浮頭式換熱器設(shè)計(jì)原油_柴油

1、1設(shè)計(jì)任務(wù)書1.1設(shè)計(jì)題目列管式換熱器(原油預(yù)熱器)的設(shè)計(jì)1.2操作條件某煉油廠用柴油將原油預(yù)熱。柴油和原油的有關(guān)參數(shù)如下表, 兩側(cè)的污垢熱阻均可取1.7210-4m2.K/W，要求兩側(cè)的阻力損失均不超過(guò)Pa。物料溫 度 質(zhì)量流量kg/h比 熱kJ/kg.密 度kg/m3導(dǎo)熱系數(shù)W/m.粘度Pa.s入口出口柴油175T2365002.487150.1330.6410-3原油70110490002.208150.1283.010-31.3設(shè)計(jì)要求及內(nèi)容1、查閱文獻(xiàn)資料，了解換熱設(shè)備的相關(guān)知識(shí)，熟悉換熱器設(shè)計(jì)的方法和步驟；2、根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書給定的生產(chǎn)任務(wù)和操作條件，進(jìn)行換熱器工藝設(shè)計(jì)及計(jì)算；3、根

2、據(jù)換熱器工藝設(shè)計(jì)及計(jì)算的結(jié)果，進(jìn)行換熱器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；4、以換熱器工藝設(shè)計(jì)及計(jì)算為基礎(chǔ)，結(jié)合換熱器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的結(jié)果，繪制換熱器裝配圖；5、編寫設(shè)計(jì)說(shuō)明書對(duì)整個(gè)設(shè)計(jì)工作的進(jìn)行書面總結(jié)，設(shè)計(jì)說(shuō)明書應(yīng)當(dāng)用簡(jiǎn)潔的文字和清晰的圖表表達(dá)設(shè)計(jì)思想、計(jì)算過(guò)程和設(shè)計(jì)結(jié)果。目 錄1.設(shè)計(jì)任務(wù)書32.概述53.設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)74.方案設(shè)計(jì)和擬訂85.設(shè)計(jì)計(jì)算126.參考文獻(xiàn)227.附錄238.設(shè)計(jì)小結(jié)299CAD圖321. 概述管殼式換熱器 - 正文2. 又稱列管式換熱器。是以封閉在殼體中管束的壁面作為傳熱面的間壁式換熱器。這種換熱器結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，操作可靠，可用各種結(jié)構(gòu)材料（主要是金屬材料）制造，能在高溫、高壓下使用，是目前應(yīng)用

3、最廣的類型。 結(jié)構(gòu)由殼體、傳熱管束、管板、折流板（擋板）和管箱等部件組成（見圖）。殼體多為圓筒形，內(nèi)部裝有管束，管束兩端固定在管板上。進(jìn)行換熱的冷熱兩種流體，一種在管內(nèi)流動(dòng)，稱為管程流體；另一種在管外流動(dòng)，稱為殼程流體。為提高管外流體的傳熱分系數(shù)，通常在殼體內(nèi)安裝若干擋板。擋板可提高殼程流體速度，迫使流體按規(guī)定路程多次橫向通過(guò)管束，增強(qiáng)流體湍流程度。換熱管在管板上可按等邊三角形或正方形排列。等邊三角形排列較緊湊，管外流體湍動(dòng)程度高，傳熱分系數(shù)大；正方形排列則管外清洗方便，適用于易結(jié)垢的流體。3.在不同溫度的流體間傳遞熱能的裝置稱為熱交換器,簡(jiǎn)稱為換熱器。在換熱器中至少要有兩種溫度不同的流體,一

4、種流體溫度較高,放出熱量;另一種流體則溫度較低,吸收熱量。在化工、石油、動(dòng)力、制冷、食品等行業(yè)中廣泛使用各種換熱器,它們也是這些行業(yè)的通用設(shè)備,并占有十分重要的地位。隨著換熱器在工業(yè)生產(chǎn)中的地位和作用不同，換熱器的類型也多種多樣，不同類型的換熱器也各有優(yōu)缺點(diǎn)，性能各異。列管式換熱器是最典型的管殼式換熱器，它在工業(yè)上的應(yīng)用有著悠久的歷史，而且至今仍在所有換熱器中占據(jù)主導(dǎo)地位。列管式換熱器有以下幾種：1）固定管板式固定管板式換熱器的兩端管板和殼體制成一體，當(dāng)兩流體的溫度差較大時(shí)，在外殼的適當(dāng)位置上焊上一個(gè)補(bǔ)償圈，（或膨脹節(jié)）。當(dāng)殼體和管束熱膨脹不同時(shí)，補(bǔ)償圈發(fā)生緩慢的彈性變形來(lái)補(bǔ)償因溫差應(yīng)力引起的

5、熱膨脹。 特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)低廉，殼程清洗和檢修困難，殼程必須是潔凈不易結(jié)垢的物料。2）U形管式U形管式換熱器每根管子均彎成U形，流體進(jìn)、出口分別安裝在同一端的兩側(cè)，封頭內(nèi)用隔板分成兩室，每根管子可自由伸縮，來(lái)解決熱補(bǔ)償問(wèn)題。 特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，質(zhì)量輕，適用于高溫和高壓的場(chǎng)合。管程清洗困難，管程流體必須是潔凈和不易結(jié)垢的物料。3) 浮頭式 換熱器兩端的管板，一端不與殼體相連，該端稱浮頭。管子受熱時(shí)，管束連同浮頭可以沿軸向自由伸縮，完全消除了溫差應(yīng)力。 特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)復(fù)雜、造價(jià)高，便于清洗和檢修，完全消除溫差應(yīng)力，應(yīng)用普遍。2.設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)（1）JB1145-73列管式固定管板熱交換器（2）JB1146

6、-73立式熱虹吸式重沸器（3）中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn).GB151-89鋼制管殼式換熱器.國(guó)家技術(shù)監(jiān)督局發(fā)布，1989（4）鋼制石油化工壓力容器設(shè)計(jì)規(guī)定（5）JBT4715-1992固定管板式換熱器型式與基本參數(shù)（6）HGT20701.8-2000容器、換熱器專業(yè)設(shè)備簡(jiǎn)圖設(shè)計(jì)規(guī)定（7）HG20519-92全套化工工藝設(shè)計(jì)施工圖內(nèi)容和深度統(tǒng)一規(guī)定（8）中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) JB4732-95 鋼制壓力容器分析設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)（9）中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) JB4710-92 鋼制塔式容器（10）中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) GB16749-1997 壓力容器波形膨脹節(jié)3.方案設(shè)計(jì)和擬訂根據(jù)任務(wù)書給定的冷熱流體的

7、溫度，來(lái)選擇設(shè)計(jì)列管式換熱器中的浮頭式換熱器；再依據(jù)冷熱流體的性質(zhì)，判斷其是否易結(jié)垢，來(lái)選擇管程走什么，殼程走什么。在這里，柴油走管程，原油走殼程。從手冊(cè)中查得冷熱流體的物性數(shù)據(jù)，如密度，比熱容，導(dǎo)熱系數(shù)，黏度。計(jì)算出總傳熱系數(shù)，再計(jì)算出傳熱面積。根據(jù)管徑管內(nèi)流速，確定傳熱管數(shù)，標(biāo)準(zhǔn)傳熱管長(zhǎng)為6m，算出傳熱管程，傳熱管總根數(shù)等等。再來(lái)就校正傳熱溫差以及殼程數(shù)。確定傳熱管排列方式和分程方法。根據(jù)設(shè)計(jì)步驟，計(jì)算出殼體內(nèi)徑，選擇折流板，確定板間距，折流板數(shù)等，再設(shè)計(jì)殼程和管程的內(nèi)徑。分別對(duì)換熱器的熱量，管程對(duì)流系數(shù)，傳熱系數(shù)，傳熱面積進(jìn)行核算，再算出面積裕度。最后，對(duì)傳熱流體的流動(dòng)阻力進(jìn)行計(jì)算，如果

8、在設(shè)計(jì)范圍內(nèi)就能完成任務(wù)。根據(jù)固定管板式的特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)低廉，殼程清洗和檢修困難，殼程必須是潔凈不易結(jié)垢的物料。U形管式特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，質(zhì)量輕，適用于高溫和高壓的場(chǎng)合。管程清洗困難，管程流體必須是潔凈和不易結(jié)垢的物料。浮頭式特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)復(fù)雜、造價(jià)高，便于清洗和檢修，完全消除溫差應(yīng)力，應(yīng)用普遍。我們?cè)O(shè)計(jì)的換熱器的流體是油，易結(jié)垢，再根據(jù)可以完全消除熱應(yīng)力原則我們選用浮頭式換熱器。根據(jù)以下原則：(1)不潔凈和易結(jié)垢的流體宜走管內(nèi)，以便于清洗管子。(2)腐蝕性的流體宜走管內(nèi)，以免殼體和管子同時(shí)受腐蝕，而且管子也便于清洗和檢修。(3)壓強(qiáng)高的流體宜走管內(nèi)，以免殼體受壓。(4)飽和蒸氣宜走管間，以便

9、于及時(shí)排除冷凝液，且蒸氣較潔凈，冷凝傳熱系數(shù)與流速關(guān)系不大。(5)被冷卻的流體宜走管間，可利用外殼向外的散熱作用，以增強(qiáng)冷卻效果。(6)需要提高流速以增大其對(duì)流傳熱系數(shù)的流體宜走管內(nèi)，因管程流通面積常小于殼程，且可采用多管程以增大流速。(7)粘度大的液體或流量較小的流體，宜走管間，因流體在有折流擋板的殼程流動(dòng)時(shí)，由于流速和流向的不斷改變，在低Re(Re100)下即可達(dá)到湍流，以提高對(duì)流傳熱系數(shù)。我們選擇柴油走管程，原油走殼程。流體流速的選擇：增加流體在換熱器中的流速，將加大對(duì)流傳熱系數(shù)，減少污垢在管子表面上沉積的可能性，即降低了污垢熱阻，使總傳熱系數(shù)增大，從而可減小換熱器的傳熱面積。但是流速增

10、加，又使流體阻力增大，動(dòng)力消耗就增多。所以適宜的流速要通過(guò)經(jīng)濟(jì)衡算才能定出。此外，在選擇流速時(shí)，還需考慮結(jié)構(gòu)上的要求。例如，選擇高的流速，使管子的數(shù)目減少，對(duì)一定的傳熱面積，不得不采用較長(zhǎng)的管子或增加程數(shù)。管子太長(zhǎng)不易清洗，且一般管長(zhǎng)都有一定的標(biāo)準(zhǔn)；單程變?yōu)槎喑淌蛊骄鶞囟炔钕陆怠＿@些也是選擇流速時(shí)應(yīng)予考慮的問(wèn)題。在本次設(shè)計(jì)中，根據(jù)表?yè)Q熱器常用流速的范圍，取管內(nèi)流速。管子的規(guī)格和排列方法：選擇管徑時(shí)，應(yīng)盡可能使流速高些，但一般不應(yīng)超過(guò)前面介紹的流速范圍。易結(jié)垢、粘度較大的液體宜采用較大的管徑。我國(guó)目前試用的列管式換熱器系列標(biāo)準(zhǔn)中僅有252.5mm及19mm兩種規(guī)格的管子。在這里，選擇252.5m

11、m管子。管長(zhǎng)的選擇是以清洗方便及合理使用管材為原則。長(zhǎng)管不便于清洗，且易彎曲。一般出廠的標(biāo)準(zhǔn)鋼管長(zhǎng)為6m，則合理的換熱器管長(zhǎng)應(yīng)為1.5、2、3或6m。此外，管長(zhǎng)和殼徑應(yīng)相適應(yīng)，一般取L/D為46(對(duì)直徑小的換熱器可大些)。在這次設(shè)計(jì)中，管長(zhǎng)選擇4m。管子在管板上的排列方法有等邊三角形、正方形直列和正方形錯(cuò)列等，等邊三角形排列的優(yōu)點(diǎn)有:管板的強(qiáng)度高；流體走短路的機(jī)會(huì)少，且管外流體擾動(dòng)較大，因而對(duì)流傳熱系數(shù)較高；相同的殼徑內(nèi)可排列更多的管子。正方形直列排列的優(yōu)點(diǎn)是便于清洗列管的外壁，適用于殼程流體易產(chǎn)生污垢的場(chǎng)合；但其對(duì)流傳熱系數(shù)較正三角排列時(shí)為低。正方形錯(cuò)列排列則介于上述兩者之間，即對(duì)流傳熱系數(shù)

12、(較直列排列的)可以適當(dāng)?shù)靥岣?。在這里選擇正方形錯(cuò)列排列。 管子在管板上排列的間距(指相鄰兩根管子的中心距)，隨管子與管板的連接方法不同而異。通常，脹管法取t=(1.31.5)d，且相鄰兩管外壁間距不應(yīng)小于6mm，即t(d+6)。焊接法取t=1.25d。管程和殼程數(shù)的確定 當(dāng)流體的流量較小或傳熱面積較大而需管數(shù)很多時(shí)，有時(shí)會(huì)使管內(nèi)流速較低，因而對(duì)流傳熱系數(shù)較小。為了提高管內(nèi)流速，可采用多管程。但是程數(shù)過(guò)多，導(dǎo)致管程流體阻力加大，增加動(dòng)力費(fèi)用；同時(shí)多程會(huì)使平均溫度差下降；此外多程隔板使管板上可利用的面積減少，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮這些問(wèn)題。列管式換熱器的系列標(biāo)準(zhǔn)中管程數(shù)有1、2、4和6程等四種。采用多程時(shí)

13、，通常應(yīng)使每程的管子數(shù)大致相等。根據(jù)計(jì)算，管程為6程，殼程為單程。折流擋板：安裝折流擋板的目的，是為了加大殼程流體的速度，使湍動(dòng)程度加劇，以提高殼程對(duì)流傳熱系數(shù)。最常用的為圓缺形擋板，切去的弓形高度約為外殼內(nèi)徑的1040，一般取2025，過(guò)高或過(guò)低都不利于傳熱。兩相鄰擋板的距離(板間距)B為外殼內(nèi)徑D的(0.21)倍。系列標(biāo)準(zhǔn)中采用的B值為:固定管板式的有150、300和600mm三種，板間距過(guò)小，不便于制造和檢修，阻力也較大。板間距過(guò)大，流體就難于垂直地流過(guò)管束，使對(duì)流傳熱系數(shù)下降。這次設(shè)計(jì)選用圓缺形擋板。換熱器殼體的內(nèi)徑應(yīng)等于或稍大于(對(duì)浮頭式換熱器而言)管板的直徑。初步設(shè)計(jì)時(shí)，可先分別選

14、定兩流體的流速，然后計(jì)算所需的管程和殼程的流通截面積，于系列標(biāo)準(zhǔn)中查出外殼的直徑。主要構(gòu)件的選用： （1）封頭封頭有方形和圓形兩種，方形用于直徑小的殼體(一般小于400mm)，圓形用于大直徑的殼體。 （2）緩沖擋板為防止殼程流體進(jìn)入換熱器時(shí)對(duì)管束的沖擊，可在進(jìn)料管口裝設(shè)緩沖擋板。（3）導(dǎo)流筒殼程流體的進(jìn)、出口和管板間必存在有一段流體不能流動(dòng)的空間(死角)，為了提高傳熱效果，常在管束外增設(shè)導(dǎo)流筒，使流體進(jìn)、出殼程時(shí)必然經(jīng)過(guò)這個(gè)空間。 （4）放氣孔、排液孔 換熱器的殼體上常安有放氣孔和排液孔，以排除不凝性氣體和冷凝液等。 （5）接管尺寸換熱器中流體進(jìn)、出口的接管直徑由計(jì)算得出。最后材料選用：列管換

15、熱器的材料應(yīng)根據(jù)操作壓強(qiáng)、溫度及流體的腐蝕性等來(lái)選用。在高溫下一般材料的機(jī)械性能及耐腐蝕性能要下降。同時(shí)具有耐熱性、高強(qiáng)度及耐腐蝕性的材料是很少的。目前常用的金屬材料有碳鋼、不銹鋼、低合金鋼、銅和鋁等；非金屬材料有石墨、聚四氟乙烯和玻璃等。不銹鋼和有色金屬雖然抗腐蝕性能好，但價(jià)格高且較稀缺，應(yīng)盡量少用。這里選用的材料為碳鋼。4設(shè)計(jì)計(jì)算4.1確定設(shè)計(jì)方案4.1.1 選擇換熱器的類型因?yàn)?，所以?= 兩流體溫度變化情況：熱流體（柴油）進(jìn)口溫度175，出口溫度127.4；冷流體（原油）進(jìn)口溫度70，出口溫度110。該換熱器用柴油預(yù)熱原油，為易結(jié)垢的流體。該換熱器的管壁溫和殼體壁溫之差較大，因此初步確

16、定選用浮頭式換熱器。4.1.2 流動(dòng)空間及流速的測(cè)定為減少熱損失和充分利用柴油的熱量，采用柴油走管程，原油走殼程。選用252.5mm的碳鋼管，根據(jù)表三管內(nèi)流速取u i=1.0m/s。.4.2確定物性數(shù)據(jù) 根據(jù)定性溫度，分別查取殼程和管程流體的有關(guān)物性數(shù)據(jù)。 柴油的有關(guān)物性數(shù)據(jù)如下： 密度 定壓比熱容） 導(dǎo)熱系數(shù) 黏度 原油的物性數(shù)據(jù)：密度 定壓比熱容） 導(dǎo)熱系數(shù) 黏度 4.3計(jì)算總傳熱系數(shù)4.3.1 熱流量4.3.2 平均傳熱溫差 4.3.3 總傳熱系數(shù) K 管程傳熱系數(shù) 殼程傳熱系數(shù) 假設(shè)殼程的傳熱系數(shù) 污垢熱阻 管壁的導(dǎo)熱系數(shù) 4.4計(jì)算傳熱面積 考慮15%的面積裕度， 4.5工藝結(jié)構(gòu)尺寸

17、4.5.1 管徑和管內(nèi)流速 選用傳熱管(碳鋼),取管內(nèi)流速4.5.2 管程數(shù)和傳熱管數(shù) 依據(jù)傳熱管內(nèi)徑和流速確定單程傳熱管數(shù) 按單程管計(jì)算,所需的傳熱管長(zhǎng)度為 按單程管設(shè)計(jì),傳熱管過(guò)程,宜采用多管程結(jié)構(gòu)?，F(xiàn)取傳熱管長(zhǎng)， 則該換熱器管程程數(shù)為 傳熱管總根數(shù)4.5.3平均傳熱溫差校正及殼程數(shù) 平均傳熱溫差校正系數(shù) 按單殼程, 4管程結(jié)構(gòu),溫差校正系數(shù)應(yīng)查附圖六對(duì)數(shù)平均溫度校正系數(shù)。 可得 平均傳熱溫差 4.5.4 傳熱管排列和分程方法采用組合排列法,即每程內(nèi)均按正三角排列,隔板兩惻采用正方形排列.取管心距,則橫過(guò)管束中心線的管數(shù) 4.5.5 殼體內(nèi)徑 采用多管程結(jié)構(gòu),取管板利用率,則殼體內(nèi)徑為 圓

18、整可取4.5.6 折流板 采用弓形折流板,取弓形折流板圓缺高度為殼體內(nèi)徑的25%,則切去的圓缺高度為 取折流板間距， 則 可取B為200mm。 折流板數(shù) 折流板圓缺面水平裝配。4.5.7 接管 殼程流體進(jìn)出口接管:取接管內(nèi)流速為，則接管內(nèi)徑為 取標(biāo)準(zhǔn)管徑為150mm。 管程流體進(jìn)出口接管：取接管內(nèi)循環(huán)水流速，則接管內(nèi)徑為 取標(biāo)準(zhǔn)管徑為150mm。4.6換熱器核算4.6.1 熱量核算4.6.1.1 殼程對(duì)流傳熱系數(shù) 對(duì)圓缺形折流板,可采用克恩公式 當(dāng)量直徑,由正方形排列得 殼程流通截面積 殼程流體流速及其雷諾數(shù)分別為 普蘭特準(zhǔn)數(shù) 粘度校正 4.6.1.2 管程對(duì)流傳熱系數(shù) 管程流通截面積 管程流

19、體流速及其雷諾數(shù)分別為 普蘭特準(zhǔn)數(shù) 4.6.1.3 傳熱系數(shù) K 4.6.1.4 傳熱面積 S 該換熱器的實(shí)際傳熱面積 該換熱器的面積裕度為 傳熱面積裕度大,該換熱器能夠完成生產(chǎn)任務(wù)4.6.2 換熱器內(nèi)流體的流動(dòng)阻力4.6.2.1 管程流動(dòng)阻力 , , , 由，傳熱管相對(duì)粗糙度，查圖摩擦系數(shù)與雷諾準(zhǔn)數(shù)及相對(duì)粗糙度的關(guān)系得，流速， 所以 管程流動(dòng)阻力在允許范圍之內(nèi)。4.6.2.2 殼程阻力 流體流經(jīng)管束的阻力 ， 流體流過(guò)折流板缺口的阻力 ， 總阻力 殼程流動(dòng)阻力也比較適宜。4.6.2.3 換熱器主要結(jié)構(gòu)尺寸和計(jì)算結(jié)果表1冷熱流體物性數(shù)據(jù)表物料名稱操作壓操作溫度污垢系數(shù)導(dǎo)熱系數(shù)比熱流體密度粘度M

20、Pam2K/WW/(mK）kJ/kgKg/m3mPa/s柴油0.03175/127.40.0.1332487150.00064原油0.0370/1100.0.1282.208150.00300表2 工藝設(shè)備尺寸表?yè)Q熱器型式換熱面積/m2管子規(guī)格管數(shù)管長(zhǎng)mm管間距mm排列方式折流板型式間距mm切口高度殼體內(nèi)徑mm浮頭式式79.3252.5276400032正方形上下200180720表3管口表符號(hào)尺寸用途連接aDN150柴油入口凹凸面bDN150柴油出口凹凸面cDN150原油入口凹凸面dDN150原油出口凹凸面6.參考文獻(xiàn)1柴誠(chéng)敬,張國(guó)亮等化工流體流動(dòng)與傳熱M北京：化學(xué)工業(yè)出版社2余國(guó)琮等化工容

21、器及設(shè)備M北京：化學(xué)工業(yè)出版社，19803匡國(guó)柱，史啟才化工單元過(guò)程及設(shè)備課程設(shè)計(jì)M北京：化學(xué)工業(yè)出版社，20024化工設(shè)備技術(shù)全書編委會(huì)換熱器設(shè)計(jì)M上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，19885徐中全譯，尾花英郎著熱交換器設(shè)計(jì)手冊(cè)M北京：石油工業(yè)出版社，19826卓震主化工容器及設(shè)備M北京：中國(guó)石化出版社，19987潘繼紅等管殼式換熱器的分析與計(jì)算M北京：科學(xué)出版社，19968朱聘冠換熱原理及計(jì)算M北京：清華大學(xué)出版社，19879大連理工大學(xué)化工原理（上冊(cè)）M大連：大連理工大學(xué)出版社，199310蘭州石油機(jī)械研究所換熱器（上冊(cè)M）北京：中國(guó)石化出版社，199211時(shí)均等化學(xué)工程手冊(cè)（第二版，上卷）M北

22、京：化學(xué)工業(yè)出版社，19967.附錄表一流體的污垢熱阻表二流體的污垢熱阻表三換熱器常用流速范圍表四合理壓降的選取圖五對(duì)數(shù)平均溫差校正系數(shù)圖六對(duì)數(shù)平均溫差校正系數(shù)表七流體相變對(duì)流傳熱系數(shù)圖八莫狄圖表九液體無(wú)相變對(duì)流傳熱系數(shù)符號(hào)說(shuō)明 英文字母 Cp -定壓比熱容，kJ/(kg) -熱容量流率比 d- 管徑，m D-換熱器殼徑，m f -摩擦因數(shù) F-系數(shù) g- 重力加速度，m/s2B- 擋板間距，mK-總傳熱系數(shù)，W/(m2) - 長(zhǎng)度，m L- 長(zhǎng)度，m n -管數(shù) N-程數(shù) p-壓強(qiáng)，Pa q-熱通量，W/m2 Q-傳熱速率或熱負(fù)荷，W r -汽化熱或冷凝熱， kJ/kg R-熱阻，m2/W

23、S-傳熱面積， m2 t -流體溫度，T-流體溫度， u -流速，m/s 希臘字母 -對(duì)流傳熱系數(shù)， W/(m2)-導(dǎo)熱系數(shù)，W/(m2) -傳熱系數(shù) -黏度，Pas -密度，kg/m3 -校正系數(shù) 下標(biāo) 2 -管外 e-當(dāng)量 1-管內(nèi) s-污垢 t-傳熱 m-平均8.設(shè)計(jì)小結(jié)在化工、石油、動(dòng)力、制冷、食品等行業(yè)中廣泛使用各種換熱器,它們也是這些行業(yè)的通用設(shè)備,并占有十分重要的地位。隨著換熱器在工業(yè)生產(chǎn)中的地位和作用不同，換熱器的類型也多種多樣，不同類型的換熱器也各有優(yōu)缺點(diǎn)，性能各異。列管式換熱器是最典型的管殼式換熱器，它在工業(yè)上的應(yīng)用有著悠久的歷史，而且至今仍在所有換熱器中占據(jù)主導(dǎo)地位。列管

24、式換熱器是以封閉在殼體中管束的壁面作為傳熱面的間壁式換熱器。這種換熱器結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，操作可靠，可用各種結(jié)構(gòu)材料（主要是金屬材料）制造，能在高溫、高壓下使用，是目前應(yīng)用最廣的類型。由殼體、傳熱管束、管板、折流板（擋板）和管箱等部件組成。殼體多為圓筒形，內(nèi)部裝有管束，管束兩端固定在管板上。進(jìn)行換熱的冷熱兩種流體，一種在管內(nèi)流動(dòng)，稱為管程流體；另一種在管外流動(dòng)，稱為殼程流體。為提高管外流體的傳熱分系數(shù)，通常在殼體內(nèi)安裝若干擋板。擋板可提高殼程流體速度，迫使流體按規(guī)定路程多次橫向通過(guò)管束，增強(qiáng)流體湍流程度。換熱管在管板上可按等邊三角形或正方形排列。等邊三角形排列較緊湊，管外流體湍動(dòng)程度高，傳熱分系數(shù)大；

25、正方形排列則管外清洗方便，適用于易結(jié)垢的流體。 流體每通過(guò)管束一次稱為一個(gè)管程；每通過(guò)殼體一次稱為一個(gè)殼程。為提高管內(nèi)流體速 度,可在兩端管箱內(nèi)設(shè)置隔板，將全部管子均分成若干組。這樣流體每次只通過(guò)部分管子，因而在管束中往返多次，這稱為多管程。同樣，為提高管外流速，也可在殼體內(nèi)安裝縱向擋板，迫使流體多次通過(guò)殼體空間，稱為多殼程。多管程與多殼程可配合應(yīng)用。由于管內(nèi)外流體的溫度不同，因之換熱器的殼體與管束的溫度也不同。如果兩溫度相差很大，換熱器內(nèi)將產(chǎn)生很大熱應(yīng)力，導(dǎo)致管子彎曲、斷裂，或從管板上拉脫。因此，當(dāng)管束與殼體溫度差超過(guò)50時(shí)，需采取適當(dāng)補(bǔ)償措施，以消除或減少熱應(yīng)力。進(jìn)行換熱的冷熱兩流體，按以下原則選擇流道：不潔凈和易結(jié)垢流體