .33 10 .21 m57 7 33 .22mQA Kt? ? ??? (227) 該換熱器的實(shí)際換熱面積 ? ? 23 . 1 4 0 . 0 1 9 3 0 . 1 7 2 1 2 . 4 5 7 0 0 8 mP o TA d L N? ?? ? ? ? ? ? ? (228) 面積裕度為 %22% 5 7 0 0 %100 ??????? A AAH P (229) 換熱器面積裕度合適，能夠滿足設(shè)計(jì)要求。 取 兩側(cè)污垢熱阻為零計(jì)算壁溫，得換熱管平均傳熱壁溫： 62 .5 74 14 .9 28 .4 17 36 .8 6 34 .8 7 C1 1 1 74 14 .9 1 17 36 .8 6m c m hchTtt ??? ?? ? ? ??? (232) 式中： ?mT 有機(jī)液平均溫度， C? ； ?mt 循環(huán)水平均溫度， C? ； ?c? 管內(nèi)表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)， 2Wm C?? ； ?h? 管外表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)， 2Wm C?? 。 殼體平均壁溫與換熱管平均壁溫之差： 6 2 . 5 3 4 . 8 7 2 7 . 6 3 Ct T t? ? ? ? ? ? ? 換熱管內(nèi)流體的流動阻力 （ 1） 管程流動阻力 ?????? ip 管程流動阻力； ????? 1p 單程直管阻力； ????? 2p 局部阻力； ????tF 結(jié)垢校正系數(shù)； ????pN 管程數(shù)； ????SN 殼程數(shù)。 殼程流動阻力按下式計(jì)算： ? ? Sso NFppp 21 ????????? （對于液體 ?s ） 流體流經(jīng)管束的阻力： ? ? 21 21 oBco uNnFfp ????? 式中： ????F 管子排列方式對壓力降的校正系數(shù)，正三角形排列 ?F ,正方形直列?F ，正方形錯列 ?F ； ????of 殼 程 流 體 的 摩 擦 系 數(shù) ， 當(dāng) Re 500o ? 時，? ? ???? ??oof ； ???? 橫 過管束中心線的管數(shù)， ??? Tc Nn 。 表 25 合理壓力降的選取 操作情況 減壓操作 低壓操作 中壓操作 較高壓操作 操作壓力 /Pa (絕 ) 0~1 105 1 105~ 105 105~11 105 11 105~31 105 31 105~81 105 合理的壓力降/Pa 105 105~ 105 105~ 105 劉松：反應(yīng)釜冷卻器設(shè)計(jì) 15 換熱器 主要工藝結(jié)構(gòu)參數(shù)和計(jì)算結(jié)果見表 26?！?) 黏度 /(Pa℃ ) 普朗特?cái)?shù) 設(shè) 備 結(jié) 構(gòu) 參 數(shù) 形式 固定管板 臺數(shù) 1 殼體內(nèi)徑 / mm 300 殼程數(shù) 1 管徑 / mm 192? ? 管心距 25 管長 / mm 3000 管子排列 正三角形 管數(shù)目 /根 72 折流板數(shù) /個 9 傳熱面積 /m2 折流板間距 /mm 280 管程數(shù) 4 材質(zhì) 碳鋼 主要計(jì)算結(jié)果 管程 殼程 流速 /(m/s) 傳熱膜 系數(shù) / W/m2℃ / W 阻力 損失 /MPa 熱負(fù)荷 /W 傳熱溫差 /℃ 傳熱系數(shù) / W/(m2 設(shè)計(jì)壓力通?？扇∽罡吖ぷ鲏毫Φ?~ 倍 [5]，而計(jì)算壓力是指在相應(yīng)設(shè)計(jì)溫度下 ，用以確定原件厚度的壓力，應(yīng)包括液柱靜壓力等附加載荷，對于臥式容器，不需要考慮液柱靜壓力，則計(jì)算壓力： 1 .1 0 1 .1 1 .0 1 .1 M P acpp? ? ? ? 計(jì)算厚度： ? ? ct ic pDp ?? ??? 2 ? ?? ??? tcp ? (31) 1. 1 30 0 0. 87 56 m m2 18 9 1. 1? ????? 對于壓力較低的容器，按照強(qiáng)度公式計(jì)算出來的厚度很薄，往往會給制造和運(yùn)輸、安裝帶來困難，為此對殼體原件規(guī)定了不包括腐蝕裕量的最小厚度 min? ，對碳素鋼、低合金鋼制的容器， min? 不小于 3mm[5],因此取 3mm?? 。 有效厚度： 12 8 0 . 7 5 2 5 . 2 5 m men CC??? ? ? ? ? ? ? (34) 水壓實(shí)驗(yàn)壓力： ? ?? ?1 . 2 5 1 . 2 5 1 . 1 1 1 . 3 7 5 M P aTc tpp ??? ? ? ? ? (35) 所選材料的屈服應(yīng)力 345MPas? ? 水壓試驗(yàn)應(yīng)力校核 : ? ? ? ?1 . 3 7 5 3 0 0 5 . 2 5 3 9 . 9 7 M P a2 2 5 . 2 5T i eTepD ?? ? ? ? ?? ? ?? (36) 0 . 9 0 . 9 1 3 4 5 3 1 0 . 5 M P aTs? ? ?? ? ? ? ? 水壓試驗(yàn) 強(qiáng)度滿足要求 。 計(jì)算 壓力 : 1 .1 1 .2 1 .3 2M P acp ? ? ? (37) 計(jì)算厚度： ? ? ct ic pDp ?? ??? 2 ? ?? ??? tcp ? (38) 1. 32 30 0 1. 05 13 m m2 18 9 1 1. 32? ???? ? ? 對于壓力較低的容器，按照強(qiáng)度公式計(jì)算出來的厚度很薄，往往會給制造和運(yùn)輸、安裝帶來困難，為此對殼體原件規(guī)定了不包括腐蝕裕量的最小厚度 min? ，對碳素鋼、低合金鋼制的容器， min? 不小于 3mm[5]， 因此取 3mm?? 。 有效厚度： 12 5 .2 5 m men CC??? ? ? ? (310) 水壓試驗(yàn)壓力： ? ?? ?1 .2 5 1 .2 5 1 .3 2 1 1 .6 5 M PaTc tpp ??? ? ? ? ? (311) 水壓試驗(yàn)應(yīng)力校核： ? ? ? ?1 . 6 5 3 0 0 5 . 2 5 4 7 . 9 6 8 M P a2 2 5 . 2 5T i eTepD ?? ? ? ? ?? ? ?? (312) 0 . 9 0 . 9 1 3 4 5 3 1 0 . 5 M P aTs? ? ?? ? ? ? ? 水壓試驗(yàn)強(qiáng)度滿足要求。 計(jì)算壓力等于設(shè)計(jì)壓力，即 ? 計(jì)算厚度： 安徽工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 18 ? ? ct ic pDp ?? ??? (313) 1 .3 2 3 0 0 1 .0 5 m m2 1 8 9 1 0 .5 1 .3 2? ???? ? ? ? 對于壓力較低的容器，按照強(qiáng)度公式計(jì)算出來的厚度很薄，往往會給制造和運(yùn)輸、安裝帶來困難，為此對殼體原件規(guī)定了不包括腐蝕裕量的最小厚度 min? ，對碳素鋼、低合金鋼制的容器， min? 不小于 3mm[5],因此取 3mm?? 。 有效厚度： 12 5 .2 5 m men CC??? ? ? ? (316) 水壓試驗(yàn)壓力： ? ?? ?1 .2 5 1 .2 5 1 .3 2 1 1 .6 5 M PaTc tpp ??? ? ? ? ? (317) 水壓試驗(yàn)應(yīng)力校核： ? ? ? ?1 . 6 5 3 0 0 5 . 2 5 4 7 . 9 6 8 M P a2 2 5 . 2 5T i eTepD ?? ? ? ? ?? ? ?? (318) 0 . 9 0 . 9 1 3 4 5 3 1 0 . 5 M P aTs? ? ?? ? ? ? ? 水壓試驗(yàn)強(qiáng)度滿足要求。封頭的形式如圖 31 所示： 圖 31 封頭的結(jié)構(gòu)形式 劉松：反應(yīng)釜冷卻器設(shè)計(jì) 19 筒體接管開孔補(bǔ)強(qiáng)校核 （ 1） 補(bǔ)強(qiáng)及補(bǔ)強(qiáng)方法的判別 ①補(bǔ)強(qiáng)判別 殼體開孔處接管 分 別 為 108m m 4mm? ? 無縫鋼管 （ 100mmDN ? ）和 25mm 2mm? ? 無縫鋼管（ 20mmDN? ）。 表 31 不另行補(bǔ)強(qiáng)的接管最小厚度 接管公稱外徑 25 32 38 45 48 57 65 76 89 最小厚度 因此只需要對 108m m 4mm? ? 無縫鋼管開孔處進(jìn)行開孔補(bǔ)強(qiáng)校核。 開孔直徑： 2 1 0 0 2 2 1 0 4m mid d C? ? ? ? ? ? (319) 筒體開孔直徑 1 0 4 2 1 5 0m midD? ? ?，滿足等面積法開孔補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算的適用條件，故可用等面積法進(jìn)行開孔補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算。 開孔所需的補(bǔ)強(qiáng)面積 ： ? ?ret fdA ??? 12??? (320) ? ? 21 0 4 3 2 3 2 1 0 . 9 5 7 7 3 1 2 . 5 0 7 6 m m? ? ? ? ? ? ? ? （ 3）有效補(bǔ)強(qiáng)范圍 ① 有效寬度 B 2 2 1 0 4 2 0 8 m mBd? ? ? ? 2 2 1 0 4 2 8 2 4 1 2 8 m mn n tBd ??? ? ? ? ? ? ? ? ? (321) 取以上兩式 的最大值，故 208mmB? 。 內(nèi)側(cè)有效高度 2h ： 2 1 0 4 4 2 0 . 4m mnthd ?? ? ? ? (323) 02?h （實(shí)際內(nèi)伸高度） 安徽工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 20 取以上兩式的最小值，故 02?h 。 管箱接管開孔補(bǔ)強(qiáng)校核 （ 1） 補(bǔ)強(qiáng)及補(bǔ)強(qiáng)方法的判別 ： ①補(bǔ)強(qiáng)判別 管箱開孔處接管 分別為 89mm 4mm? ? 無縫鋼管（ 80mmDN? ）和 25mm 2mm? ? 無縫鋼管（ 20mmDN? ）。 ②補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算方法判別 接管材料選用 16Mn，材料的許用應(yīng)力 ? ? 181MPatn? ? ，厚度偏差 1 0mmC ? ，腐蝕裕量 2 2mmC ? ，因此 2mmC? 。 （ 2）