換熱器課程設(shè)計(jì)3

1、換熱器課程設(shè)計(jì)目錄1 設(shè)計(jì)任務(wù)書41.1 設(shè)計(jì)任務(wù)41.2 設(shè)計(jì)項(xiàng)目41.3 設(shè)計(jì)圖42 設(shè)計(jì)說明書42.1換熱器的選型42.1.1 列管式換熱器42.1.2 固定管板式換熱器52.1.3 浮頭式換熱器52.1.4 u型管式換熱器62.1.5 填料函式換熱器62.2換熱器內(nèi)冷熱流體通道的選擇62.3流體流速的選擇72.4換熱管的選擇72.5流體進(jìn)出口溫度的初步確定83工藝計(jì)算93.1確定總傳熱量93.2確定冷卻劑的流量103.3有效平均溫差103.4管內(nèi)空氣側(cè)傳熱系數(shù)hi的計(jì)算103.5管外水側(cè)傳熱膜系數(shù)的計(jì)算113.6總的傳熱系數(shù)的計(jì)算123.7換熱器所需要的管子數(shù)n123.8設(shè)計(jì)計(jì)算的校核

2、124設(shè)備計(jì)算及選型144.1管子在管板上的固定方式144.2管程分布與管子排列144.3分程隔板的連接144.4管板與殼體的連接144.5折流擋板144.6拉桿155 機(jī)械設(shè)計(jì)5.1殼體壁厚155.2水壓校核155.3管板參數(shù)165.4折流板的計(jì)算165.5接管與管法蘭175.6封頭設(shè)計(jì)185.7支座設(shè)計(jì)186設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果匯總表187設(shè)計(jì)總結(jié)19參考文獻(xiàn)20符號(hào)說明 211設(shè)計(jì)任務(wù)書1.1設(shè)計(jì)任務(wù) 原始數(shù)據(jù)： 1）空氣處理量 ：體積流量vh=20000 m3/h 操作壓強(qiáng) ：1.3mpa（絕對(duì)壓）空氣進(jìn)口溫度 ：270 出口溫度 ：50 2）冷卻劑 ：常溫下的水水進(jìn)口溫度： 25 出口溫度：

3、 75 1.2設(shè)計(jì)項(xiàng)目1)確定設(shè)計(jì)方案，確定冷卻器型式，流體流向和流速選擇，冷卻器的安裝方式等。2)工藝設(shè)計(jì)：冷卻器的工藝計(jì)算和強(qiáng)度計(jì)算，確定冷卻劑用量，傳熱系數(shù)，傳熱面積，換熱管長(zhǎng)，管數(shù)，管間距，校對(duì)壓降等。3)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：管子在管板上的固定方式，管程分布和管子排列，分程隔板的連接，管板和殼體的連接，折流擋板等。4)機(jī)械設(shè)計(jì)：確定殼體，管板壁的厚度尺寸，選擇冷卻器的封頭、法蘭、接管法蘭、支座等。5)附屬設(shè)備選型。1.3 設(shè)計(jì)圖 1）主體設(shè)備圖 2）平面布置圖 3）工藝流程圖2 設(shè)計(jì)說明書2.1換熱器的選型本設(shè)計(jì)任務(wù)是利用冷流體（水）給熱空氣降溫。利用熱傳遞過程中對(duì)流傳熱原則，制成換熱器，以供生

4、產(chǎn)需要。 選擇換熱器時(shí)，要遵循經(jīng)濟(jì)，傳熱效果優(yōu)，方便清洗，復(fù)合實(shí)際需要等原則。不同的換熱器適用于不同的場(chǎng)合。換熱器的選擇涉及的因素很多，如換熱流體的腐蝕性及其他特性，操作溫度與壓力，換熱器的熱負(fù)荷，管程與殼程的溫差，檢修與清洗要求等。而列管式換熱器在生產(chǎn)中被廣泛利用。它的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、堅(jiān)固、制造較容易、處理能力大、適應(yīng)性大、操作彈性較大。尤其在高壓、高溫和大型裝置中使用更為普遍。所以首選間壁式換熱器中的列管式換熱器作為設(shè)計(jì)基礎(chǔ)。2.1.1 列管式換熱器 在化工企業(yè)中列管式換熱器的類型很多，如板式，套管式，蝸殼式，列管式。其中列管式換熱器雖在熱效率、緊湊性、金屬消耗量等方面均不如板式換熱器，但它卻具

5、有結(jié)構(gòu)堅(jiān)固、可靠程度高、適應(yīng)性強(qiáng)、材料范圍廣等特點(diǎn)，因此成為石油、化工生產(chǎn)中，尤其是高溫、高壓和大型換熱器的主要結(jié)構(gòu)形式。列管式換熱器主要有固定管板式換熱器、浮頭式換熱器、填函式換熱器和u型管式換熱器，而其中固定管板式換熱器由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)低，因此應(yīng)用最普遍。2.1.2 固定管板式換熱器 這類換熱器操作簡(jiǎn)單、便宜。最大的缺點(diǎn)是管外側(cè)清洗困難，因而多用于殼側(cè)流體清潔，不易結(jié)垢或污垢容易化學(xué)處理的場(chǎng)合。當(dāng)殼壁與殼壁溫度相差較大時(shí)，由于兩者的熱膨脹不同，產(chǎn)生了很大的溫差應(yīng)力，以致管子扭彎或使管子從管板上松脫，甚至毀壞整個(gè)換熱器，因此，一般管壁與殼壁溫度相差50以上時(shí)，換熱器應(yīng)有溫差補(bǔ)償裝置，圖為具

6、有溫差補(bǔ)償圈（或稱膨脹節(jié)）的固定管板式換熱器。一般這種裝置只能用在殼壁與管壁溫差低于6070和殼程流體壓強(qiáng)不高的情況。殼程壓強(qiáng)超過6105pa時(shí)，由于補(bǔ)償圈過厚，難以伸縮，失去溫差補(bǔ)償作用，就應(yīng)考慮采用其他結(jié)構(gòu)。2.1.3 浮頭式換熱器 用法蘭把管束一側(cè)的管板固定到殼體的一端，另一側(cè)的管板不與外殼連接，以便管子受熱或冷卻時(shí)可以自由伸縮。這種形式的優(yōu)點(diǎn)是當(dāng)前兩側(cè)傳熱介質(zhì)溫差較大時(shí)，不會(huì)因膨脹產(chǎn)生溫差壓力，且管束可以自由拉出，便于清洗。缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價(jià)高。2.1.4 u型管式換熱器 此類換熱器只有一個(gè)管板，管程至少為兩程。由于管束可以取出，管外側(cè)清洗方便，另外，管子可以自由膨脹。缺點(diǎn)是u型管的

7、更換及管內(nèi)清洗困難。 考慮到換熱器管壁與殼壁溫差不超過50 ，而且應(yīng)用廣泛，操作簡(jiǎn)單、方便。用水冷卻氨氣不易結(jié)垢，所以選擇帶有補(bǔ)償圈的固定管板式換熱器。2.1.5 填料函式換熱器填料函式換熱器的結(jié)構(gòu)如圖1-4所示。其特點(diǎn)是管板只有一端與殼體固定連接，另一端采用填料函密封。管束可以自由伸縮，不會(huì)產(chǎn)生因殼壁與管壁溫差而引起的溫差應(yīng)力。填料函式換熱器的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)較浮頭式換熱器簡(jiǎn)單，制造方便，耗材少，造價(jià)也比浮頭式的低；管束可以從殼體內(nèi)抽出，管內(nèi)管間均能進(jìn)行清洗，維修方便。其缺點(diǎn)是填料函乃嚴(yán)不高，殼程介質(zhì)可能通過填料函外樓，對(duì)于易燃、易爆、有度和貴重的介質(zhì)不適用。2.2 換熱器內(nèi)冷熱流體通道的選擇 冷

8、、熱流體流動(dòng)通道的選擇的一般原則： 1）不潔凈或易結(jié)垢的液體宜在管程，因管內(nèi)清洗方便。 2）腐蝕性流體宜在管程，以免管束和殼體同時(shí)受到腐蝕。 3）壓力高的流體宜在管內(nèi)，以免殼體承受壓力。 4）飽和蒸汽宜走殼程，因飽和蒸汽比較清潔，表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)與流速 無關(guān)，而且冷凝液容易排出。 5）流量小而粘度大的流體一般以殼程為宜，因在殼程re100即可達(dá)到湍流。但這不是絕對(duì)的，如流動(dòng)阻力損失允許，將這類流體通入管內(nèi)并采用多管程結(jié)構(gòu)，亦可得到較高的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)。 6）若兩流體溫差較大，對(duì)于剛性結(jié)構(gòu)的換熱器，宜將表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)大的流體通入殼程，以減小熱應(yīng)力。 7）需要被冷卻物料一般選殼程，便于散熱。 綜上所述本冷

9、卻器的管程走壓縮后的熱空氣，殼程走冷卻水。熱空氣和冷卻水逆向流動(dòng)換熱。 （1）因?yàn)闊峥諝獾牟僮鲏毫_(dá)到1.3mpa，而冷卻水的操作壓力取0.2mpa，如果熱空氣走管內(nèi)可以避免殼體受壓，可節(jié)省殼程金屬消耗量； （2）對(duì)于剛性結(jié)構(gòu)的換熱器，若兩流體的的溫度差較大，對(duì)流傳熱系數(shù)較大者宜走管間，因壁面溫度與對(duì)流表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)大的流體溫度相近，可以減少熱應(yīng)力，防止把管子壓彎或把管子從管板處拉脫。 （3）熱空氣走管內(nèi)，可以提高熱空氣流速增大其對(duì)流傳熱系數(shù)，因?yàn)楣軆?nèi)截面積通常比管間小，而且管束易于采用多管程以增大流速。2.3流體流速的選擇 流體在管程或殼程中的流速，不僅直接影響表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)，而且影響污垢熱阻，

10、從而影響傳熱系數(shù)的大小，特別對(duì)于含有泥沙等較易沉積顆粒的流體，流速過低甚至可能導(dǎo)致管路堵塞，嚴(yán)重影響到設(shè)備的使用，但流速增大，又將使流體阻力增大。因此選擇適宜的流速是十分重要的。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，表1及表2列出一些工業(yè)上常用的流速范圍，以供參考。表31列管式換熱器內(nèi)常用的流速范圍 表32不同粘度液體流速 查閱化工原理（上）1p201表49 可得到，熱空氣的流速范圍為530 ms-1；冷卻水的流速范圍為0.21.5 ms-1。初步選擇：熱空氣的流速為10.0 ms-1， 冷卻水的流速為0.5 ms-1。2.4換熱管的選擇 選用較小直徑的管子，可以提高流體的對(duì)流給熱系數(shù)，并使單位體積設(shè)備中的傳熱面積增大，

11、設(shè)備較緊湊，單位傳熱面積的金屬耗量少，但制造麻煩，小管子易結(jié)垢，不易清洗，可用于較清潔流體。大管徑的管子用于粘性較大或易結(jié)垢的流體。 我國(guó)列管式換熱器常采用無縫鋼管，規(guī)格為外徑壁厚，常用的換熱管的規(guī)格：192，252.5，383。在此項(xiàng)目設(shè)計(jì)中選擇換熱管的規(guī)格為252.5碳鋼管2.5流體進(jìn)出口溫度的初步確定 管內(nèi)流體（空氣）： 體積流量：vh=20000m3/h=5.56m3/s（標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)） 進(jìn)口溫度：t1=270 出口溫度：t2=50 操作壓力：ph=1.3mpa 設(shè)計(jì)壓力：pdh=1.4mpa 管外流體（冷卻水）： 進(jìn)口溫度：t1=25 出口溫度：t2=75 操作壓力：pc=0.2mpa

12、設(shè)計(jì)壓力：pdc=0.3mpa 空氣物性： （1）空氣的定性溫度 ： （2）空氣的設(shè)計(jì)壓力：pdh=1.4mpa 查閱化工原理（上）1的附錄三（p268）：干空氣的物理性質(zhì)（101.33kpa）和附 錄七，運(yùn)用內(nèi)插法： （3）導(dǎo)熱系數(shù)：h=0.03637 wm-1-1 （4）粘度：h=2.45x10-5pas （5）定壓比熱容：cp，h=1017j/（k） （6）密度校正h=1.2931.293(1.4mpa/0.101mpa)273/(273+160)11.30 kgm-3 冷卻水的物性: （1）冷卻水的定性溫度 ： （2）冷卻水的設(shè)計(jì)壓力：pdc=0.3mpa 查閱化工原理（上）1的附錄二

13、（p261）水的物理性質(zhì)。運(yùn)用內(nèi)插法： （3）導(dǎo)熱系數(shù)：c=0.6473w/m.k （4）粘度：=5.49x10-4pas （5）定壓比熱容：cp，h=4174j/k （6）密度校正：c=988.1 kg/m3 空氣與冷卻水的物理性質(zhì)表：物性密度i（kg/m3）定壓比熱容cpi j/(kg)粘度i（pas）導(dǎo)熱系數(shù)i（wm-1-1）空氣 11.3010172.4510-5 0.03637水988.1041745.4910-40.64733工藝計(jì)算3.1確定總傳熱量 熱負(fù)荷分為兩種，即工藝熱負(fù)荷和設(shè)備熱負(fù)荷，工藝熱負(fù)荷是指工藝上要求的在單位時(shí)間內(nèi)需要對(duì)物料加入或取出的熱量，用ql表示，單位為w。

14、設(shè)備熱負(fù)荷是熱交換器所具備的換熱能力，所以設(shè)備熱負(fù)荷也就是熱交換器的傳熱速率q。當(dāng)熱損失不可忽略時(shí)，為滿足工藝要求，q應(yīng)大于ql。 由熱量衡算得到的是工藝熱負(fù)荷ql。如果流體不發(fā)生相變化，比熱取平均溫度下的比熱，則有： 式中 ：w-流體的質(zhì)量流量，kg/h； -流體的平均定壓比熱，kj/(kg); t-熱流體溫度，； t-冷流體溫度，； （下標(biāo)h和c分別表示熱流體和冷流體，下標(biāo)1和2表示熱交換器的進(jìn)口和出口）式3-29是熱交換器的熱量衡算式，也稱為熱平衡方程。若流體在換熱過程中有相變，例如飽和蒸汽冷凝成同溫度冷凝液時(shí)，則有： 式中-飽和蒸汽的冷凝速率，kg/h； r-飽和蒸汽的冷凝潛熱，kj/

15、kg； 為滿足工藝要求，應(yīng)該使熱交換器的傳熱速率等于或略大于工藝熱負(fù)荷，即：qql ql=wccpc(t2-t1)=vccp，c（t2-t1） 【來自1p214】 空氣體積流量：vc=5.56m3/s單位時(shí)間的總傳熱量：q=vhcp，h（t1-t2）=5.56x11.30x1017x（270-50）=1.41x10-7 j3.2確定冷卻劑的流量根據(jù)上面的公式q=vccp，c（t2-t1）得到vc=1.41x10-7 /988.1x4174x(75-25)=0.068 m3/s3.3有效平均溫差 = 【來自1p182（4-124）】（2）溫度校正系數(shù)：平均傳熱溫差校正系數(shù),查閱傳熱過程與設(shè)備2得

16、 【來自2p61( 3-9)】溫度校正系數(shù)為查傳熱過程與設(shè)備2p61圖3-10得ftx=0.82 于是得傳熱溫差校正值為：t=ftxtm=0.82x82.77=67.87 又因?yàn)閒t0.8；所以應(yīng)該采用單殼程ns=1。3.4管內(nèi)空氣側(cè)傳熱系數(shù)hi的計(jì)算 （1）選用252.5mm的傳熱管(碳鋼管)；（2）空氣流速：uh10m/s（3）空氣總的流通截面積：s=vh/uh=5.56/10=0.556m2（4）雷諾數(shù)re的計(jì)算=92244.89可得，流體流動(dòng)形態(tài)為湍流（5）普蘭特準(zhǔn)數(shù)pr、對(duì)流傳熱系數(shù)hi =0.685a1=0.023/dre0.8x=0.023xxx0.03637/0.02=350.

17、01w/(m2)3.5管外水側(cè)傳熱膜系數(shù)的計(jì)算（1）由1p226得，管間距：s=32mm（2）換熱管長(zhǎng)：取管長(zhǎng)l=6m（3）依據(jù)傳熱管內(nèi)徑和流速確定單程傳熱管數(shù) n=vh/（uhr2）=5.56/（10x3.14x0.012）=1770.71771 (根)（4）計(jì)算外殼直徑由1p203,4-129得di=s（ne-1）+2b管子按正三角形排列時(shí)，橫過中心管束中心線的管數(shù)：ne=1.1=65.4766根b=（11.5）do 取b=1.5do=37.5mm即：di=s（ne-1）+2b=32x（66-1）+2x37.5=2155mm查閱化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)4p126，表9-3，采用16mnr鋼板(gb

18、3274)，其中鋼密度7850kgm3由pc1.2p=1.68mpa， di2155mm，再查閱4p124，表9-6,對(duì)殼體與管板采用單面焊，當(dāng)全部無損探傷時(shí)，焊接接頭系數(shù)0.7。查閱化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)p124，表9-4, 碳素鋼、普通低合金鋼板許用應(yīng)力，得：t=170mpa ，s345mpa（1.68x2.155)/（2x170x0.7-1.68）15.32(mm)查閱化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)p127，表9-10,鋼板厚度負(fù)偏差，取c10.8mm， c21mm。圓整后： n=15.32+0.8+120(mm) 采用公稱直徑為d=2200x22.5mm (5)當(dāng)管子為正三角形排列時(shí)： de0.0202

19、m 【來自1p106】 兩折流擋板距離：h=（0.21.0）d=100500 取h=0.3m板數(shù)nb=l/h-1=6/0.3 -1=19 （6）水在兩折流擋板間的最大截面積： a=hdi（1-do/s）=0.3x2.2x（1-0.025/0.032）=0.14m2 （7）殼程冷卻水的流速： uc=vc/a=0.068/0.14=0.49m/s （8）雷諾數(shù)： re=988.1x0.49x0.0202/0.000549=17638.21 2000re105由顧毓珍光滑管公式：i=0.0056+=0.02 【來自1p46（1-105）】直管部分的壓降：p1=0.02x(6/0.02)x(10.32

20、2/2)x11.30 = 3610.43pa 彎管回路中的壓降：p2=3x10.322/2x11.30902.16 pa 【來自1p204（4-133）】 總壓降：pi（p1+p2）ft ns np（3610.43+902.16）1.51212636.51pa 1.3mpa（符合設(shè)計(jì)要求） 其中， ft為結(jié)垢校正系數(shù)，取1.5；ns為串聯(lián)殼程數(shù)，取1；np為管程數(shù)，取2。 （3）殼程壓降p1=ffonc(nb+1) 【來自1p204（4-135）】其中：f=0.5fo=5.0（17638.21）-0.228=0.54nc=66nb=19uo=0.49m/sp1=0.50.5466(19+1)(

21、988.10.492)/2 42276.67pap2nb（3.5） 【來自1p205(4-136)】19（3.52x0.3/2.155）(988.10.492)/27260.81pa總壓降：po（p1p2）fs ns（42276.67+7260.81）1.15156968.10pa 1.3mpa（符合設(shè)計(jì)要求） 其中，fs為殼程壓強(qiáng)降的校正系數(shù)，對(duì)于液體取1.15；ns為串聯(lián)的殼程數(shù)，取1。4設(shè)備計(jì)算及選型4.1管子在管板上的固定方式采用焊接法在管板上固定管子，其優(yōu)點(diǎn)是：焊接連接能保持連接的緊密性；管板孔加工要求低，可節(jié)省孔的加工工時(shí)；焊接工藝比脹接工藝簡(jiǎn)單；在壓力不太高可使用較薄的管板。由換

22、熱器設(shè)計(jì)手冊(cè)5p172，表1-6-20，管子伸出長(zhǎng)度約為3+2=5mm，管子與管孔間保留2mm的距離，防止管子受熱膨脹，使管板受壓變形。4.2管程分布與管子排列 管束分程時(shí)主要依據(jù)：要盡量采用偶數(shù)管程（單管程除外）；各程換熱管數(shù)應(yīng)大致相等；相鄰程間平均壁溫差一般不應(yīng)超過28；各種程間的密封長(zhǎng)度應(yīng)最短；分程隔板的形式應(yīng)簡(jiǎn)單。本設(shè)計(jì)中選用雙管程。 管子的排列方式選正三角形排列，其優(yōu)點(diǎn)如下：三角形排列緊湊，傳熱效果好，同一板子上管子比正方形多排10%左右，同一體積傳熱面積更大。管間距：s=32mm總管數(shù)：1716根拉桿數(shù)：m=4根開孔數(shù)：1720個(gè)4.3分程隔板的連接 查閱化工單元過程及設(shè)備課程設(shè)計(jì)

23、【3】p127，表4-1，可知 當(dāng)設(shè)計(jì)換熱器的公稱直徑di=2200mm時(shí)，隔板最小厚度bmin=8mm，取b=10mm。4.4管板與殼體的連接 管板兼做法蘭，固定板與殼體采用不可拆焊接式，管板與封頭采用法蘭連接。4.5折流擋板 本次設(shè)計(jì)的冷卻器采用弓形折流板。取弓形折流板圓缺高度為殼體內(nèi)徑的25%，即h=0.25x2200=550mm，h=300mm，nb=6000/300-1=19塊4.6拉桿 本換熱器殼體內(nèi)徑為500mm，查閱化工單元過程及設(shè)備課程設(shè)計(jì)p135，表4-7，表4-8，得： 拉桿直徑：d=16mm； 拉桿螺紋公稱直徑：dn=16mm； 前螺紋長(zhǎng)：la=20mm；后螺紋長(zhǎng)lb=

24、60mm； 拉桿數(shù)：45 機(jī)械設(shè)計(jì)5.1殼體壁厚 查閱化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)4p126，表9-3，采用16mnr鋼板(gb3274)，其中鋼密度7850kgm3由pc1.2p=1.56mpa， di500mm，再查閱4p124，表9-6,對(duì)殼體與管板采用單面焊，當(dāng)全部無損探傷時(shí)，焊接接頭系數(shù)0.7。查閱化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)p124，表9-4, 碳素鋼、普通低合金鋼板許用應(yīng)力，得：t=170mpa ，s345mpa（1.56x0.5/（2x170x0.7）-1.56）3.3(mm)查閱化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)p127，表9-10,鋼板厚度負(fù)偏差，取c10.8mm， c21mm。圓整后： n=3.3+0.8+110

25、(mm) 5.2水壓校核 由化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)p130，公式（9-8），（9-10），得： =79.92mpa 而0.9s=0.90.85345=263.93mpa因?yàn)?.9s，所以水壓試驗(yàn)時(shí)強(qiáng)度足夠。5.3管板參數(shù)根據(jù)殼體內(nèi)徑尺寸，以及殼程壓力小于管程壓力，查閱換熱器設(shè)計(jì)手冊(cè)p154，表1-6-11（a） 管板尺寸表具體參數(shù)列于下表： 參數(shù)名稱參數(shù)值管板直徑da/mm500管板外徑d/mm640管板厚度ba/mm42螺栓孔直徑d2/mm23螺栓規(guī)格m20螺栓數(shù)量n2/個(gè)24螺栓孔高度bf/mm32管板法蘭直徑df /mm640管板螺栓內(nèi)側(cè)邊間距d4/mm552管孔直徑d1/mm25.4管孔數(shù)/

26、個(gè)132換熱管外伸長(zhǎng)度/mm5管板體積/m30.0125管板質(zhì)量/kg98.125注：管板體積=0.0125m3單塊管板質(zhì)量：m=0.0125785098.125kg5.4折流板的計(jì)算查閱熱換器設(shè)計(jì)手冊(cè)p181-182，表1-6-26和表1-6-33得：折流板直徑：da=500-4.5-0.5（允許偏差0.5）=495mm折流板切去面積的弓形高度：ha=0.25x500=125折流板厚度：查表可知其最小值為5mm，故取=8mm圓缺部分面積：=c=0.156150.49520.03826 【來自5p184】其中c由ha/da=0.253查表1-6-35得c=0.15615。.折流板體積： x=0

27、.000633m3折流板質(zhì)量：9x0.000633x7850=44.72kg由國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)【gb151-1999】，表17，管孔直徑d1=25+0.4=25.4mm；由國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)【gb151-1999】，5.6.5.1（15），拉桿孔直徑d2=16+1=17mm；n1：管孔數(shù)量,132；n2：拉桿孔數(shù)量，4。5.5接管與管法蘭根據(jù)1p204 接管公式，同時(shí)也考慮到接管內(nèi)的流體流速為相應(yīng)管、殼程流速的1.21.4倍，得（1）殼程流體進(jìn)出口接管：取接管內(nèi)的水流速ui=1.8m/s，則=（4x0.0138/3.14/1.8）1/2=98.8mm取標(biāo)準(zhǔn)管徑為125mm，查材料與零部件（上）6p123無縫鋼管

28、（yb231-70）表1-1-86，外徑=108mm，管厚=4mm；p655表2-8-1，伸出高度=150mm進(jìn)水口采用凸法蘭，出水口采用凹法蘭，查閱材料與零部件（上）p384，表2-2-23，取法蘭直徑205 mm厚度b=18mm螺栓孔間距d1170mm孔直徑18mm法蘭重量：凹法蘭6.04kg凸法蘭=6.9kg，螺栓規(guī)格：m16螺栓數(shù)量：4。（2）管程流體進(jìn)出口接管：取接管內(nèi)空氣的流速為 uo= 15 m/s，則=（4x0.2/3.14/15）=130.33mm取標(biāo)準(zhǔn)管徑為125mm，查材料與零部件p123無縫鋼管（yb231-70）表1-1-86，外徑=159mm，管厚=4.5mm；p6

29、55表2-8-1，伸出高度=150mm進(jìn)氣口采用凹法蘭，出氣口采用凸法蘭，查閱材料與零部件(上)p384，表2-2-23，取法蘭直徑280 mm厚度b=28mm螺栓孔間距d1240mm孔直徑23mm法蘭重量：凹法蘭7.34kg凸法蘭=8.5kg，螺栓規(guī)格：m16螺栓數(shù)量為8。5.6封頭設(shè)計(jì)（1）封頭本換熱器采用橢圓型封頭（jb1154-73）兩個(gè)，材料使用高合金鋼，以內(nèi)徑為公稱直徑，d=500mm。查閱傳熱傳質(zhì)過程設(shè)備設(shè)計(jì)p307，總附表3，得： 曲面高度h1=125直邊高度h2=25內(nèi)表面積a=0.309m2（2）管箱 管箱長(zhǎng)度l=360，管箱外徑=500壁厚=10mm 管箱質(zhì)量：m=3.1

30、4x0.5x0.3x0.008x7850=29.58kg管的總長(zhǎng)=3682mm（3）法蘭 查閱材料與零部件（上）p386，表2-2-22，采用凹法蘭，在公稱壓力為1.0-1.6mpa范圍內(nèi)，選取的法蘭參數(shù)d=640mm，公稱直徑=500，孔間距d1=600?？字睆絛2=23mm，厚度b=42mm，所用螺栓規(guī)格m20，螺栓數(shù)目24。一個(gè)法蘭焊接在管箱，再與前管板連接；另一個(gè)法蘭焊接在封頭，與后管板連接。5.7支座設(shè)計(jì)查閱材料與零部件（上）p627-628，表2-7-1鞍式支座尺寸，得當(dāng)公稱直徑=500mm時(shí)，l=460，b=120，b=90，m=200，質(zhì)量=14.84kg換熱器總長(zhǎng)=3682m

31、m6 計(jì)算結(jié)果匯總表?yè)Q熱器的工藝計(jì)算及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要結(jié)果和主要尺寸匯總于下表：工藝參數(shù)管程殼程體積流量/（m3/s)0.0685.56進(jìn)/出口溫度/25/75270/50操作壓力/mpa0.21.3物性參數(shù)定性溫度/50160密度/(kg/m3)988.111.3定壓比熱熔/kj/(kgk)4.1741.017粘度/(pas)5.4910-42.4510-5熱導(dǎo)率/w/(mk)0.03170.6129普朗特準(zhǔn)數(shù)0.6895.8工藝主要計(jì)算結(jié)果流速/(m/s)9.650.421污垢熱阻/m2k/ w0.000350.00017阻力（壓降）/mpa8594.876107.94對(duì)流傳熱系數(shù)/w/(m

32、2k)331.83255.8總傳熱系數(shù)/w/(m2k)263.54平均傳熱溫差/50.49熱流量/kw286.92設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)程數(shù)21推薦使用材料碳鋼碳鋼換熱器型式固定管板式臺(tái)數(shù)1殼體內(nèi)徑/mm500傳熱面積/m224.8管 徑/mm252.5折流板型式上下管 數(shù)/根136折流板數(shù)/個(gè)9管 長(zhǎng)/mm3000折流板間距/mm300管子排列方式圓切高度/mm125管間距/mm32封頭2個(gè)do=500mm封頭法蘭dh=640mm隔板b=8mm拉桿4根d=16mm支座(jb1167-81)a型管箱（非標(biāo)準(zhǔn)）do=500mm管箱法蘭dh=640mm定距管252.5管板請(qǐng)參閱說明書殼程接管1084殼程接管

33、法蘭dh205mm管程接管1594.5管程接管法蘭dh=280mm排氣液管1084排氣液管法蘭dh=205mm備注設(shè)備總長(zhǎng)為3682mm總重取整為1018kg7 設(shè)計(jì)總結(jié)當(dāng)初此當(dāng)初次接觸化工原理課程設(shè)計(jì)，還荒謬地以為是像其他課程一樣是實(shí)驗(yàn)類的，聽課的時(shí)候也一頭霧水，根本不知道該做什么，該怎么做，無從下手，只是覺得好難。 尤其是做過化工設(shè)計(jì)之后，覺得換熱器設(shè)計(jì)挺簡(jiǎn)單的，可實(shí)際上當(dāng)我真的開始做設(shè)計(jì)的時(shí)候，才發(fā)現(xiàn)自己的知識(shí)有多么的不充實(shí)。所以自己設(shè)計(jì)的時(shí)候只能是根據(jù)老師提供的模板，用新的數(shù)據(jù)代替舊的數(shù)據(jù)，其他的公式完全照抄，花了好久的時(shí)間，終于把計(jì)算部分完成了。再細(xì)看模板和自己的設(shè)計(jì)的時(shí)候，發(fā)現(xiàn)了很多問題，我的設(shè)計(jì)根本是行不同，果真用這設(shè)計(jì)的話，也是謀財(cái)害命。在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中，遇見了很多的困難，不知道怎樣開始，不知道怎樣根據(jù)老師的模板設(shè)計(jì)，尤其是做到了工藝計(jì)算中的物料衡算和熱量衡算的時(shí)候完全不知道怎么樣開始，只有自己開始琢磨，想了好久好久查閱了化工原理等資料，才知道怎樣設(shè)計(jì)。因此，有花了好多的時(shí)間在計(jì)算上。那么接下來就是畫圖了，由于學(xué)過機(jī)械制圖還有auto cad，以為畫圖比較簡(jiǎn)單，一天左右可以完成，誰(shuí)知道，畫圖更難，這主要是因?yàn)樵谠O(shè)計(jì)的時(shí)候，沒有兼顧考慮到畫圖，因此設(shè)計(jì)出來的管數(shù)很難安排，冥思苦想了好久，換了好多方案，查了好多資料，換了多種排列方法，還是行不通。最終，只好把管數(shù)安排