(完整版)列管式換熱器設(shè)計(jì)

1、1第一章列管式換熱器的設(shè)計(jì)1.1 概述列管式換熱器是一種較早發(fā)展起來(lái)的型式，設(shè)計(jì)資料和數(shù)據(jù)比較完善，目前在許多國(guó)家中已有系列化標(biāo)準(zhǔn)。列管式換熱器在換熱效率，緊湊性和金屬消耗量等方面不及其他新型換熱器，但是它具有結(jié)構(gòu)牢固，適應(yīng)性大，材料范圍廣泛等獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)，因而在各種換熱器的競(jìng)爭(zhēng)發(fā)展中得以繼續(xù)應(yīng)用下去。目前仍是化工、石油和石油化工中換熱器的主要類(lèi)型，在高溫高壓和大型換熱器中，仍占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。例如在煉油廠(chǎng)中作為加熱或冷卻用的換熱器、蒸餾操作中蒸餾釜（或再沸器）和冷凝器、化工廠(chǎng)中蒸發(fā)設(shè)備的加熱室等，大都采用列管式換熱器3。1.2 列管換熱器型式的選擇列管式換熱器種類(lèi)很多，目前廣泛使用的按其溫度差補(bǔ)償結(jié)構(gòu)

2、來(lái)分，主要有以下幾種：（1）固定管板式換熱器：這類(lèi)換熱器的結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單、緊湊，造價(jià)便宜，但管外不能機(jī)械清洗。此種換熱器管束連接在管板上，管板分別焊在外殼兩端，并在其上連接有頂蓋，頂蓋和殼體裝有流體進(jìn)出口接管。通常在管外裝置一系列垂直于管束的擋板。同時(shí)管子和管板與外殼的連接都是剛性的，而管內(nèi)管外是兩種不同溫度的流體。因此，當(dāng)管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。為了克服溫差應(yīng)力必須有溫度補(bǔ)償裝置，一般在管壁與殼壁溫度相差 50C 以上時(shí)，為安全起見(jiàn)，換熱器應(yīng)有溫差補(bǔ)償裝置。（2）浮頭換熱器：換熱器的一塊管板用法

3、蘭與外殼相連接，另一塊管板不與外殼連接，以便管子受熱或冷卻時(shí)可以自由伸縮， 但在這塊管板上來(lái)連接有一個(gè)頂蓋， 稱(chēng)之為“浮頭”，所以這種換熱器叫做浮頭式換熱器。這種型式的優(yōu)點(diǎn)為：管束可以拉出，以便清洗；管束的膨脹不受殼體的約束，因而當(dāng)兩種換熱介質(zhì)的溫差大時(shí)，不會(huì)因管束與殼體的熱膨脹量的不同而產(chǎn)生溫差應(yīng)力。其缺點(diǎn)為結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價(jià)高。（3）填料函式換熱器：這類(lèi)換熱器管束一端可以自由膨脹，結(jié)構(gòu)與比浮頭式簡(jiǎn)單，造價(jià)也比浮頭式低。但殼程內(nèi)介質(zhì)有外漏的可能，殼程終不應(yīng)處理易揮發(fā)、易爆、易燃和有毒的介質(zhì)。（4）U 型管換熱器：這類(lèi)換熱器只有一個(gè)管板，管程至少為兩程管束可以抽出清洗，管2子可以自由膨脹。其缺點(diǎn)式

4、管子內(nèi)壁清洗困難，管子更換困難，管板上排列的管子少。對(duì)于列管式換熱器，一般要根據(jù)換熱流體的腐蝕性及其它特性來(lái)選擇結(jié)構(gòu)與材料，根據(jù)材料的加工性能，流體的壓力和溫度，換熱器管程與殼程的溫度差，換熱器的熱負(fù)荷，檢修清洗的要求等因素決定采用哪一類(lèi)型的列管式換熱器。1.3 換熱器內(nèi)流體通入空間的選擇哪一種流體流經(jīng)換熱器的殼程，哪一種流體流經(jīng)管程，下列各點(diǎn)可供參考（以固定管板式為例）。（1）不清潔和易結(jié)垢的流體易走管內(nèi)，因?yàn)楣軆?nèi)清洗比較方便。（2）腐蝕性的流體易走管內(nèi)，以免管子和殼體同時(shí)受腐蝕，而且管子也便于清洗和檢修。（3）壓強(qiáng)高的流體易走管內(nèi)，以免殼體受壓，可節(jié)省金屬消耗量。（4）飽和蒸汽易走管間，以

5、便于及時(shí)排除冷凝液，且蒸汽較潔凈，它對(duì)清洗無(wú)要求。（5）有毒流體易走管內(nèi)，使泄露機(jī)會(huì)較少。（6）被冷卻的流體易走管間，可利用外殼向外的散熱作用，以增強(qiáng)冷卻效果。（7）粘度大的液體或流量較小的流體，易走管間，因流體在有折流板的殼程流動(dòng)時(shí)，由于流速和流量的不斷改變。在低 R 值（R100）下即可達(dá)到湍流，以提高對(duì)流傳熱系數(shù)。ee對(duì)于剛性結(jié)構(gòu)的換熱器，若兩流體的溫差較大，對(duì)流傳熱系數(shù)較大者易走管間，因壁面溫度與 a 大的流體溫度相近，可以減少熱應(yīng)力。1.4 流體流速的選擇增加流體在換熱器中的流速，將加大對(duì)流換熱系數(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，使傳熱系數(shù)增大，動(dòng)力消耗就增多。

6、所以適宜的流速要通過(guò)經(jīng)濟(jì)衡算才能確定。此外，在選擇流速時(shí)，還要考慮結(jié)構(gòu)上的要求。例如，選擇高的流速，使管子數(shù)目減少，對(duì)一定的換熱面積，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)；單程變成多程使平均溫度降下來(lái)。這些也是選擇流速時(shí)應(yīng)考慮的問(wèn)題。表 1-1 至表 1-3 列出了常用的流速范圍，可供設(shè)計(jì)參考。所選的流速，應(yīng)盡可能避免在滯流下流動(dòng)。表 1-1 常用的流速范圍Table1-1Thescopeofcommonuseincurrentvelocity流體種類(lèi)一般流體易結(jié)垢液體氣體3管程流速 m/s0.531530殼程流速 m/s0.21.50.5315表 1-2

7、 安全允許速度Table1-2Thespeedofthesafeadmissionoftheliquid液體名稱(chēng)乙醚、二硫化碳、苯甲醇、乙醇、汽油丙酮安全允許速度/m/sV1V21.5150015005005001001003535110000,0.760 時(shí)a.=0.023入/dReo.8Prn(8)iiiii加熱n取0.4；冷卻n取0.32.2.2 管外傳熱膜系數(shù)a=0.36(入/d)Re0.55Pr1/3(卩/卩)0.14(9)omiiwRe=2X1031X106有相變對(duì)流傳熱的傳熱膜系數(shù)5蒸汽在水平管外冷凝 a=1.163X0.945(Xf3pf2g/fGg/)1/3(10)2.3 流

8、體壓強(qiáng)降的計(jì)算2.3.1 管程流動(dòng)阻力管程阻力可按一般摩擦阻力公式求得。對(duì)于多程換熱器，其總阻力 ZAP.等于直管阻力、AP2阻力及進(jìn)、出口阻力之和。一般進(jìn)、出口阻力可忽略不計(jì)，故管程阻力的計(jì)算式為ZAPi=(AP1+AP2)FtNp11)7式中AP1AP2分別為直管及回彎管中因摩擦阻力引起的壓強(qiáng)降，Pa；Ft結(jié)垢校正因數(shù)，無(wú)量綱，對(duì)25X2.5mm的管子，取1.4,對(duì)19X2mm的管子，取1.5；Np管程數(shù)；AP1=入(L/d)X(pU2/2)(12)AP2=3PU2/2(13)2.3.2 殼程流動(dòng)阻力現(xiàn)已提出的殼程流動(dòng)阻力的計(jì)算公式雖然較多，但是由于流體的流動(dòng)狀況比較復(fù)雜，因此使計(jì)算得到的

9、結(jié)果相差很多。下面殼程壓強(qiáng)降 AP 的公式，即0EAP=(APTAP心FN(14)012ss式中AP，流體橫過(guò)管束的壓強(qiáng)降1AP，流體通過(guò)折流板缺口的壓強(qiáng)降，2F 殼程壓強(qiáng)降的結(jié)垢校正因數(shù)，無(wú)量綱，液體可取1.15，氣體可取1.0sAP=Ffn(N+1)(PU2/2)(15)10cBAP=N(3.52h/D)PU2/2(16)2B式中F管子排列方法對(duì)壓強(qiáng)降的校正因數(shù)，對(duì)正三角形排列F=0.5，對(duì)轉(zhuǎn)角正方形為0.4，正方形為0.3。f 殼程流體的摩擦系數(shù)，當(dāng)Re500 時(shí)，f=5.0Re-0.228；0o00n 橫過(guò)管束中心線(xiàn)的管子數(shù)，管子按正三角形排列 n=1.1Xni/2cc管子按正方形排列

10、 n=1.19Xni/2cN 折流擋板數(shù)；BH 折流擋板間距，m；u 按殼程流通截面積A0計(jì)算的流速，m/s，而 A=H(D-nd)000c0一般來(lái)說(shuō)，液體流經(jīng)換熱器的壓強(qiáng)降為 10100kPa，氣體的為 110kPa。8第三章工藝流程汽提塔 （E101） 底部的溶液經(jīng)減壓閥LC9202減壓到1.76Mpa進(jìn)入中壓分解分離器 （V102） ,溶液在此閃蒸并分解，分離后尿液進(jìn)入中壓分解塔（E102A/B）,甲銨在此分解E102A殼體用0.5Mpa蒸汽供熱，E102B用汽提塔蒸汽冷凝液分離器（V109）的2.5Mpa蒸汽冷凝供熱。從中壓分解塔分離器頂部出來(lái)的含有氨和二氧化碳的氣體先送到真空預(yù)濃縮器

11、（E104）殼程中，被中壓碳銨液泵（P103A/B）送來(lái)的碳銨液吸收，其吸收和冷凝熱用來(lái)蒸發(fā)尿液中的部分水份，然后進(jìn)入中壓冷凝器（E106）用冷卻水冷卻，最終進(jìn)入中壓吸收塔（C101）。中壓吸收塔為泡罩塔，它用氨升泵（P105A/B）來(lái)的液氨和氨水泵（P107A/B）送來(lái)的氨水共同洗滌二氧化碳。中壓吸收塔頂部含有微量惰性氣氨進(jìn)入氨冷器（E109）冷凝成液氨，收集于氨收集器（V105）,不凝氣通過(guò)氨回收塔（C105）進(jìn)入中壓惰性氣體洗滌塔（C103）。惰性氣體放空， 其吸收熱通過(guò)中壓氨吸收塔 （E111） 用冷卻水帶走， 氨水通過(guò)氨水泵 （P107A/B）被送到中壓吸收塔。中壓吸收塔底部溶液通過(guò)

12、高壓甲銨泵（P102A/B）加壓到15.5Mpa送到甲銨冷凝器（E105），返回合成圈。這里所做的換熱器設(shè)計(jì)就是對(duì)中壓吸收塔出來(lái)的氣氨進(jìn)行冷凝成液氨的設(shè)備進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，以下是氨冷凝器所在工藝流程中的位置（見(jiàn)附圖3-1）。9第四章?lián)Q熱器工藝過(guò)程計(jì)算4.1 設(shè)計(jì)任務(wù)和條件物料：NH、循環(huán)水等。其中循環(huán)水走管程。3工藝條件：殼程：操作壓力：1.62MP 溫度 43C38C(入/出)a管程：操作壓力：0.4MP 溫度 32C36C(入/出)a其中：NH：流量：580m3/h 密度 13Kg/m334.2 設(shè)計(jì)過(guò)程列管式換熱器的選型和設(shè)計(jì)計(jì)算步驟4.2.1 試算并初選設(shè)備規(guī)格(1) 確定流體在換熱器中的

13、流動(dòng)途徑。(2) 根據(jù)傳熱任務(wù)計(jì)算熱負(fù)荷 Q。(3) 確定流體在換熱器兩端的溫度，選擇列管換熱器的形式；計(jì)算定性溫度，并確定在定性溫度下的流體物性。(4) 計(jì)算平均溫度差，并根據(jù)溫度差校正系數(shù)不應(yīng)小于 0.8 的原則，決定殼程數(shù)。(5) 依據(jù)總傳熱系數(shù)的經(jīng)驗(yàn)值范圍，或按生產(chǎn)實(shí)際情況，選定總傳熱系數(shù) K 值。(6) 由總傳熱速率方程 Q=KSAt,初步算出傳熱面積 S,并確定換熱器的基本尺寸(如md、L、n 及管子在管板上的排列等)，或按系列標(biāo)準(zhǔn)選擇設(shè)備規(guī)格。4.2.2 計(jì)算管程、殼程壓強(qiáng)降根據(jù)初定的設(shè)備規(guī)格，計(jì)算殼程、管程流體的流速和壓強(qiáng)降。檢查計(jì)算結(jié)果是否合理或滿(mǎn)足工藝要求。若壓強(qiáng)降不符合要

14、求，要調(diào)整流速，再確定管程數(shù)或折流板間距，或選擇另一規(guī)格的換熱器，重新計(jì)算壓強(qiáng)降直至滿(mǎn)足要求為止。4.2.3 核算總傳熱系數(shù)計(jì)算管程、殼程對(duì)流傳熱系數(shù)，確定污垢熱阻 R 和 R，再計(jì)算總傳熱系數(shù) K/，比較 Ksiso的初設(shè)值和計(jì)算值，若 L/K=1.151.25 或(K-K)/K=15.5%30%,則初選的換熱器合適。否則10需另設(shè) K 值，重復(fù)以上計(jì)算步驟6。4.3 工藝計(jì)算過(guò)程4.3.1 定性溫度下流體物性NH：P=13kg/m3口=0.918X10-5Pas入=0.0215W/MCY=1373kJ/kgCp=0.67kJ/kgCV=580m3/h循環(huán)水：p=995.7kg/m3u=80

15、.07X10-5Pas入=0.6176W/M CCp=4.174kJ/kg C液氨：Pf=583kg/m3入f=0.432kcal/mh Cuf=0.306kg/mhg=12.7X107本設(shè)計(jì)中涉及到氨的相變化傳熱過(guò)程，根據(jù)兩流體的情況，循環(huán)水走管程，氨走殼程進(jìn)行計(jì)算。4.3.2 試算和初選換熱器的型號(hào)計(jì)算熱負(fù)荷和冷卻水流量Q=Q1(顯熱)+Q2(潛熱)Q1=WCp(T1-T2)=VpCp(T1-T2)=(580X13/3600)X0.67X103X(43-38)=7016.4wQ2=WY=VpY=(580X13/3600)X1373X103=2875672.2wQ=Q1+Q2=7016.4+

16、2875672.2=2882688.6wWH20=Q/Cpt=2882688.6/(4.174X103X(36-32)=172.657kg/sVH2O=WH20/p=172.657/995.7=0.173m3/s(2) 計(jì)算兩流體的平均溫度差暫按單殼程、多管程進(jìn)行計(jì)算。逆流時(shí)平均溫度差為NH43Cf38C3水 36C-32Ct7C6Ct=(At+At)/2=6.5Cm12而 R=(T-T)/(t-t)=1.25P=(t-t)/(T-t)=0.36412212111由 P、R 值查圖 417 查得At 二 0.92所以 At 二AtXAt=0.92X6.5=5.98Cmm11(3)初選換熱器型號(hào)

17、根據(jù)兩流體的情況，假設(shè) K=1100W/M C故 S=Q/KXAtm=2882688.6/1100/5.98=438.2m2由于Tm-tm=5-4=1CV50C 因此不需要考慮熱補(bǔ)償。據(jù)此，由換熱器系列標(biāo)準(zhǔn)，有關(guān)參數(shù)如下表 4-1：表 4-1 換熱器系列標(biāo)準(zhǔn)Tab.4-1Heatexchangeisrelatedtodata參數(shù)殼徑D/mm1000公稱(chēng)面積S0/m2446.2公稱(chēng)壓強(qiáng)/MPa1.62管子尺寸/mm19X2管子總數(shù)1267管長(zhǎng)/m6管子排列方法三角形管程數(shù)1實(shí)際傳熱面積S0=nndL=1267X3.14X0.019X(6-0.1)=446m2。若采用此換熱面積的換熱器，則要求過(guò)程

18、的總傳熱系數(shù)為1100W/M.C。4.3.3 核算壓強(qiáng)降(1) 管程壓強(qiáng)降EAP=(AP+AP)FNi12tp其中 F=1.5N=1tp管程流通面積 A=(n/4)d2n/N=0.785X0.0152X1267/2=0.2239m2iipu=V/A=0.173/0.2239=0.8m/sisiRe=duP/U=0.019X0.8X995.7/(80.07X10-5)=14922.4iii設(shè)管壁粗糙度=0.1mm,e/d=0.1/15=0.0067,由第一章中的入-Re 關(guān)系圖中查得入=0.039所以 AP 二入(L/d)X(PU2/2)=0.039X(6/0.015)X(995.7X0.82/

19、2)=4970.5Pa1AP=3PU2/2=3X995.7X0.82/2=955.9Pa212則 EAP=(4970.5+955.9)X1.5X1=29839.35PaV100Kpai(2)殼程壓強(qiáng)降EAP=(APTAPJFN012ss0013其中 F=1.0N=1ssP=Ffn(N+1)(PU2/2)10cB管子為三角形排列，F(xiàn)=0.5n=1.1ni/2=1.1X1267i/2=39c取折流擋板間距 h=0.3mN 二 L/h-1=6/0.3-1=19B殼程流通面積 A 二 H(D-nd)=0.3X(1-39X0.019)=0.0777m20c0u=V/A=580/3600/0.0777=2

20、.07m/s000Re=duP/口=0.019X2.07X13/(0.918X10-5)=55696.1500000f=5.0Re-0.228=5.0X55696.1-0.228=0.41400所以 AP=0.5X0.414X39X(19+1)X13X2.072/2=4497Pa1P=N(3.5-2h/D)PU2/2=19X(3.52X0.3/1)13X2.072/2=15346Pa2B工 AP=(4497+1534.6)X1X1=6031.6PaV10kPa0計(jì)算表明，管程和殼程壓強(qiáng)降都能滿(mǎn)足題設(shè)的要求。4.3.4 核算總傳熱系數(shù)(1) 管程對(duì)流傳熱系數(shù) aiRe=14922.4iPr 二口

21、 Cp/入=80.07X10-5X4.174X103/0.6176=5.41ia=0.023 入/dRe0.8Pr0.4=0.023X(0.6176/0.02)X14922.40.85.410.4iii=4061.6W/m2C(2) 殼程對(duì)流傳熱系數(shù) a0由于發(fā)生相變傳熱可有公式 a=0.945(入3p2g/yGJ1/30fffgG，=W/(L(N)2/3)=VP/(L(N)2/3)=580X13/(6X12672/3)=10.7kg/sgtta=0.945(入3p2g/pG)1/30fffg=0.945X(0.4323X5832X12.7X107/(0.306X10.7)1/3=9635.2

22、kcal/m2 h Ca=1.163a=1.163X9635.2=11205.7W/m2 C00(3)污垢熱阻查閱資料，管內(nèi)、外側(cè)污垢熱阻分別取為Rs=0.00017m2 C/WRs=0.00017m2 C/Wi0(4)總傳熱系數(shù) K 管外側(cè)熱阻忽略時(shí)，總傳熱系數(shù) K 為K0=1/(1/a0+Rso+Rsid0/di+d0/di/ai)00soi0i0ii=1/(1/11205.7+0.00017+0.00017X0.019/0.015+0.019/(0.015X4061.6)=1272.3W/m2.C由前面的計(jì)算可知，選用該型號(hào)的換熱器時(shí)要求過(guò)程的總傳熱系數(shù)為 1100W/m2 C。在規(guī)定的

23、流動(dòng)條件下，計(jì)算出的 K 為 1272.3W/m2 C,故所選擇的換熱器是合適的，安全0系數(shù)為(K-K)/KX100%=(1272.3-1100)/1100X100%=15.7%。014第五章?lián)Q熱器主體設(shè)備工藝尺寸的確定5.1 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)目前試用的列管換熱器系列標(biāo)準(zhǔn)中僅為25mmX2.5mm及19mmX2mm 兩種規(guī)格的管子】7。管長(zhǎng)的選擇是以清洗方便即合理使用管材為原則。長(zhǎng)管不便于清洗，且容易彎曲。一般出廠(chǎng)的標(biāo)準(zhǔn)管長(zhǎng)為 6m，則合理的換熱管長(zhǎng)應(yīng)為 1.5m、2m、3m 和

24、6m。系列標(biāo)準(zhǔn)中也采用這四種管長(zhǎng)。此外管長(zhǎng)和殼徑應(yīng)相適應(yīng)，一般去 L/D 為 46（對(duì)直徑小的換熱器可取大些）。如前所述，管子在管板上的排列方法有正三角形、正方形和轉(zhuǎn)角正方形等。正三角形排列的優(yōu)點(diǎn)有：相同殼程內(nèi)可排列更多的管子；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)高。正方形排列的優(yōu)點(diǎn)是便于清洗列管外壁，使用與殼程流體易產(chǎn)生污垢的場(chǎng)所；但其對(duì)流傳熱系數(shù)較正三角形排列時(shí)低。轉(zhuǎn)角正方形排列則介于上述兩者之間，與直列排列相比，對(duì)流傳熱系數(shù)可適當(dāng)?shù)奶岣?。管子在管板上排列的間距 t（指相鄰兩管子的中心距），隨管子和管板的連接方法的不同而異。通常，脹管法取 t=（1.31.

25、5）d,且相鄰兩管外壁間距不應(yīng)小于 6mm,即 t 三（d+6）。00焊接法取 t=1.25d。05.2 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)流速降低，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)多時(shí)，導(dǎo)致管內(nèi)流動(dòng)阻力增大， 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面積減少。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮這些問(wèn)題。列管換熱器的系列標(biāo)準(zhǔn)中管程數(shù)有 1、2、4 和 6 程等四種。采用多程時(shí)，通常應(yīng)使每程的管子數(shù)大致相等8。管程數(shù) m 可按下式計(jì)算，即m=u/u其中u 管程內(nèi)流體的適宜流速 m/s；管程內(nèi)流體的的實(shí)際流速 m/

26、s。當(dāng)溫度差校正系數(shù)低于 0.8 時(shí)，可采用殼方多程。如殼體內(nèi)安裝一塊與管束平行t15的隔板，流體在殼體內(nèi)流經(jīng)兩次，稱(chēng)為兩殼程。但由于殼程隔板在制造、安裝和檢修等方面都有困難，故一般不采用殼方多程的換熱器，而是將幾個(gè)換熱器串聯(lián)起來(lái)使用，以代替殼方多程。例如當(dāng)需殼方兩程時(shí)，即將總管數(shù)等分為兩部分，分別裝在兩個(gè)內(nèi)徑相同而直徑較小的外殼中，然后把兩個(gè)換熱器串聯(lián)使用。5.3 折流擋板安裝折流擋板的目的，是為加大殼程流體的速度，是湍流程度加劇，以提高殼程對(duì)流傳熱系數(shù)9。最常用的為圓缺型擋板，切去的弓形高度約為外殼內(nèi)徑的 10%40%,般取 20%25%,過(guò)高或過(guò)低都不利于傳熱。兩相鄰檔板的距離（板間距）

27、h 為外殼內(nèi)徑 D 的（0.21）倍。系列標(biāo)準(zhǔn)中采用的 h 值為：固定管板的有 150、300 和 600 三種，單位均為 mm；浮頭的有 150、200、300、480 和600 五種，單位均為 mm。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，流體就難于垂直的流過(guò)管束，使對(duì)流傳熱系數(shù)下降。5.4 外殼直徑的確定換熱器的殼體的內(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。根據(jù)計(jì)算出的實(shí)際管數(shù)、管徑、管中心距及管子的排列方法等，可采用作圖的方法確定殼體內(nèi)徑。但是，當(dāng)管數(shù)較多又要反復(fù)計(jì)算時(shí)，用作圖法就太麻煩了。一般在初步設(shè)計(jì)中，可先選定兩流體的流速，然后計(jì)算所需的管程和殼程的流通

28、截面積，與系列標(biāo)準(zhǔn)中查出外殼的直徑。待全部設(shè)計(jì)完后，仍用作圖法畫(huà)出管子排列圖。為了使管子均勻排列，防止流體走“短途”，可適當(dāng)增減一些管子10。另外，初步設(shè)計(jì)中也可用下式計(jì)算殼體的內(nèi)徑，即D=t（n-1）+2bc其中D 殼體內(nèi)徑，m；t 管中心距，m；n 橫過(guò)管束中心線(xiàn)的管數(shù)；cb 管束中心線(xiàn)上最外層的中心至殼體內(nèi)壁的距離，一般取 b=（11.5）d；0m。n 值可用下面公式估算，即c16管子按正三角形排列 n=1.1n1/2c管子按正方形排列n=1.19n1/2c式中 n 為換熱器的總管數(shù)。表 5-1 殼體標(biāo)準(zhǔn)尺寸Table5-1Hullstocksize殼體外徑/mm325400500600

29、700800900100011001200最小壁厚/mm81012145.5 主要附件封頭：封頭有方形和圓形兩種，方形用于直徑?。ㄒ话阈∮?400mm）的殼體，圓形用于大直徑的殼體11。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，可以在進(jìn)料口裝設(shè)緩沖擋板。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。放氣孔、 排液孔： 換熱器的殼體上常安有放氣孔和排液孔， 以排除不凝氣體和冷凝液等。換熱器中流體進(jìn)、出口的接管直徑按下式計(jì)算，即D=（4V/nu）1/2s式中V 流體的體積流量，ms/s；

30、su 流體在接管中的流速，m/s；流速 u 的經(jīng)驗(yàn)值可取為對(duì)液體 u=1.52m/s對(duì)蒸汽 u=2050m/s對(duì)氣體 u=（0.150.2）p/p（P 為壓強(qiáng)，KP；P為氣體密度，Kg/m3）。a5.6 材料選用列管換熱器的材料應(yīng)根據(jù)操作壓力、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)械性能及腐蝕性能下降。同時(shí)具有耐熱性、高強(qiáng)度及耐腐蝕性的材料是很少有的。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耐腐蝕性能好，但價(jià)格高且較稀缺，應(yīng)盡量少用12。表 5-2 列管換熱器各部件的常用材料17Table5-2Thecommon

31、materialforeachpartsofthetubeheatexchanger部件或零件名稱(chēng)材料牌號(hào)碳素鋼不銹鋼殼體、法蘭AF、AR、16MR16M+0CNiTi33nNr189法蘭、法蘭蓋16M、A16M+1CNiTin3Nr9管板A41CNiTir9膨脹節(jié)AF、16MR3n1CNiTir9擋板和支撐板AF31CNiTir9螺栓16M、40M、40MBnnn換熱管10 號(hào)螺母A、40M3n1CNiTir9墊片石棉橡膠板支座AF35.7 管板尺寸的確定5.7.1 管板受力情況分析列管換熱器的管板，一般采取平板管，在圓平板上開(kāi)孔裝設(shè)管束，管板又與殼體相連。管板所受載荷除管程和殼程壓力外，還承載管壁和殼壁的溫差引起的變形不協(xié)調(diào)作用等13。管板受力情況較為復(fù)雜，影響管板應(yīng)力大小又如下因素：（1）與圓平板類(lèi)似，管板直徑、厚度、壓力大小，使用溫度等對(duì)管板應(yīng)力又顯著影響。（2）管束的承載作用。換板與許多換熱管剛性的固定在一起，因此，管束起著支撐的作用，阻礙著管板的變形。在進(jìn)行受力分析時(shí)，常把管板看成是放在彈性基礎(chǔ)上的平板，列管就起著彈性基礎(chǔ)的作用。其中固定式換熱器管板的這種支撐作用最為明顯。（3）管孔對(duì)管板強(qiáng)度和剛度的影響。由于管孔的存在，削弱了管板的強(qiáng)度和剛度，同時(shí)在管孔邊緣產(chǎn)生高峰應(yīng)力。當(dāng)管子連接在管束之后，管板孔內(nèi)的管子又能增強(qiáng)管板的強(qiáng)度和剛度，而且也抵消一部分的高