課程設(shè)計(jì)之浮頭換熱器

大學(xué)“化學(xué)工程原理”課程設(shè)計(jì)1.設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)設(shè)計(jì)方案概述及介紹換熱器類(lèi)型管殼式換熱器又稱(chēng)管殼式換熱器，是最典型的隔板式換熱器，具有悠久的歷史和主導(dǎo)作用，主要包括殼式、管束、管板、擋板和封頭。等組成。一種流體在封閉處流動(dòng)，其行程稱(chēng)為管側(cè)；另一種流體在管外流動(dòng)，其沖程稱(chēng)為殼程。管束壁為傳熱面。其主要優(yōu)點(diǎn)是單位體積傳熱面積大，傳熱效果好，結(jié)構(gòu)牢固，可選結(jié)構(gòu)材料范圍廣，操作靈活性高。設(shè)備。為了提高殼程的流體流速，殼內(nèi)常安裝一定數(shù)量的與管束垂直的擋板。擋板不僅可以防止流體短路，提高流體流速，還可以迫使流體按規(guī)定路徑多次穿過(guò)管束，大大增加了湍流程度。在管殼式換熱器中，由于兩種流體的溫度不同，管束和管殼的溫度也不同，因此它們的熱膨脹程度也不同。如果兩種流體的溫差較大（50℃以上），設(shè)備可能會(huì)因熱應(yīng)力而變形甚至彎曲或折斷，因此必須考慮這種熱膨脹的影響。2.1換熱器換熱器是化工、石油、食品等許多工業(yè)部門(mén)的通用設(shè)備，在生產(chǎn)中發(fā)揮著重要作用。由于生產(chǎn)規(guī)模、材料性能、傳熱要求等不同，換熱器的種類(lèi)也多種多樣。按用途可分為加熱器、冷卻器、冷凝器、蒸發(fā)器和再沸器。根據(jù)冷熱流體熱交換的原理和方式，可分為混合式、蓄熱式、隔斷式三大類(lèi)。隔板式換熱器也稱(chēng)為表面式換熱器或間接式換熱器。在這種類(lèi)型的換熱器中，冷熱流體由實(shí)心壁隔開(kāi)，彼此不接觸，熱量從熱流體通過(guò)壁傳遞到冷流體。這種換熱器適用于冷熱流體不內(nèi)容直接接觸的場(chǎng)合。分隔壁式換熱器應(yīng)用廣泛，形式多樣。稍后會(huì)突出顯示。直接接觸式熱交換器也稱(chēng)為混合式熱交換器。在這種類(lèi)型的熱交換器中，冷熱流體相互接觸，相互混合以傳遞熱量。這種換熱器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，傳熱效率高，適用于冷熱流體直接接觸混合的場(chǎng)合。常用設(shè)備包括冷卻塔、洗滌塔、文丘里管和噴射冷凝器。蓄熱式熱交換器也稱(chēng)為再循環(huán)熱交換器或蓄熱器。這種類(lèi)型的換熱器通過(guò)具有大熱容量的固體蓄熱體將熱量從熱流體傳遞到冷流體。當(dāng)蓄熱器與熱流體接觸時(shí)，它接收來(lái)自熱流體的熱量。蓄熱器溫度升高后，再次與冷流體接觸，將熱量傳遞給冷流體，蓄熱器溫度下降，從而達(dá)到熱交換的目的。.這類(lèi)換熱器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，能承受高溫，常用于高溫氣體的熱回收或冷卻。缺點(diǎn)是設(shè)備笨重，不能完全避免兩種流體的混合。工業(yè)上最常見(jiàn)的換熱器是隔板式換熱器。按結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，隔板式換熱器可分為管殼式換熱器和緊湊型換熱器。緊湊型換熱器主要有螺旋板式換熱器、板式換熱器等。管殼式換熱器包括廣泛使用的管殼式換熱器以及夾套式、套管式、盤(pán)管式和其他類(lèi)型的換熱器。其中，管式換熱器作為傳統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)換熱設(shè)備被許多工業(yè)部門(mén)采用。管式換熱器具有結(jié)構(gòu)牢固、耐高溫高壓、換熱面清洗方便、制造工藝成熟、選材廣泛、適應(yīng)性強(qiáng)、處理量大等特點(diǎn)。這使其在各種熱交換設(shè)備的競(jìng)爭(zhēng)發(fā)展中繼續(xù)存在。應(yīng)用最廣泛的管殼式換熱器將管子以一定的方式固定在管板上，管板安裝在殼體上。因此，這種換熱器也稱(chēng)為管殼式換熱器。常見(jiàn)的管式換熱器主要有固定管板式、帶膨脹節(jié)的固定管板式、浮頭式和U型管式。2.2設(shè)計(jì)方案介紹2.2.1換熱器類(lèi)型的選擇根據(jù)管式換熱器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，主要分為以下四種。下面根據(jù)此時(shí)的設(shè)計(jì)要求，介紹幾種常見(jiàn)的管式換熱器。1、固定管板式換熱器這種類(lèi)型的熱交換器如圖1-1所示。固定管式換熱器兩端與殼體連接，管固定在管板上，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；在相同殼徑下，管數(shù)最多，更緊湊；由于這種結(jié)構(gòu)的外殼測(cè)量清洗困難，所以外殼側(cè)面應(yīng)用于不易結(jié)垢和清洗的流體。當(dāng)管束與殼體的溫差過(guò)大而產(chǎn)生不同的熱膨脹時(shí)，管與管板的接口斷開(kāi)，導(dǎo)致介質(zhì)泄漏。2、U型管換熱器U型管換熱器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是只有一個(gè)管板，換熱管為U型，管的兩端固定在同一個(gè)管板上，管程至少為兩個(gè)通過(guò)。管束可自由拉伸，當(dāng)外殼與U型環(huán)熱管因溫差而產(chǎn)生溫差時(shí)，不會(huì)產(chǎn)生溫差應(yīng)力。U型管換熱器的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，只有一塊管板，密封面少，運(yùn)行可靠；管束可抽出，管間清洗方便。缺點(diǎn)是管子很難清洗；由于管子需要一定的彎曲半徑，管板的利用率低；管束最大管間距大，殼程易短路；工藝管破損無(wú)法更換，廢品率高。此外，其成本比固定管板式高10%左右。3、浮頭式換熱器浮頭式換熱器結(jié)構(gòu)如下圖1-3所示。其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是兩端的管板之一不與手術(shù)固定連接，可沿殼體軸向自由伸縮，此端稱(chēng)為浮頭。浮頭式換熱器的優(yōu)點(diǎn)是方環(huán)熱管與殼體之間存在溫差。外殼或環(huán)形熱管膨脹時(shí)，相互不受約束，不會(huì)產(chǎn)生溫差應(yīng)力；打掃。缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，用料量大，成本高；如果浮頭罩與浮管板之間的密封不嚴(yán)密，很容易發(fā)生泄漏，造成兩種介質(zhì)的混合。4.填料函熱交換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，另一端用填料函密封。管束可自由伸縮，不會(huì)因殼壁與管壁的溫差而產(chǎn)生溫差應(yīng)力。填料函式換熱器的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)比浮頭式換熱器簡(jiǎn)單，制造方便，耗材少，成本比浮頭式低；管束可從殼體中抽出，管間可清洗，便于維修。缺點(diǎn)是填料函不是很?chē)?yán)密，殼程介質(zhì)可能通過(guò)填料函的外底板，不適合易燃、易爆、有毒、貴重介質(zhì)。2.3.1換熱器類(lèi)型的選擇設(shè)計(jì)的熱交換器用于冷卻紙漿。紙漿粘度高，易結(jié)垢，易腐蝕管道。因此，選用浮頭式換熱器。浮頭易于拆卸和清潔。介質(zhì)溫差大，也避免了溫差應(yīng)力引起的管道變形。綜上所述，換熱器選擇浮頭式，礦漿到殼程。2.3.2流路的選擇在具體設(shè)計(jì)中，考慮盡可能增加兩側(cè)的傳熱系數(shù)，使傳熱面兩側(cè)的傳熱系數(shù)接近；在工作溫度較高的換熱器中，應(yīng)盡量減少熱損失，對(duì)于某些制冷裝置的冷卻損失應(yīng)盡量減少；管殼側(cè)的決定應(yīng)易于清洗、除垢和維修，以保證運(yùn)行的可靠性。指導(dǎo)方針：應(yīng)去除臟污和結(jié)垢流體，便于管道清洗，浮頭式換熱器殼程易于清洗。應(yīng)輸送腐蝕性流體，避免同時(shí)腐蝕外殼和管道，管道也易于清潔和維修。高壓流體應(yīng)通過(guò)管道，以免殼體受壓。管間應(yīng)通入飽和蒸汽，這樣可以同時(shí)去除冷凝水，而且蒸汽比較干凈，冷凝傳熱系數(shù)與流量關(guān)系不大。待冷卻的流體應(yīng)走殼程，以利于散熱，增強(qiáng)冷卻效果。需要增加流量以增加其對(duì)流傳熱系數(shù)的流體應(yīng)采用管道式，因?yàn)楣軅?cè)的流通面積通常小于殼程的流通面積，可采用多條管道路徑來(lái)增加流量.粘度大的液體或流量小的流體應(yīng)該走殼程，因?yàn)楫?dāng)流體在帶擋板的殼程流動(dòng)時(shí)，由于流速和流向不斷變化，可以在低Re（Re>100)。湍流增加對(duì)流換熱系數(shù)。如果兩種流體的溫差較大，則傳熱膜系數(shù)較大的流體應(yīng)流向殼程，因?yàn)楸跍亟咏鼈鳠崮は禂?shù)較大的流體的溫度，從而減小管壁與殼壁的溫差。綜合以上標(biāo)準(zhǔn)，確定紙漿走殼程，水走管程。2.3.3流量選擇表2-2換熱器常用流量范圍中等的流量循環(huán)水淡水一般液體易結(jié)垢液體低粘度油高粘度油氣體管側(cè)流速，m/s1.0~2.00.8~1.50.5~3>1.00.8~1.80.5~1.55~30殼側(cè)速度，m/s0.5~1.50.5~1.50.2~1.5>0.50.4~1.00.3~0.82~15隨著換熱器內(nèi)流體流量的增加，對(duì)流傳熱系數(shù)會(huì)增加，管子表面結(jié)垢的可能性會(huì)降低，即結(jié)垢的熱阻會(huì)降低，總傳熱系數(shù)會(huì)增加，從而降低熱交換率。加熱器的傳熱面積。然而，流量的增加會(huì)增加流體阻力，并且功耗會(huì)增加。因此，建議循環(huán)水流速為1.2m/s。2.3.4材料選擇管式換熱器的材料應(yīng)根據(jù)流體的工作壓力、溫度和腐蝕性來(lái)選擇。一般材料的機(jī)械性能和耐腐蝕性能在高溫下會(huì)下降。很少有材料同時(shí)具有耐熱性、高強(qiáng)度和耐腐蝕性。目前常用的金屬材料有碳鋼、不銹鋼、低合金鋼、銅鋁等；非金屬材料包括石墨、聚四氟乙烯和玻璃。根據(jù)實(shí)際需要，可以選擇使用不銹鋼材質(zhì)。2.3.5監(jiān)視器結(jié)構(gòu)換熱管板的排列方式有方形排列、方形交錯(cuò)、三角形排列、三角形交錯(cuò)和同心排列，如下圖所示。(a)內(nèi)嵌正方形(b)內(nèi)嵌正方形(c)內(nèi)嵌三角形(d)三角形交錯(cuò)(e)同心排列規(guī)則三角形排列緊湊；方形排列便于機(jī)械清洗。對(duì)于多管換熱器，通常使用組合布置。各道次呈等邊三角形排列，為便于隔板安裝，各道次之間采用正方形排列。

管板的作用是將加熱的管束連接在一起，并將管側(cè)和殼程流體分開(kāi)。管板與管子的連接可以是脹接的，也可以是焊接的。2.3.6殼程結(jié)構(gòu)及相關(guān)計(jì)算公式介質(zhì)流過(guò)傳熱管外側(cè)的通道部分稱(chēng)為殼程。殼程結(jié)構(gòu)主要由擋板、支撐板、縱向隔板、旁通擋板和緩沖板組成。由于各種換熱器的工藝性能和使用場(chǎng)合不同，殼程各部件的設(shè)置形式也不同，以滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。殼程各元件的布置按其作用不同可分為兩類(lèi)：一類(lèi)是使殼程介質(zhì)最有效地流向傳熱管，以提高換熱設(shè)備的傳熱效果。板，如擋板、縱向擋板。旁路擋板等；另一種是支撐板、管束導(dǎo)軌和緩沖板，用于管束的安裝和管的保護(hù)。

外殼是一個(gè)圓柱形容器，在外殼壁上焊接有管子，用于殼程流體的進(jìn)出。直徑小于400mm的外殼一般用鋼管制作，大于400mm的可以用鋼板卷焊制作。外殼材料根據(jù)工作溫度選擇。當(dāng)有防腐要求時(shí)，多考慮復(fù)合金屬板。

殼程介質(zhì)的流動(dòng)方式有很多種，以單殼程最為常見(jiàn)。如果殼程傳熱膜系數(shù)遠(yuǎn)小于管程傳熱膜系數(shù)，可采用縱向擋板分隔成雙殼程式。串聯(lián)使用兩個(gè)熱交換器可以獲得相同的效果。為了減少殼程的壓降，可以采用分流或錯(cuò)流。

管殼直徑D取決于傳熱管的數(shù)量N、排列方式和管中心距t。計(jì)算公式如下

：

D=t(nc-1)+(2~3)d0

式中t為管心間距，mm；

d0——換熱管外徑，mm；

nc——穿過(guò)管束中心線的管子數(shù)量，該值與管子的排列方式有關(guān)。

正三角形排列：

方形排列：

多遍

其中N是排列的管數(shù)；

η——管板利用率。

正角布置：2管η=0.7~0.85

>4管η=0.6~0.8

方形布置：2管η=0.55~0.7

>4管η=0.45~0.65

殼徑D的計(jì)算值最終應(yīng)四舍五入為標(biāo)準(zhǔn)值。

在殼程管束中，一般安裝橫向擋板，引導(dǎo)流體橫向流過(guò)管束，增加流體流速，增強(qiáng)傳熱；同時(shí)支撐管束，防止管束振動(dòng)和彎曲。

擋板的類(lèi)型有圓缺型、環(huán)盤(pán)型和孔流型。

圓形擋板又稱(chēng)弓形擋板，是一種常用的擋板，有水平圓形擋板和垂直圓形擋板兩種。切削率（切削弧高與殼徑之比）通常為20%～50%。垂直圓形切口用于臥式冷凝器、臥式再沸器和臥式換熱器，用于含有懸浮固體的流體。當(dāng)垂直圓缺失時(shí)，不凝性氣體不能聚集在擋板頂部，而在冷凝器中，排水不能聚集在擋板底部?；⌒螕醢逵袉位⌒魏碗p弧形擋板，雙弧形擋板多用于大口徑換熱器。

在內(nèi)容的壓力損失范圍內(nèi)，擋板間距應(yīng)盡可能小。一般建議擋板的最小間距為殼徑的1/5或不小于50mm，最大值由支撐管所需的最大間距確定。

殼程流體進(jìn)出口的設(shè)計(jì)直接影響換熱器的傳熱效率和換熱管的壽命。當(dāng)加熱蒸汽或高速流體流入殼程時(shí)，會(huì)對(duì)換熱管造成很大的沖刷，所以殼程噴嘴往往在入口處加大，即把噴嘴做成喇叭形造型起到緩沖作用；加熱器入口處裝有擋板。3換熱器設(shè)計(jì)方案的確定3.1確定設(shè)計(jì)方案選擇換熱器類(lèi)型：浮頭式換熱器流量選擇：有機(jī)液到殼程，循環(huán)水到管程管側(cè)循環(huán)水流量取0.85m/s材質(zhì)：不銹鋼管徑：φ25*2.5mm3.2定性溫度：定性溫度：有機(jī)液態(tài)水3.3冷卻水消耗3.3.1熱流（對(duì)應(yīng)有機(jī)液體）3.3.2平均傳熱溫差：3.3.3冷卻水消耗（忽略熱損失）3.4計(jì)算換熱面積3.4.1估計(jì)總傳熱系數(shù)：3.4.2平均傳熱溫差修正及殼程數(shù)平均溫差修正系數(shù)計(jì)算如下：但是R=6.2的點(diǎn)在圖上很難看懂，所以用對(duì)應(yīng)的1/R代替R，用PR代替P。根據(jù)單殼程和雙管程結(jié)構(gòu)，查表就知道了平均傳熱溫差由于平均傳熱溫差修正系數(shù)大于0.8，殼程流體流量較大，單殼程結(jié)合3.4.3計(jì)算傳熱面積3.5流程結(jié)構(gòu)規(guī)模3.5.1管徑和管速使用更高等級(jí)的冷拔傳熱管（不銹鋼）取管流速3.5.2管長(zhǎng)及傳熱管數(shù)按單向管計(jì)算，所需傳熱管長(zhǎng)度為以管長(zhǎng)6m為準(zhǔn)（管長(zhǎng)）傳熱管總數(shù)3.6.傳熱管的排列及拆分方法3.6.1外殼直徑管板的利用率為管殼直徑為計(jì)算出的殼徑應(yīng)按換熱器系列標(biāo)準(zhǔn)四舍五入。外殼直徑常用的標(biāo)準(zhǔn)有800mm、1000mm、1200mm等。根據(jù)以上標(biāo)準(zhǔn)，可取D=1200mm。4、換熱器核算4.1傳熱面積檢查4.1.1管傳熱膜系數(shù)計(jì)算。管流截面積管側(cè)流體速度和雷諾數(shù)為普朗特?cái)?shù)管側(cè)傳熱膜系數(shù)（其中加熱介質(zhì)n=0.4）4.1.2殼程傳熱膜系數(shù)計(jì)算。管子呈等邊三角形排列，等效傳熱直徑為殼程側(cè)流截面積殼的流體速度及其雷諾數(shù)分別為普朗特?cái)?shù)粘度校正那么殼程傳熱膜系數(shù)4.1.3污垢熱阻和管壁熱阻。查表就知道，管外污垢的熱阻，管上污垢的熱阻.已知管壁厚度，不銹鋼在此條件下的導(dǎo)熱系數(shù)為17.4W/m·℃。4.2總傳熱系數(shù)K。污垢熱阻4.3傳熱面積檢查實(shí)際傳熱面積面積裕度適合傳熱面積裕度，換熱器能完成生產(chǎn)任務(wù)。4.4換熱器壓降計(jì)算4.4.1管電阻由,傳熱管相對(duì)粗糙度/d0.005,參考圖雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)圖,流量,,所以?xún)?nèi)容包圍管側(cè)的流體阻力。4.4.2殼側(cè)電阻計(jì)算如下，在流體流過(guò)管束的阻力,,但流體流過(guò)擋板凹槽的阻力,其中,但總阻力5、結(jié)構(gòu)尺寸：1、浮頭管板及鉤環(huán)法蘭結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：由于換熱器的直徑已經(jīng)確定，所以采用標(biāo)準(zhǔn)直徑來(lái)確定和確定浮頭管板的外徑和各結(jié)構(gòu)的尺寸（參考《化工單元工藝與設(shè)備課程設(shè)計(jì)》（化工行業(yè)）出版）：第4章第1節(jié)和GB151）。結(jié)構(gòu)尺寸為：浮頭管板外徑：浮頭管板外徑與殼體直徑的間隙：?。ㄒ?jiàn)《化工裝置工藝與設(shè)備課程設(shè)計(jì)》（化工出版社）：表4-16）；墊片寬度：按《化工單元工藝與設(shè)備課程設(shè)計(jì)》（化工出版）：表4-16：摘要浮頭管板密封面寬度：浮頭法蘭和卸扣直徑：浮頭法蘭和卸扣外徑：外蓋直徑：螺栓中心圓直徑：其他尺寸見(jiàn)《化工裝置工藝與設(shè)備課程設(shè)計(jì)》（化工部出版）：圖4-50。2、管箱法蘭和管箱側(cè)殼法蘭的設(shè)計(jì)：根據(jù)工藝條件：管側(cè)壓力和殼體側(cè)壓力的高值是按照4703-92長(zhǎng)頸對(duì)焊法標(biāo)準(zhǔn)，按設(shè)計(jì)溫度和公稱(chēng)通徑1200選擇。并確定各結(jié)構(gòu)的大小，見(jiàn)《化工單元工藝與設(shè)備課程設(shè)計(jì)》（化工出版社）：圖4-50（a）。3、管箱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：選用B型頭管箱。由于換熱器的直徑較大，且有兩根管子，管箱的最小長(zhǎng)度不能按流道面積計(jì)算，只能計(jì)算相鄰焊縫之間的距離：取管箱長(zhǎng)度作為管道長(zhǎng)度和1050mm管道隔板厚度10mm。固定端管板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：根據(jù)選用的管箱法蘭和管箱側(cè)法蘭的結(jié)構(gòu)尺寸，確定固定端管板的最大外徑為：D=1306mm；-50(b)。5、外頭罩法蘭和外頭罩側(cè)法蘭設(shè)計(jì)：根據(jù)工藝條件，殼程壓力、溫度和公稱(chēng)通徑；根據(jù)4703-93長(zhǎng)頸法蘭標(biāo)準(zhǔn)選擇和尺寸。外置頂蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：外頂蓋結(jié)構(gòu)如圖4-51《化工單元工藝與設(shè)備課程設(shè)計(jì)》（化工出版）：圖4-51。軸向尺寸由浮管板厚度、卸扣法蘭和卸扣強(qiáng)度計(jì)算確定，見(jiàn)《化工裝置工藝與設(shè)備課程設(shè)計(jì)》（化工出版社）：圖4-51。7、墊片選擇：一個(gè)。管箱墊片：根據(jù)管側(cè)工況（循環(huán)水壓、溫度35℃）選用石棉橡膠墊。結(jié)構(gòu)尺寸見(jiàn)《化工單元工藝與設(shè)備課程設(shè)計(jì)》（化工出版社）：圖4-39(b)：灣。外蓋墊片：根據(jù)殼程工況（有機(jī)液體、低壓、溫度71℃），選用石棉橡膠墊，墊圈：(4705-92)石棉橡膠墊圈。C。浮頭墊片：根據(jù)殼體側(cè)壓差和混合氣體溫度，確定墊片為金屬包覆石棉墊片，浮管板式結(jié)構(gòu)決定了墊片結(jié)構(gòu)的大小1190mm；厚度為3mm;4706-92金屬裝墊片。鞍座選擇及安裝位置確定：鞍座選擇/T4712-92鞍座BI1400-F/S；安裝尺寸見(jiàn)《化工單元工藝與設(shè)備課程設(shè)計(jì)》（化工出版）：圖4-44在：摘要：9.擋板：若弧形擋板的圓形擋板高度為殼體直徑的25%，則切出的圓形缺口高度為，所以h=100mm。取擋板間距，然后個(gè)人擋板尺寸：外徑：;厚度6mm10.接管殼程進(jìn)出液管：取管內(nèi)氣體流量為，則管徑為,選擇接管為管側(cè)進(jìn)出液管：取管內(nèi)流體流量為，則管徑為,選擇接管為11、管箱頭、外罩頭：管頭：D=1200mm,=300mm=25mm外蓋頭：D=1300mm,=325mm=25mm12、浮頭法蘭計(jì)算：按GB151-89的有關(guān)規(guī)定。因此法蘭處于壓力之下。計(jì)算過(guò)程采用法蘭厚度150mm。結(jié)構(gòu)見(jiàn)《化工單元工藝與設(shè)備課程設(shè)計(jì)》化工：圖4-52（C）13.殼牌方接管位置：我拿200mm14、浮頭管板及鉤環(huán)：15.其他配件：拉桿、6件、5950mm4件、5500mm2件16.說(shuō)明：在設(shè)計(jì)中，由于給定壓力相等且公稱(chēng)直徑在4730-92長(zhǎng)頸對(duì)焊法蘭的標(biāo)準(zhǔn)圓周內(nèi)，外殼和外蓋法蘭直接選擇標(biāo)準(zhǔn)值，無(wú)需進(jìn)行非標(biāo)設(shè)計(jì)強(qiáng)度計(jì)算。由于殼程壓降小于管道壓降，殼程管口不需加固，也不需設(shè)置膨脹節(jié)。殼程流速0.214m/s小，無(wú)需設(shè)置防撞擋板。下表是該設(shè)計(jì)的摘要：姓名尺寸/毫米材料姓名尺寸/毫米材料氣缸壁厚氣缸加強(qiáng)圈厚度外罩短節(jié)厚度外蓋厚度管箱短截面厚度管箱頭厚度管箱隔板厚度888881016MnR16MnR16MnR16MnR16MnR16MnR16MnR監(jiān)控接管殼方接管固定管板厚度浮頭管板厚度粘扣帶厚度無(wú)折疊球頭浮頭法蘭厚度606076202016Mn鍛件16Mn鍛件16Mn鍛件16MnR16Mn鍛件管側(cè)殼側(cè)噴嘴位置L1240接管長(zhǎng)度大號(hào)200管盒橢圓頭小路1200外蓋橢圓頭1300鞍座位置LC1350擋板外徑11946、換熱器主要結(jié)構(gòu)尺寸及計(jì)算結(jié)果表附表1換熱器主要結(jié)構(gòu)尺寸及計(jì)算結(jié)果范圍監(jiān)視器殼流量/(Kg/h)37374260000進(jìn)（出口）溫度/℃30(40)102(40)壓力/MPa物理特性定性溫度/℃3571密度/Kg/m3994986恒壓比熱容/[kJ/(kg/℃)]4.1744.19粘度/Pa·s0.728×10-3導(dǎo)熱系數(shù)/[W/(m·℃)]0.6260.728普朗特?cái)?shù)4.853.42設(shè)備結(jié)構(gòu)參數(shù)形式浮頭殼筆劃數(shù)1外殼直徑/mm1200單位數(shù)量1管徑/mmΦ25*2.5管中心距/mm32管長(zhǎng)/mm6000管排列等邊三角形管數(shù)/根784擋板數(shù)量/片19傳熱面積/m2369擋板間距/mm300管數(shù)2材料不銹鋼主要計(jì)算結(jié)果監(jiān)視器殼流量/(m/s)0.8450.214表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)[W/(m2·℃)41892350污垢熱阻/(m2*℃/W)0.000580.000172阻力/Pa133616662熱流量/kW3440傳熱溫差/K25.7傳熱系數(shù)/[W/m2*℃]564.1利潤(rùn)/％1.237.設(shè)計(jì)評(píng)審本設(shè)計(jì)所有參數(shù)均經(jīng)過(guò)反復(fù)校驗(yàn)，確保所有參數(shù)均在設(shè)計(jì)要求范圍內(nèi)，準(zhǔn)確可行。殼程流體速度=0.214m/s，流體雷諾數(shù)=7815。管側(cè)流體速度=0.849m/s，流體雷諾數(shù)Rei=23075>4000。管側(cè)流體流動(dòng)為湍流，能更好地滿(mǎn)足換熱要求。為減少有機(jī)液體的污染，換熱器的材質(zhì)采用不銹鋼。各道次呈等邊三角形排列，為便于隔板安裝，各道次之間采用正方形排列。規(guī)則三角形排列緊湊，方形排列便于機(jī)械清洗。換熱器的面積裕度H=23%