【正文】 束中，一般都裝有橫向折流板，用以引導(dǎo)流體橫向流過(guò)管束，增加流體速度，以增強(qiáng)傳熱；同時(shí)起支撐管束、 防止管束振動(dòng)和管子彎曲的作用。在弓形折流板中，流體在板間錯(cuò)流沖刷管子，而流經(jīng)折流板弓形缺口時(shí)是順流經(jīng)過(guò)管子后進(jìn)入下一板間，改變方向，流動(dòng)中死區(qū)較少，比較優(yōu)越，結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，一般標(biāo)準(zhǔn)換熱器中只采用這種。而且要求介質(zhì)必須是清潔的，否則沉淀物將會(huì)沉積在圓環(huán)后面，使傳熱面積失效，此外，如有惰性氣體活溶解氣體放出，是不能有效地從圓環(huán)上部排出，所以一般用于壓力比較高而又清潔的介質(zhì)。 取弓形折流板圓缺高度為殼體內(nèi)徑的 %25 ，則切去的圓缺高度 h 為 h=400=100mm，折流板最小間距一般不小于圓筒內(nèi)直徑的 1/5， 取折流板間距 B=120mm 根據(jù) GB 1511999《管殼式換熱器》 表 42 可知，換熱管最大無(wú)支撐跨距為 mm1500 ，取第一塊折流板距管子左端 mm350 ，最后一塊折流板距管子右端 mm350 ，則折流板數(shù) 120 35029000 ??N +1=70 塊，且折流板圓缺面水平裝配。 14 圖 33 折流板結(jié)構(gòu) （ 7）接管 流速 u 的經(jīng)驗(yàn)值可?。? 對(duì)液體： u= 對(duì)蒸氣： u=1050m/s 對(duì)氣體： u=（ ） m/s ① 殼程進(jìn)口接管 取殼層進(jìn)口接管內(nèi)正戊烷蒸汽流速為 u1=10m/s,正戊烷氣體密度為3ρ / m? uqd m??14?= 0 74 ???? ?= 取熱軋無(wú)縫鋼管 mm12219?? ② 殼程出口接管 取殼層出口接管內(nèi)正戊烷液體流速為 u=,正戊烷液體密度為3ρ 596kg / m? uqd m??14?= 963 60 0 78 74 ??? ?= 取熱軋無(wú)縫鋼管 mm476?? ③ 管程接管 取管程內(nèi)水的流速為 u=，水密度為 ? = 15 224 uqd m???? = 436 00 80 004 ??? ? = 取熱軋無(wú)縫鋼管 ?? 換熱器核算 傳熱能力核算 （ 1）管程對(duì)流傳熱系數(shù) i? 由管程流通截面積 nNdA Tii 24??有， （ 31） nNdA Tii 24??=32/4= 由管程流體流速ii AVu? 有，ii AVu? = 由雷諾數(shù)cciiei udR ??? 有， cciiei udR ??? = ?? =10000 ，為湍流 由普朗特?cái)?shù)cCP cpcri ???有 cCP cpcri ???= 查化工原理可知可應(yīng)用貝爾特關(guān)聯(lián)式計(jì)算 i? ，則 ? ? ? ? rieiici PRd?? ? （ 32） ==（ m2 ?????? ?? tdBDA oo 1=()= ㎡ 殼程流體流速 u0=V0/A0=（ 3600596） = 換熱管呈正三角形排列，則當(dāng)量直徑： 0202 )423(4ddtd????? = 22?????? ）（ = 由雷諾數(shù)hhoeeo udR ??? 有， hhoeeo udR ??? =596/=10000，為湍流 由普朗特?cái)?shù)hhphro CP ??? 有， hhphro CP ??? = 由于 1800，查《化工原理》 P137 可以應(yīng)用殼程蒸汽在垂直管外膜狀冷凝時(shí)的對(duì)流傳熱系數(shù)關(guān)聯(lián)式計(jì)算 o? ，即 2320 )(00 eRga ? ??? （ 34） 代入數(shù)據(jù)得： 0a = 2 9 7 90 0 0 1 312 32 ???? ）（ =（ m2 )1(1moiioiosisoo ddddddRRK???? ????? =0 2 2 0 2 0 2 3 5 4 2520250 0 0 1 0 0 1 9 2 711? ??????? = ）（ CmW ??2/ a 選用該換熱器時(shí)要求過(guò)程總傳熱系數(shù) 計(jì)K =900 ）（ CmW ??2/ ，在換熱任務(wù)所規(guī)定的流動(dòng)條件下計(jì)算 K= ）（ CmW ??2/ KK計(jì)=900/= 在 ~ 之間，所以合理。 壁溫核算 18 由于換熱管內(nèi)側(cè)污垢熱阻較大，會(huì)使換熱管壁溫升高，降低了換熱管和殼體的壁溫之差。計(jì)算中應(yīng)按最不利的操作條件考慮，因此，取兩側(cè)污垢熱阻為零計(jì)算傳熱管壁溫，有 oimimwtTt????11110??? （ 36） 其中： tm=（ 25+） /2 = ℃ Tm=℃ ia =（ m2℃） 傳熱管平均壁溫： 001111aaataTtimimw??? = 9 2 71 3 5 41 9 2 7 3 5 4?? =℃ 殼體壁溫可近似取為殼程流體的平均溫度，即 T=℃ 殼體壁溫和換熱管壁溫之差為： t? ==℃ 由于換熱器殼程流體的溫差很小，殼程壓力不高，因此，選用固定管板式換熱器較為適宜。 ① 對(duì)于 1P? 的計(jì)算： 管程流通截面積 nNdA Tii 24??=32/4= 由管程流體流速ii AVu? 有，ii AVu? = 由雷諾數(shù)cciiei udR ??? 有， cciiei udR ??? = ?? =10000 ，為湍流 設(shè)管壁粗糙度 ?? ， ??id? 由《化工原理》 eiR? 關(guān)系圖查得 ?? ，代入 1P? 計(jì)算式 221 iic udlP ?? ????= 2 2? = ② 對(duì)于 2P? 的計(jì)算： 23 22 iup ???=3 ③ 對(duì)于 ??iP 的計(jì)算： spti NNFPPP )( 21? ????? =(+)4= （ 2）殼程壓強(qiáng)降校核 sto NFPPP ）（ ???????? 21 (38) 其中： ??1P —— 流體橫過(guò)管束的壓力降， Pa ， 21 201 uNnFfP hBco ?）（ ????； ??2P —— 流體橫過(guò)折流擋板缺口的壓力降， Pa ， 20 202 uDBNP hB ?）（ ????； tF —— 結(jié)垢校正因數(shù)，無(wú)因次，液體取 ； sN —— 殼程數(shù)，為 1。 殼程的流通截面積： )]([ ocoO dnDhSS ?? =()= ㎡ u0=V0/A0=（ 3600596） = hhudR ??000e ? = 0 0 0 1 5 9 66 5 2 ?? = 2)1( 21 ohBco uNnFfP ????? =7（ 71+1） 596 = ② 對(duì)于 ??2P 的計(jì)算 2)( 22 ohB uDBNP ????? (310) 21 = 2 6 5 9 64 0 01 2 2???? ）（ = ③ 對(duì)于 ??oP 的計(jì)算 Sto NFPPP )( 21 ???????? =（ +） 1 = 計(jì)算表明：管程壓強(qiáng)降為 ；殼程壓強(qiáng)降為 ， 都小于 。 換熱器主要結(jié)構(gòu)尺寸和計(jì)算結(jié)果 表 37 換熱器主要結(jié)構(gòu)尺寸和計(jì)算結(jié)果 換熱器形式：立式固定管板式 換熱面積 / 2m ： 名稱(chēng) 物料名稱(chēng) 操作溫度 /C? 流量 ）（ hkg// 管程 地下水 25/ 80000 殼程 正戊烷 流體密 度 ）（ 3// mkg 596 流速 ）（ sm// 傳熱量 hKJ/ 總傳熱系數(shù) ）（ KmW ?2// 傳熱系數(shù) ）（ KmW ?2// 污垢系數(shù) ）（ WKm // 2? 阻力降 Pa/ 程數(shù) 4 1 管子規(guī)格 ?? 材質(zhì) 碳鋼 管數(shù) 32 管長(zhǎng) 9000mm 管間距 mm/ 32 排列方式 正三角形 22 折流板形式 上下 間距 mm/ 120 切口高度 25% 折流板數(shù) 71 殼體內(nèi)徑 mm/ 400 管程進(jìn)出口接管 ?? 殼程進(jìn)口接管 殼程出口接管 mm12219?? mm476?? 4 換熱器的機(jī)械設(shè)計(jì) 計(jì)算筒體厚度 由工藝條件給定的進(jìn)出口溫度，選擇設(shè)計(jì)溫度為 C?65 ,設(shè)計(jì)壓力 。 筒體材料的選擇 在進(jìn)行換熱器設(shè)計(jì)時(shí)，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(duì)材料的制造工藝性能等的要求來(lái)選取。 由于所設(shè)計(jì)的換熱器屬于常規(guī)容器，并且在工廠中多采用低碳低合金鋼制造，故在此綜合成本、使用條件等的考慮，根據(jù) GB 7132020《鍋爐和壓力容器用鋼板》選擇 Q345R 為殼體的材料。 筒體厚度 （ 1） 確定計(jì)算參數(shù) 由前面計(jì)算可知，殼體內(nèi)徑 iD =400，計(jì)算壓力 MP aPPc ?? 。 焊接方式：選為雙面焊對(duì)接接頭，局部無(wú)損探傷， 故焊接系數(shù) ?? ； 根據(jù) GB 7132020《鍋爐和壓力容器用鋼板》和 GB 3531《低溫壓力容器用低合金鋼板》規(guī)定可知對(duì) Q345R 鋼板其厚度負(fù)偏差 mmC ? ，取腐蝕裕量mmC 22? 。 ? ? M PaM Pat 7 ??????? 則筒體計(jì)算厚度 ? ?ctic PDP ?? ??? 2 = ??? ? = GB 1502020《壓力容器》中規(guī)定碳鋼、低合金鋼加工成形后不計(jì)腐蝕裕度的最小厚度 min? 不小于 mm3 ；高合金鋼制圓筒 min? 不小于 mm2 。 （ 3） 校核水壓試驗(yàn)壓力 查 GB 1502020《壓力容器》， ? ? M P aRM P a eL 3 4 51 7 0 ?? ，? 采用液壓試驗(yàn)，試驗(yàn)應(yīng)力 ? ?? ? M P aPPtT 21 7 01 7 ????? ?? 現(xiàn)校核試驗(yàn)壓力，筒體 mmCCne 420621 ??????? ?? 試驗(yàn)壓力 eie2 )( ??? DPTT ?? = 42 44002 ? ?? ）（ =101MPa TeL M P aR ?? ????? ，所以水壓試驗(yàn)壓力校核合格。 計(jì)算管箱短節(jié)、封頭厚度 24 管箱主要由圓筒殼和法蘭等組成。在多管程換熱器中，