煤油冷卻器的設(shè)計(jì)10w煤油終稿

word文檔可自由復(fù)制編輯化工原理課程設(shè)計(jì)任務(wù)書設(shè)計(jì)題目：煤油冷卻器的設(shè)計(jì)學(xué)院：專業(yè)：班級(jí)：學(xué)號(hào)：姓名：指導(dǎo)老師：二零一四年五月

列管式換熱器設(shè)計(jì)任務(wù)書一設(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1.處理能力：10萬噸/年煤油2設(shè)備形式：列管式換熱器3.操作條件（1）煤油：入口溫度130℃，出口溫度50℃（2）冷卻介質(zhì)：自來水，入口溫度25℃，出口溫度45℃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7.15×10-4Pa.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3.4U形膨脹節(jié)計(jì)算（浮頭式換熱器除外）3.5管束振動(dòng)3.6管殼式換熱器零部件結(jié)構(gòu)

摘要列管式換熱器設(shè)計(jì)主要為了再次回顧一下大三學(xué)習(xí)的各個(gè)知識(shí)點(diǎn)，通過熱量衡算，工藝計(jì)算，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和校核等一系列工作，讓我們明白應(yīng)用所學(xué)化工知識(shí)，結(jié)合我們所掌握的相關(guān)學(xué)科知識(shí)解決實(shí)際問題。本次設(shè)計(jì)包含其管道的計(jì)算和其排列方式，殼體直徑和壁厚等設(shè)計(jì)。為達(dá)到年處理量10萬噸/年煤油，最后得出個(gè)人的設(shè)計(jì)方案是選用列管式換熱器。這次課程設(shè)計(jì)是我們所接觸的實(shí)踐任務(wù)中最繁瑣的、專業(yè)性最強(qiáng)的，所要用到的知識(shí)很多，包括機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)、機(jī)械制圖、工程熱力學(xué)、傳熱學(xué)、流體力學(xué)、制冷原理和換熱器原理與設(shè)計(jì)等方面的知識(shí)。這些知識(shí)不是機(jī)械的相加，而是需要全面的考慮和整體布局，不止一次因?yàn)榭紤]不全而要重新來過；有時(shí)會(huì)不耐煩，可想想不耐煩對(duì)我沒有任何益處，便及時(shí)的調(diào)整過來。最后，整體計(jì)算了四次才選定初步的換熱器型號(hào)。而且，有時(shí)為了一個(gè)數(shù)據(jù)查找了好幾本書，還是找不到結(jié)果的時(shí)候，是挺納悶的，很容易讓人想放棄。但有目標(biāo)在，繼續(xù)尋找，努力終會(huì)結(jié)果，這結(jié)果就是對(duì)努力的獎(jiǎng)勵(lì)。特別是在其他同學(xué)都還沒找到而你找到，拿來跟其他同學(xué)共享，那更是一件樂事。在辛苦的同時(shí)，享受著辛苦帶來收獲的喜悅。關(guān)鍵詞：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工藝計(jì)算

目錄一． 概述 11.固定管板式換熱器： 12．填料函式換熱器： 13．U型管式換熱器： 24．浮頭式換熱器： 2二． 設(shè)計(jì)原則 3三．列管式換熱器的選用和設(shè)計(jì)的一般步驟 4四．初步設(shè)計(jì)方案 51.選擇換熱器的類型 52.管程安排 53.確定物性數(shù)據(jù) 54.計(jì)算相關(guān)的物理量 5（1）煤油流量 5(2)熱負(fù)荷 5（3）冷卻水流量 5(4)計(jì)算兩流體的平均溫度差 6（5）計(jì)算傳熱面積 6五．工藝結(jié)構(gòu)尺寸的計(jì)算 61．管徑和管內(nèi)流速 62.管程數(shù)和傳熱管數(shù) 63.傳熱管的排列和分程方法 64.殼體內(nèi)徑 75.折流板 76.接管 7六．換熱器核算 81.熱流量核算 82.核算壓強(qiáng)降 103.管板厚度計(jì)算 124.膨脹節(jié)計(jì)算 145.零部件結(jié)構(gòu)的選取 14設(shè)計(jì)結(jié)果表： 15表2：固定管板式換熱器的基本參數(shù) 15表3：常用固定管板式換熱器的傳熱系數(shù)的范圍 16表3：常用3流的污垢熱阻 18參考文獻(xiàn) 19心得體會(huì) 20word文檔可自由復(fù)制編輯列管式換熱器設(shè)計(jì)內(nèi)容概述在不同溫度的流體間傳遞熱能的裝置稱為熱交換器，簡稱熱換器。在熱換器中至少需要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)中的作用和地位的不同，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，而且至今仍在換熱器中占據(jù)主導(dǎo)地位。列管式換熱器種類很多，目前廣泛使用的按其溫差補(bǔ)償結(jié)構(gòu)來分，主要有以下幾種：1.固定管板式換熱器：這類換熱器的結(jié)構(gòu)比較簡單、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)，為安全起見，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60～70℃和殼程流體壓強(qiáng)不高的情況。一般殼程壓強(qiáng)超過600kpa時(shí)由于補(bǔ)償圈過厚，難以伸縮，失去溫差補(bǔ)償?shù)淖饔?，就?yīng)考慮其他結(jié)構(gòu)。2．填料函式換熱器：這類換熱器管束一端可以自由膨脹，結(jié)構(gòu)比浮頭式簡單，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)。3．U型管式換熱器：U形管式換熱器，每根管子都彎成U形，兩端固定在同一塊管板上，每根管子皆可自由伸縮，從而解決熱補(bǔ)償問題。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。優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，質(zhì)量輕，適用于高溫高壓條件。4．浮頭式換熱器：換熱器的一塊管板用法蘭與外殼相連接，另一塊管板不與外殼連接，以使管子受熱或冷卻時(shí)可以自由伸縮，但在這塊管板上連接一個(gè)頂蓋，稱之為“浮頭”，所以這種換熱器叫做浮頭式換熱器。其優(yōu)點(diǎn)是：管束可以拉出，以便清洗；管束的膨脹不變殼體約束，因而當(dāng)兩種換熱器介質(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。設(shè)計(jì)原則流體通道的選擇流體通道的選擇可參考以下原則進(jìn)行：

1.不潔凈和易結(jié)垢的流體宜走管程，以便于清洗管子；

2.腐蝕性流體宜走管程，以免管束和殼體同時(shí)受腐蝕，而且管內(nèi)也便于檢修和清洗；

3.高壓流體宜走管程，以免殼體受壓，并且可節(jié)省殼體金屬的消耗量；

4.飽和蒸汽宜走殼程，以便于及時(shí)排出冷凝液，且蒸汽較潔凈，不易污染殼程；

5.被冷卻的流體宜走殼程，可利用殼體散熱，增強(qiáng)冷卻效果；

6.有毒流體宜走管程，以減少流體泄漏；

7.粘度較大或流量較小的流體宜走殼程，因流體在有折流板的殼程流動(dòng)時(shí)，由于流體流向和流速不斷改變，在很低的雷諾數(shù)（Re<100）下即可達(dá)到湍流，可提高對(duì)流傳熱系數(shù)。但是有時(shí)在動(dòng)力設(shè)備允許的條件下，將上述流體通入多管程中也可得到較高的對(duì)流傳熱系數(shù)。在選擇流體通道時(shí)，以上各點(diǎn)常常不能兼顧，在實(shí)際選擇時(shí)應(yīng)抓住主要矛盾。如首先要考慮流體的壓力、腐蝕性和清洗等要求，然后再校核對(duì)流傳熱系數(shù)和阻力系數(shù)等，以便作出合理的選擇。（2）流體流速的選擇換熱器中流體流速的增加，可使對(duì)流傳熱系數(shù)增加，有利于減少污垢在管子表面沉積的可能性，即降低污垢熱阻，使總傳熱系數(shù)增大。然而流速的增加又使流體流動(dòng)阻力增大，動(dòng)力消耗增大。因此，適宜的流體流速需通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)核算來確定。充分利用系統(tǒng)動(dòng)力設(shè)備的允許壓降來提高流速是換熱器設(shè)計(jì)的一個(gè)重要原則。在選擇流體流速時(shí)，除了經(jīng)濟(jì)核算以外，還應(yīng)考慮換熱器結(jié)構(gòu)上的要求。

(3)流體兩端溫度的確定若換熱器中冷、熱流體的溫度都由工藝條件所規(guī)定，則不存在確定流體兩端溫度的問題。(4)管徑、管子排列方式和殼體直徑的確定小直徑管子能使單位體積的傳熱面積大，因而在同樣體積內(nèi)可布置更多的傳熱面?；蛘哒f，當(dāng)傳熱面積一定時(shí)，采用小管徑可使管子長度縮短，增強(qiáng)傳熱，易于清洗。但是減小管徑將使流動(dòng)阻力增加，容易積垢。對(duì)于不清潔、易結(jié)垢或粘度較大的流體，宜采用較大的管徑。因此，管徑的選擇要視所用材料和操作條件而定，總的趨向是采用小直徑管子。

管長的選擇是以合理使用管材和清洗方便為原則。國產(chǎn)管材的長度一般為6m，因此管殼式換熱器系列標(biāo)準(zhǔn)中換熱管的長度分為1.5、2、3或6m幾種，常用3m或6m的規(guī)格。長管不易清洗，且易彎曲。此外，管長L與殼體D的比例應(yīng)適當(dāng)，一般L/D=4～6。

管子的排列方式有等邊三角形、正方形直列和正方形錯(cuò)列三種。等邊三角形排列比較緊湊，管外流體湍動(dòng)程度高，對(duì)流傳熱系數(shù)大；正方形直列比較松散，對(duì)流傳熱系數(shù)較三角形排列時(shí)低，但管外壁清洗方便，適用于殼程流體易結(jié)垢的場合；正方形錯(cuò)列則介于上述兩者之間，對(duì)流傳熱系數(shù)較直列高。

換熱器殼體內(nèi)徑應(yīng)等于或稍大于管板的直徑。通常是根據(jù)管徑、管數(shù)、管間距及管子的排列方式用作圖法確定。

(5)管程和殼程數(shù)的確定當(dāng)流體的流量較小而所需的傳熱面積較大時(shí)，需要管數(shù)很多，這可能會(huì)使流速降低，對(duì)流傳熱系數(shù)減小。為了提高流速，可采用多管程。但是管程數(shù)過多將導(dǎo)致流動(dòng)阻力增大，平均溫差下降，同時(shí)由于隔板占據(jù)一定面積，使管板上可利用的面積減少。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)綜合考慮。采用多管程時(shí)，一般應(yīng)使各程管數(shù)大致相同。

(6)折流板折流板又稱折流擋板，安裝折流板的目的是為了提高殼程流體的對(duì)流傳熱系數(shù)。其常用型式有弓形折流板、圓盤形折流板以及螺旋折流板等。常用型式為弓形折流板。折流板的形狀和間距對(duì)殼程流體的流動(dòng)和傳熱具有重要影響。(7)換熱器中傳熱與流體流動(dòng)阻力計(jì)算有關(guān)列管式換熱器的傳熱計(jì)算可按已選定的結(jié)構(gòu)型式,根據(jù)傳熱過程各個(gè)環(huán)節(jié)分別計(jì)算出兩側(cè)流體的對(duì)流傳熱熱阻及導(dǎo)熱熱阻，得到總傳熱系數(shù)，再按公式進(jìn)行換熱器傳熱計(jì)算。列管式換熱器中流動(dòng)阻力計(jì)算應(yīng)按殼程和管程兩個(gè)方面分別進(jìn)行。它與換熱器的結(jié)構(gòu)型式和流體特性有關(guān)，一般對(duì)特定型式換熱器可按經(jīng)驗(yàn)方程計(jì)算。

三．列管式換熱器的選用和設(shè)計(jì)的一般步驟列管式換熱器的選用和設(shè)計(jì)計(jì)算步驟基本上是一致的，其基本步驟如下：

1．估算傳熱面積，初選換熱器型號(hào)（1）根據(jù)傳熱任務(wù)，計(jì)算傳熱速率；

（2）確定流體在換熱器中兩端的溫度，并按定性溫度計(jì)算流體物性；

（3）計(jì)算傳熱溫差，并根據(jù)溫差修正系數(shù)不小于0.8的原則，確定殼程數(shù)或調(diào)整加熱介質(zhì)或冷卻介質(zhì)的終溫；（4）根據(jù)兩流體的溫差，確定換熱器的型式；

（5）選擇流體在換熱器中的通道；（6）依據(jù)總傳熱系數(shù)的經(jīng)驗(yàn)值范圍，估取總傳熱系數(shù)值；（7）依據(jù)傳熱基本方程，估算傳熱面積，并確定換熱器的基本尺寸或按系列標(biāo)準(zhǔn)選擇換熱器的規(guī)格；

（8）選擇流體的流速，確定換熱器的管程數(shù)和折流板間距。

2．計(jì)算管程和殼程流體的流動(dòng)阻力根據(jù)初選的設(shè)備規(guī)格，計(jì)算管程和殼程流體的流動(dòng)阻力。檢查計(jì)算結(jié)果是否合理和滿足工藝要求。若不符合要求，再調(diào)整管程數(shù)或折流板間距，或選擇其他型號(hào)的換熱器，重新計(jì)算流動(dòng)阻力，直到滿足要求為止。

3．計(jì)算傳熱系數(shù)，校核傳熱面積計(jì)算管程、殼程的對(duì)流傳熱系數(shù)，確定污垢熱阻，計(jì)算傳熱系數(shù)和所需的傳熱面積。一般選用換熱器的實(shí)際傳熱面積比計(jì)算所需傳熱面積大10%～25%，否則另設(shè)總傳熱系數(shù)，另選換熱器，返回第一步，重新進(jìn)行校核計(jì)算。

上述步驟為一般原則，可視具體情況作適當(dāng)調(diào)整，對(duì)設(shè)計(jì)結(jié)果應(yīng)進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)不合理處要反復(fù)計(jì)算。四．初步設(shè)計(jì)方案1.選擇換熱器的類型兩流體溫的變化情況：熱流體進(jìn)口溫度130℃出口溫度50℃；冷流體進(jìn)口溫度25℃，出口溫度為45℃。該換熱器用循環(huán)冷卻水冷卻，冬季操作時(shí)，其進(jìn)口溫度會(huì)降低，考慮到這一因素，估計(jì)該換熱器的管壁溫度和殼體溫度之差較大，因此初步確定選用固定管板式換熱器。2.管程安排由于水的對(duì)流傳熱系數(shù)一般較大，且水較易結(jié)垢，所以應(yīng)使冷卻水走換熱器的管程，煤油走殼程。3.確定物性數(shù)據(jù)因?yàn)樗疄榈宛ざ攘黧w，其定性溫度可取流體進(jìn)出口溫度的平均值。故其定性溫度為：t==35℃。查表得水在35℃時(shí)的有關(guān)物性數(shù)據(jù)如下：密度994kg/m3，黏度0.727×10-3Pa.s，比熱容4.187kJ/(kg.℃)，導(dǎo)熱系數(shù)0.626W/(m.℃).煤油的定性溫度為t==90℃，查表得煤油在90℃時(shí)的有關(guān)物性數(shù)據(jù)如下：密度825kg/m3，黏度7.15×10-4Pa.s，比熱容2.22kJ/(kg.℃)，導(dǎo)熱系數(shù)0.14W/(m.℃)。4.計(jì)算相關(guān)的物理量（1）煤油流量=10×10000×1000/(330×24×3600)=3.507㎏/s(2)熱負(fù)荷Q=)=3.507×2.22×1000×(130－50)=622902.4W（3）冷卻水流量==622902.4x36004.187x103x(45-25)=26778.7(4)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。==而P＝=,R＝=查表得：=0.87，所以 △tm=×=0.87×49.0=42.63℃（5）計(jì)算傳熱面積假設(shè)K=300W/(m.℃)，故=622902.4300x42.63=48.706㎡五．工藝結(jié)構(gòu)尺寸的計(jì)算1．管徑和管內(nèi)流速選用的是Φ25×2.5mm傳熱管（碳鋼），取管內(nèi)水的流速u=0.7m/s。2.管程數(shù)和傳熱管數(shù)=Vπ4di按單程計(jì)算所需傳熱管的長度L=Sπ單程管計(jì)算，傳熱管過長，采用多管程結(jié)構(gòu)。取L=4.5m，則換熱器的程數(shù)為L/l=30.03/4.5≈6.68所以傳熱管總根數(shù)N=6.68×34=227根3.傳熱管的排列和分程方法采用組合排列方法，即每程內(nèi)均按正三角形排列。取管心距t=1.25，則t=1.25×25=31.25≈32mm橫過管束中心的管數(shù)為nc=1.1N=1.1x4.殼體內(nèi)徑采用多管程結(jié)構(gòu)，取管板利用率=0.7，則殼體內(nèi)徑為

D=1.05tNη=1.05x32可取整殼體公稱直徑D=610mm。5.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h=0.25×610=152.5mm取折流板間距B=0.4DB=0.4×610=244mm，則可取擋板間距為300mm。折流擋板數(shù)NB=－1=4500/300-1=14塊，折流板圓缺面水平裝配。6.接管殼程流體進(jìn)出口接管：取接管內(nèi)煤油流速為=1.0m/s,則接管內(nèi)徑為：=0.090m取整后圓管內(nèi)徑可取為100mm。管程流體進(jìn)出口接管：取接管內(nèi)循環(huán)水流速=1.5m/s，則接管內(nèi)徑為：d2=4取整后圓管內(nèi)徑也可取為100mm。所以各接管處的圓管內(nèi)徑都可取為100mm。根據(jù)以上各數(shù)據(jù)的分析，可選用G600Ⅳ—1.0—77型換熱器。其有關(guān)參數(shù)見下表1：殼徑/mm600管子尺寸/mmΦ25×2.5公稱壓強(qiáng)/MPa1.0管長/m4.5公稱面積/㎡77管子總數(shù)245管程數(shù)2中心管子數(shù)17殼程數(shù)1管子排列方法正三角形此換熱器的實(shí)際傳熱面積：S0=nπdl=245x3.14x0.025x(4.5-1)=67.31㎡若選擇該型號(hào)的換熱器，則要求過程的總傳熱系數(shù)為K0=QS0六．換熱器核算1.熱流量核算（1）殼程對(duì)流傳熱系數(shù)對(duì)圓缺折流板，用克恩法計(jì)算：當(dāng)量直徑，由正三角形排列得：de＝==0.020m殼程流通最大截面積：So=BD(1－)==0.039㎡殼程流體流速為：=0.164m/s雷諾數(shù)：3785普朗特?cái)?shù)：Pr＝＝＝11.34粘度校正：≈1所以,=526W/(m.℃)（2）管程對(duì)流傳熱系數(shù)=0.023管程流體流通截面積：S管程流體流速為：u雷諾數(shù)：

Re普朗特?cái)?shù)：＝＝＝4.86所以αi=0.023x0.626（3）污垢熱阻參考數(shù)據(jù)表，管內(nèi)、外側(cè)污垢熱阻可分別取為m.℃/W,m.℃/W（4）總傳熱系數(shù)K1/（＋＋＋＋）=＝327.0W/(m.℃)由前面的計(jì)算可知，選用該型號(hào)換熱器時(shí)要求過程中總傳熱系數(shù)為285.8W/(m.℃)，在規(guī)定的流動(dòng)條件下，計(jì)算出的K值為327.0W/(m.℃)，因?yàn)椋篕K在1.15至1.25之間，故所選擇的換熱器是合適的。（5）傳熱面積SS=該換熱器的實(shí)際傳熱面積：76.7㎡該換熱器的面積裕度為：H=傳熱面積裕度合適，所以該換熱器能夠完成生產(chǎn)任務(wù)。2.核算壓強(qiáng)降（1）管程壓強(qiáng)降∑△pi＝（△p1+△p2）FtNpNs△p1，△p2——分別為直管和回彎管中因摩擦阻力引起的壓強(qiáng)降Ft——結(jié)垢校正因數(shù)，量綱為1，對(duì)Φ25×2.5mm的傳熱管取1.4Np—管程數(shù)，Np=4Ns—串聯(lián)的殼程數(shù)，Ns=1。管程流通面積為：A管程流體流速為：u雷諾數(shù)：Rei設(shè)管壁粗糙度=0.1mm,==0.005,由關(guān)系圖中可查得：=0.039圖一：雷諾系數(shù)Re所以：△p1＝=0.039x4.5△p2＝＝3x0.3898∑△pi＝（662.7+226.55）＝4979.79Pa<100KPa因此，管程壓強(qiáng)降在允許的范圍內(nèi)。（2）課程壓強(qiáng)降∑△po＝（＋）FsNs—流體橫過管束的壓強(qiáng)降—流體通過折流板缺口的壓強(qiáng)降Fs—?dú)こ虊簭?qiáng)降的結(jié)垢校正因數(shù)，量綱為1，對(duì)液體可取1.15其中，=Ffonc(NB+1)，=NB（3.5－）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=0.5fo——?dú)こ塘黧w的摩擦系數(shù)，當(dāng)>500時(shí)，fo＝5.0Renc——橫過管束中心線的管子數(shù)，17根NB——折流擋板數(shù)，14塊h—折流擋板間距，0.3m—按殼程流通面積計(jì)算的流速，而=h（D-nc）。殼程流通截面積：=h（D-nc）=0.3x(0.6-17x0.025)=0.053㎡殼程流體流速為：u雷諾數(shù)：Re0fo＝5.0Re=5.0x27692.3-0.228所以：=0.5x0.485x17x14+1=14x3.5-∑△po＝（367.31+207.9）=661.49Pa<100KPa因此，殼程壓強(qiáng)降在允許的范圍內(nèi)。綜上所述，管程和殼程壓強(qiáng)降都能滿足題設(shè)要求。3.管板厚度計(jì)算固定管板厚度設(shè)計(jì)采用BS法。假設(shè)管板厚度b=40mm，總換熱管數(shù)量n=245。一根管壁金屬橫截面積為：開孔溫度削弱系數(shù)（4程）：0.6兩管板間換熱管有效長度(除掉兩管板厚)L取4420mm。計(jì)算系數(shù)K：K所以，K=2.55按管板筒支考慮，依K值查《化工單元過程及設(shè)備課程設(shè)計(jì)》化學(xué)工業(yè)出版社：圖4-45，圖4-46，圖4-47得：2.9，-0.65，2.8管板最大應(yīng)力:或筒體內(nèi)徑截面積：=1538600管板上管孔所占的總截面積：C=系數(shù)λ系數(shù)β殼程壓力：管程壓力:當(dāng)量壓差P管板采用16Mn鍛：換熱管采用10號(hào)碳系鋼：管板管子程度校核：管板計(jì)算厚度滿足強(qiáng)度要求?？紤]管板雙面腐蝕取㎜,實(shí)際管板厚為42mm.4.膨脹節(jié)計(jì)算根據(jù)《化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)》中的選用標(biāo)準(zhǔn)，由GB96475—1997知：當(dāng)公稱直徑為600mm，且公稱壓力為1.0MPa時(shí)，可以選用Q235—A型的波形膨脹節(jié)，它的壁厚為4mm，單波軸向剛度為11.4KN/mm,補(bǔ)償量為2.5mm。零部件結(jié)構(gòu)的選取由于零部件結(jié)構(gòu)的計(jì)算比較麻煩，所以參照書上的數(shù)據(jù)可得相應(yīng)的固定管板式換熱器的有關(guān)數(shù)據(jù)：殼體壁厚為10mm，折流板厚度為5mm，數(shù)量為14，接管壁厚為4mm。橢圓形封頭的曲面高度為150mm,直邊高度為50mm，厚度為8mm。接管法蘭外徑為210mm，螺栓孔位置在170mm處，突緣半徑為148mm,螺栓孔直徑為18mm，接管法蘭厚度為18mm。拉桿的直徑為12mm,需4根拉桿，而包裹在其外的定距管的直徑則為25mm。鞍式支座中，底板長度為540mm,A型底板寬度為150mm，B型底板寬度為160mm，螺栓孔間距長420mm。設(shè)計(jì)結(jié)果表：表2：固定管板式換熱器的基本參數(shù)參數(shù)管程殼程進(jìn)、出口溫度/℃25/45130/50壓力/MPa1.01.0物性定性溫度/℃3590密度/（kg/m3）994825定壓比熱容/[KJ/（kg?K）]4.1872.22粘度/（Pa?s）0.7277.15×熱導(dǎo)率（W/m?K）0.6260.14普朗特?cái)?shù)4.8611.34設(shè)備結(jié)構(gòu)參數(shù)形式固定管板式殼程數(shù)1殼體內(nèi)徑/㎜600臺(tái)數(shù)1管徑/㎜Φ25×2.5管心距/㎜32管長/㎜4500管子排列正三角形排列管數(shù)目/根245折流板數(shù)/個(gè)14傳熱面積/㎡76.7折流板間距/㎜300管程數(shù)2材質(zhì)碳鋼主要計(jì)算結(jié)果管程殼程流速/（m/s）0.440.164表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)/[W/（㎡?K）]2489.97526污垢熱阻/（㎡?K/W）0.000340.00017阻力/KPa12.60.75熱流量/KW934傳熱溫差/K55裕度/%71.67表3：常用固定管板式換熱器的傳熱系數(shù)的范圍熱交換器形式熱交換流體傳熱系數(shù)（W/m2·℃）備注內(nèi)側(cè)外側(cè)管殼式（光管）氣氣10~35常壓氣高壓氣170~160200~300bar高壓氣氣170~450200~300bar氣清水20~70常壓高壓氣清水200~700200~300bar清水清水1000~2000

清水水蒸氣凝結(jié)2000~4000

高粘度液體清水100~300液體層流高溫液體氣體30

低粘度液體清水200~450液體層流水噴淋式水平管冷卻器蒸汽凝結(jié)清水350~1000

氣清水20~60常壓高壓氣清水170~350100bar高壓氣清水300~900200~300bar盤形管（外側(cè)沉浸在液體中）水蒸汽凝結(jié)攪動(dòng)液700~2000

水蒸汽凝結(jié)沸騰液1000~3500

冷水?dāng)噭?dòng)液900~1400

不蒸汽凝結(jié)液280~1400

清水清水600~900

高壓氣攪動(dòng)液100~350銅管200~300bar套管式氣氣10~35

高壓氣氣20~60200~300bar高壓氣高壓氣170~450200~300bar高壓氣清水200~600200~300bar水水1700~3000

螺旋板式清水清水1700~2200

變壓器油清水350~450

油油90~140

氣氣30~45

氣水35~60

板式換熱器清水清水4500~6500介質(zhì)流速在0.5m/s左右油清水500~700蜂螺型傘板換熱器清水清水2000~3500材料為1Cr18Ni9Ti油清水300~370

板翅式清水清水3000~4500

冷水油400~600以油側(cè)面積為準(zhǔn)油油170~350

氣氣70~200

空氣清水80~200空氣側(cè)質(zhì)量流速12~40kg/m2·s表3：常用3流的污垢熱阻流體污垢熱阻m2·K/kW水(速度<1m/s，t<47℃)

蒸餾水0.09海水0.09清凈的河水0.21未處理的涼水塔用水0.58已處理的涼水塔用水0.26已處理的鍋爐用水0.26硬水、井水0.58水蒸汽

優(yōu)質(zhì)—不含油0.052劣質(zhì)—不含油0.09往復(fù)機(jī)排出0.176液體

處理過的鹽水0.264有機(jī)物0.176燃料油1.