2022年各種換熱器設(shè)計(jì)詳細(xì)說(shuō)明書(shū)-原稿

1、.整理版整理版.整理版化 工 設(shè) 計(jì)說(shuō) 明 書(shū)設(shè)計(jì)題目： 煤油冷卻器的設(shè)計(jì) 設(shè) 計(jì) 人： 專(zhuān)業(yè)班級(jí)： 學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo)老師： 二 九 年 六 月 八 日前言化工原理課程設(shè)計(jì)是化工原理教學(xué)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，是綜合應(yīng)用本門(mén)課程和有關(guān)先修課程所學(xué)知識(shí)，完成以單元操作為主的一次設(shè)計(jì)實(shí)踐。通過(guò)課程設(shè)計(jì)使學(xué)生掌握化工設(shè)計(jì)的根本程序和方法，并在查閱技術(shù)資料、選用公式和數(shù)據(jù)、用簡(jiǎn)潔文字和圖表表達(dá)設(shè)計(jì)結(jié)果、制圖以及計(jì)算機(jī)輔助計(jì)算等能力方面得到一次根本訓(xùn)練，在設(shè)計(jì)過(guò)程中能夠培養(yǎng)學(xué)生樹(shù)立正確的設(shè)計(jì)思想和實(shí)事求是、嚴(yán)肅負(fù)責(zé)的工作作風(fēng)。化工原理課程設(shè)計(jì)是化工原理課程教學(xué)的一個(gè)實(shí)踐環(huán)節(jié)，是使學(xué)生得到化工設(shè)計(jì)的初步訓(xùn)練，為畢業(yè)

2、設(shè)計(jì)奠定根底。圍繞以某一典型單元設(shè)備(如板式塔、填料塔、枯燥器、蒸發(fā)器、冷卻器等)的設(shè)計(jì)為中心，訓(xùn)練學(xué)生非定型設(shè)備的設(shè)計(jì)和定型設(shè)備的選型能力。設(shè)計(jì)時(shí)數(shù)為3周，其根本內(nèi)容為：(1)設(shè)計(jì)方案簡(jiǎn)介：對(duì)給定或選定的工藝流程、主要設(shè)備的型式進(jìn)行簡(jiǎn)要的論述。(2)主要設(shè)備的工藝設(shè)計(jì)計(jì)算(含計(jì)算機(jī)輔助計(jì)算)：物料衡算，能量衡量，工藝參數(shù)的選定，設(shè)備的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和工藝尺寸的設(shè)計(jì)計(jì)算。(3)輔助設(shè)備的選型：典型輔助設(shè)備主要工藝尺寸的計(jì)算，設(shè)備的規(guī)格、型號(hào)的選定。(4)工藝流程圖：以單線(xiàn)圖的形式繪制，標(biāo)出主體設(shè)備與輔助設(shè)備的物料方向，物流量、能流量，主要測(cè)量點(diǎn)。(5)主要設(shè)備的工藝條件圖：圖面應(yīng)包括設(shè)備的主要工藝尺

3、寸，技術(shù)特性表和接管表。(6)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)的編寫(xiě)。設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)的內(nèi)容應(yīng)包括：設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)，目錄，設(shè)計(jì)方案簡(jiǎn)介，工藝計(jì)算及主要設(shè)備設(shè)計(jì)，輔助設(shè)備的計(jì)算和選型，設(shè)計(jì)結(jié)果匯總，設(shè)計(jì)評(píng)述，參考文獻(xiàn)。整個(gè)設(shè)計(jì)由論述，計(jì)算和圖表三個(gè)局部組成，論述應(yīng)該條理清晰，觀(guān)點(diǎn)明確；計(jì)算要求方法正確，誤差小于設(shè)計(jì)要求，計(jì)算公式和所有數(shù)據(jù)必需注明出處；圖表應(yīng)能簡(jiǎn)要表達(dá)計(jì)算的結(jié)果。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，且是上述這些行業(yè)的通用設(shè)備，占有十分重要的地位。隨著我國(guó)工業(yè)的不斷開(kāi)展，對(duì)能源利用、開(kāi)發(fā)和節(jié)約的要求不斷提高，因而對(duì)換熱器的要求也日益加強(qiáng)。換熱器的設(shè)計(jì)制造結(jié)構(gòu)改進(jìn)以及傳熱機(jī)理的研究十分活潑，一

4、些新型高效換熱器相繼問(wèn)世。完善的換熱器在設(shè)計(jì)或選型時(shí)應(yīng)滿(mǎn)足以下根本要求：1 合理地實(shí)現(xiàn)所規(guī)定的工藝條件；2 結(jié)構(gòu)平安可靠；3 便于制造、安裝、操作和維修；4 經(jīng)濟(jì)上合理。 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(lèi)型也多種多樣，不同類(lèi)型的換熱器各有優(yōu)缺點(diǎn)，性能各異。在換熱器設(shè)計(jì)中，首先應(yīng)根據(jù)工藝要求選擇適用的類(lèi)型，然后計(jì)算換熱所需傳熱面積，并確定換熱器的結(jié)構(gòu)尺寸。目錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc232825670 設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū) PAGEREF _Toc232825670 h 6 HYPERLINK l _Toc232825671 一 設(shè)計(jì)題目：煤油冷

5、卻器的設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc232825671 h 6 HYPERLINK l _Toc232825672 二 設(shè)計(jì)任務(wù)及操作條件 PAGEREF _Toc232825672 h 6 HYPERLINK l _Toc232825673 三 選擇適宜的列管式換熱器并進(jìn)行核算 PAGEREF _Toc232825673 h 6 HYPERLINK l _Toc232825674 四 繪制換熱器裝配圖A1圖紙 PAGEREF _Toc232825674 h 6 HYPERLINK l _Toc232825675 第一章 設(shè)計(jì)方案簡(jiǎn)介 PAGEREF _Toc232825675 h 7 HYP

6、ERLINK l _Toc232825676 第一節(jié) 換熱器簡(jiǎn)介 PAGEREF _Toc232825676 h 9 HYPERLINK l _Toc232825677 一、換熱器概述 PAGEREF _Toc232825677 h 9 HYPERLINK l _Toc232825678 二、換熱器的分類(lèi) PAGEREF _Toc232825678 h 9 HYPERLINK l _Toc232825679 第二節(jié) 列管式換熱器的結(jié)構(gòu) PAGEREF _Toc232825679 h 13 HYPERLINK l _Toc232825680 1、管程結(jié)構(gòu) PAGEREF _Toc23282568

7、0 h 13 HYPERLINK l _Toc232825681 2、殼程結(jié)構(gòu) PAGEREF _Toc232825681 h 14 HYPERLINK l _Toc232825682 第三節(jié) 管程和殼程數(shù)確實(shí)定 PAGEREF _Toc232825682 h 16 HYPERLINK l _Toc232825683 第四節(jié) 流動(dòng)空間的選擇 PAGEREF _Toc232825683 h 17 HYPERLINK l _Toc232825684 第五節(jié) 流體流速的選擇 PAGEREF _Toc232825684 h 18 HYPERLINK l _Toc232825685 第六節(jié) 流動(dòng)方式的選

8、擇 PAGEREF _Toc232825685 h 18 HYPERLINK l _Toc232825686 第七節(jié) 加熱劑、冷卻劑的選擇 PAGEREF _Toc232825686 h 19 HYPERLINK l _Toc232825687 第八節(jié) 流體出口溫度確實(shí)定 PAGEREF _Toc232825687 h 19 HYPERLINK l _Toc232825688 第九節(jié) 材質(zhì)的選擇 PAGEREF _Toc232825688 h 19 HYPERLINK l _Toc232825689 第二章 列管式換熱器的設(shè)計(jì)計(jì)算 PAGEREF _Toc232825689 h 20 HYPE

9、RLINK l _Toc232825690 第一節(jié) 傳熱計(jì)算 PAGEREF _Toc232825690 h 21 HYPERLINK l _Toc232825691 1、傳熱系數(shù)K PAGEREF _Toc232825691 h 21 HYPERLINK l _Toc232825692 2、平均溫度差 PAGEREF _Toc232825692 h 21 HYPERLINK l _Toc232825693 3、對(duì)流傳熱系數(shù) PAGEREF _Toc232825693 h 24 HYPERLINK l _Toc232825694 4、污垢熱阻 PAGEREF _Toc232825694 h 2

10、4 HYPERLINK l _Toc232825695 第二節(jié) 流體流動(dòng)阻力(壓強(qiáng)降)的計(jì)算 PAGEREF _Toc232825695 h 26 HYPERLINK l _Toc232825696 第三節(jié) 列管式換熱器的設(shè)計(jì)和選用的計(jì)算步驟總結(jié) PAGEREF _Toc232825696 h 28 HYPERLINK l _Toc232825697 第三章 換熱器設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc232825697 h 29 HYPERLINK l _Toc232825698 一、確定設(shè)計(jì)方案. PAGEREF _Toc232825698 h 29 HYPERLINK l _Toc2328256

11、99 二、確定物性數(shù)據(jù) PAGEREF _Toc232825699 h 29 HYPERLINK l _Toc232825700 四、傳熱面積初值計(jì)算 PAGEREF _Toc232825700 h 30 HYPERLINK l _Toc232825701 五、管側(cè)傳熱系數(shù) PAGEREF _Toc232825701 h 30 HYPERLINK l _Toc232825702 六、管內(nèi)給熱系數(shù) PAGEREF _Toc232825702 h 31 HYPERLINK l _Toc232825703 七、傳熱核算 PAGEREF _Toc232825703 h 31 HYPERLINK l _

12、Toc232825704 八、殼側(cè)壓力降 PAGEREF _Toc232825704 h 31 HYPERLINK l _Toc232825705 九、管側(cè)壓降計(jì)算 PAGEREF _Toc232825705 h 32 HYPERLINK l _Toc232825706 十、裕度計(jì)算 PAGEREF _Toc232825706 h 33 HYPERLINK l _Toc232825707 十一、冬季因素考慮 PAGEREF _Toc232825707 h 33 HYPERLINK l _Toc232825708 十二、殼程接管 PAGEREF _Toc232825708 h 39 HYPERL

13、INK l _Toc232825709 十三、管程接管 PAGEREF _Toc232825709 h 39 HYPERLINK l _Toc232825710 第四章 零件計(jì)算 PAGEREF _Toc232825710 h 40 HYPERLINK l _Toc232825711 第一節(jié) 殼體、管箱殼體和封頭的設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc232825711 h 40 HYPERLINK l _Toc232825712 1、壁厚確實(shí)定 PAGEREF _Toc232825712 h 40 HYPERLINK l _Toc232825713 2、封頭 PAGEREF _Toc23282571

14、3 h 40 HYPERLINK l _Toc232825714 第二節(jié) 管板與換熱管 PAGEREF _Toc232825714 h 42 HYPERLINK l _Toc232825715 1、管板 PAGEREF _Toc232825715 h 42 HYPERLINK l _Toc232825716 2、換熱管 PAGEREF _Toc232825716 h 43 HYPERLINK l _Toc232825717 第三節(jié) 進(jìn)出口設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc232825717 h 47 HYPERLINK l _Toc232825718 1、接管外伸長(zhǎng)度 PAGEREF _Toc23

15、2825718 h 47 HYPERLINK l _Toc232825719 2、接管與筒體、管箱殼體的連接 PAGEREF _Toc232825719 h 47 HYPERLINK l _Toc232825720 3、排氣、排液管 PAGEREF _Toc232825720 h 48 HYPERLINK l _Toc232825721 4、接管最小位置 PAGEREF _Toc232825721 h 49 HYPERLINK l _Toc232825722 第四節(jié) 殼體與管板、管板與法蘭及換熱管的連接 PAGEREF _Toc232825722 h 51 HYPERLINK l _Toc23

16、2825723 1、殼體與管板的連接結(jié)構(gòu) PAGEREF _Toc232825723 h 51 HYPERLINK l _Toc232825724 2、管板與法蘭的連接 PAGEREF _Toc232825724 h 52 HYPERLINK l _Toc232825725 3、管子與管板的連接 PAGEREF _Toc232825725 h 54 HYPERLINK l _Toc232825726 第五節(jié) 折流板或支持板 PAGEREF _Toc232825726 h 55 HYPERLINK l _Toc232825727 1、折流板型式 PAGEREF _Toc232825727 h 5

17、5 HYPERLINK l _Toc232825728 2、折流板尺寸 PAGEREF _Toc232825728 h 56 HYPERLINK l _Toc232825729 3、折流板的布置 PAGEREF _Toc232825729 h 57 HYPERLINK l _Toc232825730 4、支持板 PAGEREF _Toc232825730 h 57 HYPERLINK l _Toc232825731 5、折流板質(zhì)量計(jì)算 PAGEREF _Toc232825731 h 57 HYPERLINK l _Toc232825732 第六節(jié) 防沖與導(dǎo)流 PAGEREF _Toc23282

18、5732 h 58 HYPERLINK l _Toc232825733 第七節(jié) 拉桿與定距管 PAGEREF _Toc232825733 h 58 HYPERLINK l _Toc232825734 1、拉桿的結(jié)構(gòu)和尺寸 PAGEREF _Toc232825734 h 58 HYPERLINK l _Toc232825735 2、拉桿的位置 PAGEREF _Toc232825735 h 59 HYPERLINK l _Toc232825736 3、定距管尺寸 PAGEREF _Toc232825736 h 59 HYPERLINK l _Toc232825737 第八節(jié) 防短路結(jié)構(gòu) PAGE

19、REF _Toc232825737 h 60 HYPERLINK l _Toc232825738 1、旁路擋板結(jié)構(gòu)尺寸 PAGEREF _Toc232825738 h 60 HYPERLINK l _Toc232825739 2、假管 PAGEREF _Toc232825739 h 60 HYPERLINK l _Toc232825740 第九節(jié) 膨脹節(jié) PAGEREF _Toc232825740 h 61 HYPERLINK l _Toc232825741 1、膨脹節(jié) PAGEREF _Toc232825741 h 61 HYPERLINK l _Toc232825742 2、膨脹節(jié)計(jì)算 P

20、AGEREF _Toc232825742 h 62 HYPERLINK l _Toc232825743 第五章 管束振動(dòng)計(jì)算 PAGEREF _Toc232825743 h 65 HYPERLINK l _Toc232825744 第一節(jié) 概述 PAGEREF _Toc232825744 h 65 HYPERLINK l _Toc232825745 1、流動(dòng)誘發(fā)振動(dòng)的三種根本情況 PAGEREF _Toc232825745 h 65 HYPERLINK l _Toc232825746 2、管子最可能破壞的區(qū)段 PAGEREF _Toc232825746 h 65 HYPERLINK l _To

21、c232825747 3、破壞機(jī)理 PAGEREF _Toc232825747 h 65 HYPERLINK l _Toc232825748 4、流動(dòng)誘發(fā)振動(dòng)機(jī)理 PAGEREF _Toc232825748 h 65 HYPERLINK l _Toc232825749 5、橫流下管束動(dòng)力行為 PAGEREF _Toc232825749 h 66 HYPERLINK l _Toc232825750 6、流體動(dòng)力作用力 PAGEREF _Toc232825750 h 66 HYPERLINK l _Toc232825751 第二節(jié) 流動(dòng)誘發(fā)振動(dòng)機(jī)理 PAGEREF _Toc232825751 h

22、67 HYPERLINK l _Toc232825752 1、漩渦別離 PAGEREF _Toc232825752 h 67 HYPERLINK l _Toc232825753 2、湍流抖振 PAGEREF _Toc232825753 h 68 HYPERLINK l _Toc232825754 3、彈性不穩(wěn)定性 PAGEREF _Toc232825754 h 68 HYPERLINK l _Toc232825755 第三節(jié) 振動(dòng)分析： PAGEREF _Toc232825755 h 69 HYPERLINK l _Toc232825756 1、阻尼穩(wěn)定性理論： PAGEREF _Toc232

23、825756 h 69 HYPERLINK l _Toc232825757 2、共振 PAGEREF _Toc232825757 h 69 HYPERLINK l _Toc232825758 3、橫向載荷校核 PAGEREF _Toc232825758 h 70 HYPERLINK l _Toc232825759 第四節(jié) 管束振動(dòng)計(jì)算 PAGEREF _Toc232825759 h 71 HYPERLINK l _Toc232825760 1、求斯特羅哈數(shù) PAGEREF _Toc232825760 h 71 HYPERLINK l _Toc232825761 2、求臨界速度系數(shù)D PAGER

24、EF _Toc232825761 h 71 HYPERLINK l _Toc232825762 3、求臨界狀態(tài)時(shí)漩渦別離振頻率與管子固有頻率之比 PAGEREF _Toc232825762 h 71 HYPERLINK l _Toc232825763 4、求臨界狀態(tài)時(shí)紊流抖動(dòng)振頻率與管子固有頻率之比 PAGEREF _Toc232825763 h 71 HYPERLINK l _Toc232825764 第六章 流程圖 PAGEREF _Toc232825764 h 72 HYPERLINK l _Toc232825765 設(shè)計(jì)流程圖 PAGEREF _Toc232825765 h 72 HY

25、PERLINK l _Toc232825766 工藝流程圖 PAGEREF _Toc232825766 h 73 HYPERLINK l _Toc232825767 第七章 結(jié)語(yǔ) PAGEREF _Toc232825767 h 74 HYPERLINK l _Toc232825768 第八章 致謝 PAGEREF _Toc232825768 h 75 HYPERLINK l _Toc232825769 參考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc232825769 h 76設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)一 設(shè)計(jì)題目：煤油冷卻器的設(shè)計(jì)二 設(shè)計(jì)任務(wù)及操作條件處理能力：10萬(wàn)噸/年煤油設(shè)備形式：列管式換熱器操作條件煤油：入口溫度

26、140，出口溫度40冷卻介質(zhì)：自來(lái)水，入口溫度30，出口溫度40允許壓強(qiáng)降：不大于100kPa煤油定性溫度下的物性數(shù)據(jù)：密度825kg/m3，黏度7.1510-4Pa.s，比熱容2.22kJ/(kg.)，導(dǎo)熱系數(shù)0.14W/(m.)每年按330天計(jì)，每天24小時(shí)連續(xù)運(yùn)行三 選擇適宜的列管式換熱器并進(jìn)行核算3.1 傳熱計(jì)算3.2 管、殼程流體阻力計(jì)算3.3管板厚度計(jì)算3.4 U形膨脹節(jié)計(jì)算3.5 管束振動(dòng)3.6 管殼式換熱器零部件結(jié)構(gòu)四 繪制換熱器裝配圖A1圖紙參考文獻(xiàn)1 夏清，姚玉英,陳常貴,等. 化工原理M. 天津：天津大學(xué)出版社，20012 華南理工大學(xué)化工原理教研組. 化工過(guò)程及設(shè)備設(shè)計(jì)

27、M. 廣州：華南理工大學(xué)出版社，19963 刁玉瑋,王立業(yè). 化工設(shè)備機(jī)械根底第五版M. 大連：大連理工大學(xué)出版社, 20004 大連理工大學(xué)化工原理教研室化工原理課程設(shè)計(jì)M. 大連：大連理工大學(xué)出版社，19965 魏崇光，鄭曉梅. 化工工程制圖M. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社,19986 婁愛(ài)娟,吳志泉. 化工設(shè)計(jì)M.上海：華東理工大學(xué)出版社，20027 華東理工大學(xué)機(jī)械制圖教研組. 化工制圖M. 北京：高等教育出版社，19938 王靜康. 化工設(shè)計(jì)M. 北京：化學(xué)工業(yè)出版，19989 傅啟民. 化工設(shè)計(jì)M. 合肥：中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社，200010 董大勤. 化工設(shè)備機(jī)械設(shè)計(jì)根底M. 北京：化

28、學(xué)工業(yè)出版社,199911 GB 151-1999管殼式換熱器12 JB/T 4715-92 固定管板式換熱器與根本參數(shù)13 靳明聰. 換熱器M. 重慶：重慶大學(xué)出版社，199014 蘭州石油機(jī)械研究所. 換熱器M. 北京：烴加工出版社，1986第一章 設(shè)計(jì)方案簡(jiǎn)介一、設(shè)計(jì)目的課程設(shè)計(jì)是化工原理課程教學(xué)中綜合性和實(shí)際性較強(qiáng)的教學(xué)環(huán)節(jié)，是理論聯(lián)系實(shí)際的橋梁，是使學(xué)生體察工程實(shí)際問(wèn)題復(fù)雜性的初次嘗試。通過(guò)化工原理課程設(shè)計(jì)，要求學(xué)生能綜合運(yùn)用本課程和前修課程的根本知識(shí)，進(jìn)行融會(huì)貫穿的獨(dú)立思考，在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成指定的化工設(shè)計(jì)任務(wù)，從而得到化工設(shè)計(jì)的主要程序和方法，培養(yǎng)學(xué)生分析和解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力

29、。同時(shí)，通過(guò)課程設(shè)計(jì)，還可以培養(yǎng)學(xué)生樹(shù)立正確的設(shè)計(jì)思想，培養(yǎng)實(shí)事求是，嚴(yán)肅認(rèn)真，高度負(fù)責(zé)的工作作風(fēng)。該設(shè)備的作用及在生產(chǎn)中的應(yīng)用換熱器是實(shí)現(xiàn)傳熱過(guò)程的根本設(shè)備。而此設(shè)備是比較典型的傳熱設(shè)備，它在工業(yè)中的應(yīng)用十分廣泛。例如：在煉油廠(chǎng)中作為加熱或冷卻用的換熱器、蒸餾操作中蒸餾釜和冷凝器、化工廠(chǎng)蒸發(fā)設(shè)備的加熱室等。三、工藝流程示意圖飽和水蒸氣應(yīng)從換熱器殼程上方進(jìn)入，冷凝水由殼程下方排出，冷卻水從換熱器下方的入口進(jìn)入，上方的出口排除。說(shuō)明運(yùn)用該設(shè)備的理由這種換熱器的特點(diǎn)是殼體和管板直接焊接，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊。在同樣的殼體直徑內(nèi)，排管較多。管式換熱器具有易于制造、本錢(qián)較低、處理能力達(dá)、換熱外表清洗比較方便

30、、可供選用的結(jié)構(gòu)材料廣闊、適應(yīng)性強(qiáng)、可用于調(diào)溫調(diào)壓場(chǎng)合等優(yōu)點(diǎn)，由于兩管板之間有管子相互持撐，管板得到加強(qiáng)，故在各種列管換熱器中他的管板最薄，其造價(jià)比較低，因此得到了廣泛應(yīng)用。設(shè)備的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)該結(jié)構(gòu)能夠快速的降低物料的溫度，工作時(shí)熱流體走殼程，冷流體走管程，使接觸面積大大增加，加快了換熱速度。同時(shí)，對(duì)溫差稍大時(shí)可在殼體的適當(dāng)部位焊上補(bǔ)償圈(或稱(chēng)膨脹節(jié))，通過(guò)補(bǔ)償圈發(fā)生彈性變形(拉伸或壓縮)來(lái)適應(yīng)外殼和管束不同的膨脹程度。在設(shè)計(jì)中遇到的問(wèn)題的處理在設(shè)計(jì)中，在工藝計(jì)算過(guò)程中，由于選取K0不當(dāng)或其他條件選取不當(dāng)，造成在校核時(shí)K0不符合要求。在重新選取K0的同時(shí)，改變了其他的條件，如：n，L等，經(jīng)過(guò)二次校

31、核到達(dá)了預(yù)期的目的。設(shè)計(jì)方案確實(shí)定1對(duì)于列管式換熱器，首先根據(jù)換熱流體的腐蝕性或其它特性選項(xiàng)定其結(jié)構(gòu)材料，然后再根據(jù)所選項(xiàng)材料的加工性能，流體的壓強(qiáng)和溫度、換熱的溫度差、換熱器的熱負(fù)荷、安裝檢修和維護(hù)清洗的要求以及經(jīng)濟(jì)合理性等因素來(lái)選項(xiàng)定其型式。設(shè)計(jì)所選用的列管換熱器的類(lèi)型為固定管板式。列管換熱器是較典型的換熱設(shè)備，在工業(yè)中應(yīng)用已有悠久歷史，具有易制造、本錢(qián)低、處理能力大、換熱外表情況較方便、可供選用的結(jié)構(gòu)材料廣闊、適應(yīng)性強(qiáng)、可用于調(diào)溫調(diào)壓場(chǎng)合等優(yōu)點(diǎn)，故在大型換熱器中占優(yōu)勢(shì)。固定管板式列管換熱器的特點(diǎn)是，殼體與管板直接焊接，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，在同樣的殼體直徑內(nèi)排管最多。由于兩管板之間有管板的相互支

32、撐，管板得到加強(qiáng)，故各種列管換熱器中它的管板最薄，造價(jià)最低且易清洗。缺點(diǎn)是，管外清洗困難，管壁與殼壁之間溫差大于50時(shí)，需在殼體上設(shè)置膨脹節(jié)，依靠膨脹節(jié)的彈性變形以降低溫差壓力，使用范圍僅限于管、殼壁的溫差不大于70和殼程流體壓強(qiáng)小于600kpa的場(chǎng)合，否那么因膨脹節(jié)過(guò)厚，難以伸縮而失去溫差補(bǔ)償作用。2工藝流程圖3流體流經(jīng)的空間：冷卻水走管程原因有以下幾個(gè)方面，冷卻水常常用江水或井水，比較臟硬度較高，受熱容易結(jié)垢，在管內(nèi)便于清理，此外，管內(nèi)流體易于維持高速，可防止懸浮顆粒的沉積。管程可以采用多管程來(lái)增大流速，用以提高對(duì)流傳熱系數(shù)。被加熱的流體應(yīng)走管程，以提高熱的有效利用，被冷卻的流體走殼程，以

33、便于熱量散失。飽和蒸汽由于比較清潔應(yīng)于殼程流過(guò)，易便于冷凝液的排出。綜上所述冷卻水走管程蒸汽走殼程。4流體的流動(dòng)方向選擇：飽和水蒸氣應(yīng)從換熱器殼程上方進(jìn)入，冷凝水從殼程的下方排出，這樣既便于冷凝水的排放，又利于傳熱效率的提高;冷卻水一般從換熱器的下方的入口進(jìn)入,上方的出口排出,可減少冷卻水流動(dòng)中的死角,以提高傳熱面積的有效利用.故采用逆流.(5)流速的選擇:換熱器內(nèi)流體的流速大小,應(yīng)有經(jīng)濟(jì)衡算來(lái)決定.增大器內(nèi)流體的流速,可增強(qiáng)對(duì)流傳熱,減少污垢在換熱管外表上沉積的可能性,即降低了污垢的熱阻,使總傳熱系數(shù)增大,從而減少換熱器的傳熱面積和設(shè)備的投資經(jīng)費(fèi),但是流速增大,又使流體阻力增大,動(dòng)力消耗也就

34、增多,從而致使操作費(fèi)用增加,假設(shè)流速過(guò)大,還會(huì)使換熱器產(chǎn)生震動(dòng),影響壽命,因此選取適宜的流速是十分重要的.(6)冷卻劑及出口溫度確實(shí)定:選取水做冷卻劑,它們可以直接取自大自然,不必特別加工.由于本地水源豐富,可以降低傳熱面積,減少設(shè)備費(fèi)用,故取出口溫度為28.第一節(jié) 換熱器簡(jiǎn)介 一、換熱器概述 換熱器是將熱流體的局部熱量傳遞給冷流體的設(shè)備，以實(shí)現(xiàn)不同溫度流體間的熱能傳遞，又稱(chēng)熱交換器。換熱器是實(shí)現(xiàn)化工生產(chǎn)過(guò)程中熱量交換和傳遞不可缺少的設(shè)備。 在換熱器中，至少有兩種溫度不同的流體，一種流體溫度較高，放出熱量；另一種流體那么溫度較低，吸收熱量。在工程實(shí)踐中有時(shí)也會(huì)存在兩種以上的流體參加換熱，但它的

35、根本原理與前一種情形并無(wú)本質(zhì)上的區(qū)別。 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，且它們是上述這些行業(yè)的通用設(shè)備，占有十分重要的地位。隨著我國(guó)工業(yè)的不斷開(kāi)展，對(duì)能源利用、開(kāi)發(fā)和節(jié)約的要求不斷提高，因而對(duì)換熱器的要求也日益加強(qiáng)。換熱器的設(shè)計(jì)制造結(jié)構(gòu)改進(jìn)以及傳熱機(jī)理的研究十分活潑，一些新型高效換熱器相繼問(wèn)世。 二、換熱器的分類(lèi) 換熱器作為傳熱設(shè)備被廣泛用于耗能用量大的領(lǐng)域。隨著節(jié)能技術(shù)的飛速開(kāi)展，換熱器的種類(lèi)越來(lái)越多。適用于不同介質(zhì)、不同工況、不同溫度、不同壓力的換熱器，結(jié)構(gòu)型式也不同，換熱器的具體分類(lèi)如下： 1、換熱器按傳熱原理可分為： 1間壁式換熱器 間壁式換熱器是溫度不同的兩

36、種流體在被壁面分開(kāi)的空間里流動(dòng)，通過(guò)壁面的導(dǎo)熱和流體在壁外表對(duì)流，兩種流體之間進(jìn)行換熱。因此又稱(chēng)外表式換熱器，這類(lèi)換熱器應(yīng)用最廣。間壁式換熱器根據(jù)傳熱面的結(jié)構(gòu)不同可分為管式、板面式和其他型式。 2蓄熱式換熱器 蓄熱式換熱器通過(guò)固體物質(zhì)構(gòu)成的蓄熱體，把熱量從高溫流體傳遞給低溫流體，熱介質(zhì)先通過(guò)加熱固體物質(zhì)到達(dá)一定溫度后，冷介質(zhì)再通過(guò)固體物質(zhì)被加熱，使之到達(dá)熱量傳遞的目的。蓄熱式換熱器有旋轉(zhuǎn)式、閥門(mén)切換式等。 3流體連接間接式換熱器 流體連接間接式換熱器，是把兩個(gè)外表式換熱器由在其中循環(huán)的熱載體連接起來(lái)的換熱器，熱載體在高溫流體換熱器和低溫流體之間循環(huán)，在高溫流體接受熱量，在低溫流體換熱器把熱量釋

37、放給低溫流體。這類(lèi)換熱器主要用于回收和利用高溫廢氣的熱量。以回收冷量為目的的同類(lèi)設(shè)備稱(chēng)蓄冷器，多用于空氣別離裝置中。如煉焦?fàn)t下方預(yù)熱空氣的蓄熱室。 4混合式換熱器 混合式換熱器是通過(guò)冷、熱流體的直接接觸、混合進(jìn)行熱量交換的換熱器，又稱(chēng)接觸式換熱器。由于兩流體混合換熱后必須及時(shí)別離，這類(lèi)換熱器適合于氣、液兩流體之間的換熱。例如，HYPERLINK :/ hj9411 /冷水塔、氣體冷凝器等。 2、換熱器按用途分為： 1冷卻器冷卻器是把流體冷卻到必要的溫度，但冷卻流體沒(méi)有發(fā)生相的變化。 2加熱器 加熱器是把流體加熱到必要的溫度，但加熱流體沒(méi)有發(fā)生相的變化。 3預(yù)熱器 預(yù)熱器預(yù)先加熱流體，為工序操作

38、提供標(biāo)準(zhǔn)的工藝參數(shù)。 4過(guò)熱器 過(guò)熱器用于把流體(工藝氣或蒸汽)加熱到過(guò)熱狀態(tài)。 5蒸發(fā)器 蒸發(fā)器用于加熱流體，到達(dá)沸點(diǎn)以上溫度，使其流體蒸發(fā)，一般有相的變化。 下面我們主要介紹列管式換熱器 。 列管式換熱器分類(lèi)列管式換熱器是目前化工及酒精生產(chǎn)上應(yīng)用最廣的一種換熱器。它主要由殼體、管板、換熱管、封頭、折流擋板等組成。列管式換熱器又稱(chēng)為管殼式換熱器，是最典型的間壁式換熱器。優(yōu)點(diǎn)：?jiǎn)挝惑w積設(shè)備所能提供的傳熱面積大，傳熱效果好，結(jié)構(gòu)穩(wěn)固，可選用的結(jié)構(gòu)材料范圍寬廣，操作彈性大，大型裝置中普遍采用。結(jié)構(gòu)：殼體、管束、管板、折流擋板和封頭。 一種流體在管內(nèi)流動(dòng)，其行程稱(chēng)為管程；另一種流體在管外流動(dòng)，其行程

39、稱(chēng)為殼程。管束的壁面即為傳熱面。HYPERLINK :/ :/ 浮頭式換熱器凹型槽相連通；在凹型和梯型凹槽之間鉆孔并套絲或焊設(shè)多個(gè)螺桿均布，設(shè)浮頭法蘭為凸型和梯型凸臺(tái)雙密封，分程隔板與梯型凸臺(tái)相通并位于同一端面的寬面法蘭，且凸型和梯型凸臺(tái)及分程隔板分別與浮頭管板凹型和梯型凹槽及分程凹槽相對(duì)應(yīng)匹配，該浮頭法蘭與無(wú)折邊球面封頭組配焊接為浮頭蓋，其法蘭螺孔與浮頭管板的絲孔或螺桿相組配，用螺栓或螺帽緊固壓緊浮頭管板凹型和梯型凹槽及分程凹槽及其墊片，該結(jié)構(gòu)必要時(shí)可適當(dāng)加大浮頭管板的厚度和直徑及圓筒的內(nèi)徑，同時(shí)相應(yīng)變更加大相關(guān)零部件的尺寸；另配置一無(wú)外力輔助鋼圈，其圈體內(nèi)徑大于浮頭管板外徑，鋼圈一端設(shè)法蘭

40、與外頭蓋側(cè)法蘭內(nèi)側(cè)面凹型或梯型密封面連接并密封，另一端設(shè)法蘭或其他結(jié)構(gòu)與浮頭管板原凹型槽及其墊片或外圓密封。浮頭換熱器的特點(diǎn)：浮頭式換熱器的一端管板固定在殼體與管箱之間，另一端管板可以在殼體內(nèi)自由移動(dòng)，這個(gè)特點(diǎn)在現(xiàn)場(chǎng)能看出來(lái)。這種換熱器殼體和管束的熱膨脹是自由的，管束可以抽出，便于清洗管間和管內(nèi)。其缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價(jià)高比固定管板高20%，在運(yùn)行中浮頭處發(fā)生泄漏，不易檢查處理。浮頭式換熱器適用于殼體和管束溫差較大或殼程介質(zhì)易結(jié)垢的條件。2固定管板式換熱器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)

41、生緩慢的彈性變形來(lái)補(bǔ)償因溫差應(yīng)力引起的熱膨脹。固定管板式換熱器主要有外殼、管板、管束、封頭壓蓋等部件組成。固定管板式換熱器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是在殼體中設(shè)置有管束，管束兩端用焊接或脹接的方法將管子固定在管板上，兩端管板直接和殼體焊接在一起，殼程的進(jìn)出口管直接焊在殼體上，管板圖2 固定管板式換熱器外圓周和封頭法蘭用螺栓緊固，管程的進(jìn)出口管直接和封頭焊在一起，管束內(nèi)根據(jù)換熱管的長(zhǎng)度設(shè)置了假設(shè)干塊折流板。這種換熱器管程可以用隔板分成任何程數(shù)。這類(lèi)換熱器的結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單、緊湊、造價(jià)廉價(jià)，但殼程清洗困難，對(duì)于較臟或有腐蝕性的介質(zhì)不宜采用。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

42、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，以至管子扭彎或使管子從管板上松脫，甚至毀壞換熱器。為了克服溫差應(yīng)力必須有溫差補(bǔ)償裝置，一般在管壁與殼壁溫度相差50以上時(shí)，為平安起見(jiàn)，換熱器應(yīng)有溫差補(bǔ)償裝置。但補(bǔ)償裝置膨脹節(jié)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。一般殼程壓強(qiáng)超過(guò)0.6Mpa時(shí)由于補(bǔ)償圈過(guò)厚，難以伸縮，失去溫差補(bǔ)償?shù)淖饔茫蛻?yīng)考慮其他結(jié)構(gòu)。固定管板式換熱器的特點(diǎn)旁路滲流較??；造價(jià)低；無(wú)內(nèi)漏；固定管板式換熱器

43、的缺點(diǎn)是，殼體和管壁的溫差較大，易產(chǎn)生溫差力，殼程無(wú)法清洗，管子腐蝕后連同殼體報(bào)廢，設(shè)備壽命較低，不適用于殼程易結(jié)垢場(chǎng)合。3U型管式換熱器圖3 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，管子可以自由膨脹。其缺點(diǎn)是管子內(nèi)壁清洗困難，管子更換困難，管板上排列的管子少。4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)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，殼程中不應(yīng)處理易揮發(fā)、易燃、易爆和有毒的介質(zhì)。 第二節(jié) 列管式換熱器的結(jié)構(gòu)1、管程結(jié)構(gòu) 換熱管規(guī)格和排列的選擇換熱管直徑越小，換熱器單位體積的傳熱面積越大。因此，對(duì)于潔凈的流體管徑可取小些。但對(duì)于

44、不潔凈或易結(jié)垢的流體，管徑應(yīng)取得大些，以免堵塞?？紤]到制造和維修的方便，加熱管的規(guī)格不宜過(guò)多。目前我國(guó)試行的系列標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定采用和兩種規(guī)格，對(duì)一般流體是適應(yīng)的。此外，還有，572.5的無(wú)縫鋼管和252,的耐酸不銹鋼管。按選定的管徑和流速確定管子數(shù)目，再根據(jù)所需傳熱面積，求得管子長(zhǎng)度。實(shí)際所取管長(zhǎng)應(yīng)根據(jù)出廠(chǎng)的鋼管長(zhǎng)度合理截用。我國(guó)生產(chǎn)的鋼管長(zhǎng)度多為6m、9m，故系列標(biāo)準(zhǔn)中管長(zhǎng)有1.5m，2m，3m，4.5m，6m和9m六種，其中以3m和6m更為普遍。同時(shí)，管子的長(zhǎng)度又應(yīng)與管徑相適應(yīng)，一般管長(zhǎng)與管徑之比，即L/D約為46。管子的排列方式有等邊三角形和正方形兩種圖4.7.11a，圖4.7.11b。與正方

45、形相比，等邊三角形排列比較緊湊，管外流體湍動(dòng)程度高，外表傳熱系數(shù)大。正方形排列雖比較松散，傳熱效果也較差，但管外清洗方便，對(duì)易結(jié)垢流體更為適用。如將正方形排列的管束斜轉(zhuǎn)45安裝圖43，可在一定程度上提高外表傳熱系數(shù)。 圖4 管子在管板上的排列管板固定管板式換熱器的兩端管板采用焊接方法與殼體連接固定。管板的作用是將受熱管束連接在一起，并將管程和殼程的流體分隔開(kāi)來(lái)。封頭和管箱封頭 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。管箱 列管式換熱器管箱即換熱器的端蓋，也叫分配室。用以分配液體和起封頭的作用。壓力較低時(shí)可采用平蓋，壓力較高時(shí)那么采用凸形蓋，用法蘭

46、與管板連接。檢修時(shí)可拆下管箱對(duì)管子進(jìn)行清洗或更換。管箱的最小內(nèi)側(cè)深度應(yīng)符合以下兩個(gè)條件軸向開(kāi)孔的單管程管箱，開(kāi)口中心處的最小深度應(yīng)不小于接管內(nèi)直徑的1/3。多管程的內(nèi)側(cè)深度應(yīng)保證兩程之間的最小流通面積不小于每管程換熱管流通面積的1.3倍；當(dāng)操作允許時(shí)也可等于換熱管的流通面積。管箱長(zhǎng)度還應(yīng)考慮管程進(jìn)出管開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)的2B邊緣應(yīng)力影響范圍,如果緊挨殼程進(jìn)出管,還應(yīng)考慮裝卸螺栓螺母,這點(diǎn)新手特別容易無(wú)視,特別在不按比例制圖情況下,個(gè)別情況還應(yīng)考慮人進(jìn)入管箱維護(hù)的空間。管箱的長(zhǎng)度還應(yīng)考慮接管到封頭切線(xiàn)的距離，接管焊縫到法蘭密封面之間的距離.管箱的長(zhǎng)度應(yīng)盡量短一些。2、殼程結(jié)構(gòu) 殼體換熱器殼體的內(nèi)徑應(yīng)等于或

47、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，可用作圖法確定殼體的內(nèi)徑。但是，當(dāng)管數(shù)較多又要反復(fù)計(jì)算時(shí)，作圖法太麻煩費(fèi)時(shí)，一般在初步設(shè)計(jì)時(shí)，可先分別選定兩流體的流速，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。待全部設(shè)計(jì)完成后，仍應(yīng)用作圖法畫(huà)出管子排列圖。為了使管子排列均勻，防止流體走短路，可以適當(dāng)增減一些管子。另外，初步設(shè)計(jì)中也可用下式計(jì)算殼體的內(nèi)徑，即: 式中D殼體內(nèi)徑，m； t管中心距，m； nc橫過(guò)管束中心線(xiàn)的管數(shù)； b管束中心線(xiàn)上最外層管的中心至殼體內(nèi)壁的距離，一般取b=(11.5)do。nc值可由下面的公式計(jì)算

48、。管子按正三角形排列時(shí): 管子按正方形排列時(shí): 式中n為換熱器的總管數(shù)。折流擋板安裝折流擋板的目的是為提高管外外表傳熱系數(shù)，為取得良好的效果，擋板的形狀和間距必須適當(dāng)。折流擋板不僅可防止流體短路、增加流體流速，還迫使流體按規(guī)定路徑屢次錯(cuò)流通過(guò)管束，使湍動(dòng)程度大為增加。常用的折流擋板有圓缺形和圓盤(pán)形兩種，前者更為常用。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。 a.圓缺形 b.圓盤(pán)形 a.圓缺形 b.圓盤(pán)形圖5 折流板兩相鄰擋板的距離(板間距)h為外殼內(nèi)徑D的(0.21)倍。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

49、傳熱系數(shù)下降。對(duì)圓缺形擋板而言，弓形缺口的大小對(duì)殼程流體的流動(dòng)情況有重要影響。由圖2可以看出，弓形缺口太大或太小都會(huì)產(chǎn)生死區(qū)，既不利于傳熱，又往往增加流體阻力。 a.切除過(guò)少 b.切除適當(dāng) c.切除過(guò)多圖6擋板切除對(duì)流動(dòng)的影響擋板的間距對(duì)殼體的流動(dòng)亦有重要的影響。間距太大，不能保證流體垂直流過(guò)管束，使管外外表傳熱系數(shù)下降；間距太小，不便于制造和檢修，阻力損失亦大。一般取擋板間距為殼體內(nèi)徑的0.21.0倍。我國(guó)系列標(biāo)準(zhǔn)中采用的擋板間距為：固定管板式有100mm，150mm，200mm，300mm，450mm，600mm，700mm七種浮頭式有100mm，150mm，200mm，250mm，300

50、mm，350mm，450mm或480mm，600mm八種。圖7 裝有圓形折流擋板的列管換熱器緩沖板緩沖擋板 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。其它主要附件 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，以排除不凝性氣體和冷凝液等。 接管尺寸 換熱器中流體進(jìn)、出口的接管直徑按下式計(jì)算，即: 式中Vs-流體的體積流量，m3/s； u -接管中流體的流速，m/s。流速u(mài)的經(jīng)驗(yàn)值為:對(duì)液體：u=1.52 m/s；

51、對(duì)蒸汽：u=2050 m/s；對(duì)氣體：u=(1520)p/；式中p為壓強(qiáng)，單位為atm ；為氣體密度，單位為kg/m3。第三節(jié) 管程和殼程數(shù)確實(shí)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)，通常應(yīng)使每程的管子數(shù)大致相等。管程數(shù)m可按下式計(jì)算，即: 式中 u管程內(nèi)流體的適宜速度，m/s； u管程內(nèi)流體的實(shí)際速度，m

52、/s。當(dāng)殼方流體流速太低時(shí)，也可以采用殼方多程。如殼體內(nèi)安裝一塊與管束平行的隔板，流體在殼體內(nèi)流經(jīng)兩次，稱(chēng)為兩殼程，如前述的圖4-47和圖4-48所示。但由于縱向隔板在制造、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)使用，以代替殼方多程。例如當(dāng)需二殼程時(shí)，那么將總管數(shù)等分為兩局部，分別安裝在兩個(gè)內(nèi)徑相等而直徑較小的外殼中，然后把這兩個(gè)換熱器串聯(lián)使用，如下列圖。 圖8 換熱器串聯(lián)第四節(jié) 流動(dòng)空間的選擇在管殼式換熱器的設(shè)計(jì)中，首先要決定哪種流體走管程，哪種流體走殼程。這需要遵循一些一般原那么。應(yīng)盡量提高兩側(cè)傳熱系數(shù)較小的一個(gè)，使傳熱面兩側(cè)的傳熱系數(shù)接近。在運(yùn)行溫度

53、較高的換熱器中，應(yīng)盡量減少熱量的損失，而對(duì)于一些制冷裝置，應(yīng)盡量減少其冷量的損失。管、殼程的決定應(yīng)盡量做到易于清洗除垢和修理，以保證運(yùn)行的可靠性。應(yīng)減小管子和殼體因受熱不同而產(chǎn)生的熱應(yīng)力。從這個(gè)角度來(lái)說(shuō)，順流式就優(yōu)于逆流式，因?yàn)轫樍魇竭M(jìn)出口端的溫度比較平均不像逆流式那樣，熱、冷流體的高溫段都集中在一端，低溫局部集中于另一端，易于因兩端收縮不同而產(chǎn)生熱應(yīng)力。流量小而粘度大的流體一般以殼程為宜，因在殼程Re100即可到達(dá)湍流。但這不是絕對(duì)的，如流動(dòng)阻力損失允許，將這類(lèi)流體通入管內(nèi)并采用多管程結(jié)構(gòu)，亦可得到較高的外表傳熱系數(shù)。對(duì)于有毒的介質(zhì)或氣體介質(zhì)，必使其不泄露，應(yīng)特別注意其密封，密封不僅要可靠而

54、且還要求方便和簡(jiǎn)單。應(yīng)盡量防止采用貴金屬，以降低其本錢(qián)以上這些原那么有的是相互矛盾的，所以在具體設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)綜合考慮，決定哪一種流體走管程，哪一種流體走殼程。適于通入管內(nèi)空間管程的流體不清潔的流體 因?yàn)樵诠軆?nèi)空間得到較高的流速并不困難，而流速高時(shí)，懸浮物不易沉淀，且管內(nèi)空間也易于清潔。體積小的流體 因?yàn)楣軆?nèi)空間的流動(dòng)截面往往比管外空間的流動(dòng)截面小，流體易于獲得必要的理想流速，而且也便于做多程流動(dòng)。有壓力的流體 因?yàn)楣茏映袎耗芰?qiáng)，而且簡(jiǎn)化了殼體的密封要求。腐蝕性強(qiáng)的流體 因?yàn)橹挥泄茏蛹肮芟洳判枰媚透g的材料，而殼體及管外空間的所有零件均可用普通材料制造，所以可以降低造價(jià)。此外，在管內(nèi)空間裝設(shè)保護(hù)

55、用的襯里或覆蓋層也比較翻遍，并容易檢查。與外界溫差較大的流體 因?yàn)榭梢詼p少熱量的散失。 宜于通入管間空間殼程的流體1當(dāng)兩流體溫度相差較大時(shí)，值較大的流體走管間 這樣可以減少管壁與殼壁間的溫度差，因而也減少了管束與殼體間的相對(duì)伸長(zhǎng)量，故溫差應(yīng)力可以降低2假設(shè)兩流體的給熱性能相差較大時(shí)，值較小的流體走管間 此時(shí)可用翅片管來(lái)平衡傳熱面兩側(cè)的給熱條件，使之相互接近。3飽和蒸汽 以便于及時(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。4粘度大的液體 管間的流動(dòng)截面與方向都在隨時(shí)變化，在低雷諾準(zhǔn)數(shù)下，管外給熱系數(shù)比管內(nèi)大。5) 被冷卻的流體 可利用外殼向外的散熱作用，以增強(qiáng)冷卻效果。6泄漏后危險(xiǎn)性

56、大的流體 可以較少泄露時(shí)機(jī)，以保平安。此外，易析出結(jié)晶、沉渣、淤泥以及其它沉淀物的流體，最好通入比較更容易清洗的流動(dòng)空間，在管殼式換熱器中，一般易清洗的是管內(nèi)空間。但在U形管、浮頭式換熱器中，易清洗的都是管外空間。第五節(jié) 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)，減少污垢在管子外表上沉積的可能性，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

57、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。表1 列管換熱器內(nèi)常用的流速范圍流體種類(lèi)流速 m/s管程殼程一般液體宜結(jié)垢液體氣 體0.51.315300.21.50.5315表2 液體在列管換熱器中流速在鋼管中液體粘度最大流速 m/s150010005005001001005335110.60.751.11.51.82.4第六節(jié) 流動(dòng)方式的選擇除逆流和并流之外，在列管式換熱器中冷、熱流體還可以作各種多管程多殼程的復(fù)雜流動(dòng)。當(dāng)流量一定時(shí)，管程或殼程越多，外表傳熱系數(shù)越大，對(duì)傳熱過(guò)程越有利。但是，采用多管程或多殼程必導(dǎo)致流體阻力損失，即輸送

58、流體的動(dòng)力費(fèi)用增加。因此，在決定換熱器的程數(shù)時(shí)，需權(quán)衡傳熱和流體輸送兩方面的損失。當(dāng)采用多管程或多殼程時(shí)，列管式換熱器內(nèi)的流動(dòng)形式復(fù)雜，對(duì)數(shù)平均值的溫差要加以修正，具體修正方法見(jiàn)第二章第一節(jié)。 第七節(jié) 加熱劑、冷卻劑的選擇用換熱器解決物料的加熱冷卻時(shí)，還要考慮加熱劑熱源和冷卻劑冷源的選用問(wèn)題?？梢杂米骷訜釀┖屠鋮s劑得物料很多，列管式換熱器常用的加熱劑有飽和和水蒸氣，煙道氣和熱水等。常用的冷卻劑有水，空氣和氮等。在選用加熱劑和冷卻劑的時(shí)候主要考慮來(lái)源方便，有足夠的溫度，價(jià)格低廉，使用平安。一常用的加熱劑1、飽和水蒸汽飽和的水蒸汽是一種應(yīng)用最廣泛的加熱劑,由于飽和水蒸汽冷凝時(shí)的傳熱膜系數(shù)很高，可以

59、改變蒸汽的壓強(qiáng)以準(zhǔn)確地調(diào)節(jié)加熱溫度，而且?？衫脙r(jià)格低廉的蒸汽機(jī)及渦輪和排放的廢氣。但飽和水蒸汽溫度超過(guò)180，就需采用很高的壓強(qiáng)。一般只用于加熱溫度在180以下的情況。2、煙道氣 燃料燃燒所得到的煙道氣具有很高的溫度，可達(dá)7001000，適用于需要到達(dá)高溫度的加熱。用煙道氣加熱的缺點(diǎn)是他的比熱低，控制困難及傳熱膜系數(shù)很低。除了以上兩種常用的加熱劑之外，還可以結(jié)合工廠(chǎng)的具體情況，采用熱空氣作為加熱劑。也可應(yīng)用熱水來(lái)作為加熱劑。二常用的冷卻劑水和空氣是最常用的冷卻劑，他們可以直接取自大自然，不必特別加工。以水和空氣比較，水的比熱高，傳熱膜系數(shù)也很高，但空氣的取得和使用比水方便，應(yīng)因地制宜加以選用。水和空氣作為冷卻劑變到當(dāng)?shù)貧鉁氐南拗疲话憷鋮s溫度為1025。如果要冷卻到較低的溫度，那么需應(yīng)用低溫劑，常用的低溫劑有冷凍鹽水(Cacl2,Nacl及其它溶液)。 第八節(jié) 流體出口溫度確實(shí)定假設(shè)換熱器中冷、熱流體的溫度都由工藝條件所規(guī)定，那么不存在確定流體兩端溫度的問(wèn)題。假設(shè)其中一流體僅進(jìn)口溫度，那么出口溫度應(yīng)由設(shè)計(jì)者來(lái)確定。例如用冷水冷卻一熱流體，冷水的進(jìn)口溫度可根據(jù)當(dāng)?shù)氐臍鉁貤l件作出估計(jì)，而其出口溫度那么可根據(jù)經(jīng)濟(jì)核算來(lái)確定：為了節(jié)省冷水量，可使出口溫度提高一些，但是傳熱面積就需要增加；為了減小傳熱面積，那么需要增加冷水量。兩者是相互矛盾的。一般來(lái)說(shuō)，水源豐富的地區(qū)選用較小的溫差，缺水