苯精餾塔塔頂冷卻器設(shè)計方案

苯精餾塔塔頂冷卻器設(shè)計方案1換熱器技術(shù)概況換熱器〔heatexchanger放出熱量;另一種流體則溫度較低,吸取熱量。作的重要附屬設(shè)備，因此在此化工生產(chǎn)中占有重要的地位。換熱器的進展構(gòu)造緊湊，傳熱效果好，因此間續(xù)進展為多種形式。種由銅及其合金材料制成的板翅式換熱器，用于飛機發(fā)動機的散熱。30效能緊湊型的換熱器，再加上沖壓、釬焊和密封等技術(shù)的進展，換熱器制造工藝得到進一步完善，從而推動了緊湊型板面式換熱器的蓬勃進展和廣泛應(yīng)用。型的管殼式換熱器也得到了進一步的進展。管式換熱器。長期以來，非接觸式換熱器始終是管殼式〔列管式〕換熱器一國獨大的局面?；貞洆Q熱器進展歷程，雖然板式換熱設(shè)備的充分開發(fā)只是近些年的事情，但是其理論和技術(shù)的消滅卻要早的多。但是人們最初舍棄了這種換熱性能遠遠占優(yōu)的換熱器形式，而是選擇并大量應(yīng)用了管殼式換熱器。器的構(gòu)造強度遠遠低于管殼類換熱器，所以不能夠應(yīng)用于高壓或大多的中壓場合。板式類換熱器的這個缺點是由其構(gòu)造特點所打算的，所以在其自身圍無法轉(zhuǎn)變和突相當長的一段時期里，板式類換熱器沒有受到人們寵愛的局面，其技術(shù)進展自然也相當可憐。即便是在其有了長足進展和應(yīng)用的今日，仍舊是由于其構(gòu)造強度低的緣由——這個自身無法逾越的痼疾，它的應(yīng)用領(lǐng)域也照舊局限在肯定圍。那么，既然是構(gòu)造強度沒有得到根本性的轉(zhuǎn)變，近些年板式類換熱器又是怎樣被重視起來的呢？這種變化是與世界經(jīng)濟的進展環(huán)境，尤其是能源進展環(huán)境的變化加之“節(jié)能——減排——環(huán)?！钡母拍钊找嫔钊肴诵?，各國政府和機構(gòu)都逐年加大了這方面投入的人力和物力，同時也取得了很多可喜的成果。很明顯，板式類換熱器這種高效的換熱方式，也就順理成章地受到重視，并進展了再次開發(fā)，且在其強度圍所能允許的圍大量應(yīng)用遍地開花。其技術(shù)進展也到達了前所未有的時刻。制造規(guī)格越來越大，構(gòu)造形式越來越多。并消滅了不行拆的焊合一體式板式換熱器，盡管不能便利地拆洗，強度卻有所增加。管殼類換熱器由于始終受到普遍應(yīng)用和重視，其理論爭論的深度和設(shè)備改進的步伐都是板式類換熱器所不能比較的。在的節(jié)能及環(huán)保浪潮中，其技術(shù)和進展速度又有所提高。很多型高效換熱器不短涌現(xiàn)，如折流桿換熱器、構(gòu)造高效換熱Ω型高效換熱器的消滅已經(jīng)并正在為飛速進展的經(jīng)濟和節(jié)約能源作出了不行估量的貢獻。類換熱器不再一國獨大的今日，以下四個特點始終沒有轉(zhuǎn)變：構(gòu)造強度高的管殼類換熱器仍居于主導(dǎo)地位。管殼類換熱器換熱性能仍遠低于板式類換熱器。板式類換熱器的構(gòu)造強度仍遠低于管殼類換熱器。沒有換熱性能強同時構(gòu)造強度高的抱負型換熱器。換熱器在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用換熱器的工業(yè)應(yīng)用。隨著化學工業(yè)的快速進展及能源價格的提高，換熱器的投資比例將進一步加大。在化工廠，換熱器的費用約占總費用的10％～20％，在煉油廠約占總費用的因而對換熱器的要求也日益加強。換熱器的設(shè)計、制造、構(gòu)造改進及傳熱機理的爭論格外活潑，一些型高效換熱器相繼問世。型換熱器1、氣動噴涂翅片管換熱器俄羅斯提出了一種先進方法，即氣動噴涂法，來提高翅片化外表的性能。其實質(zhì)是承受高速的冷的或略微加溫的含微粒的流體給翅片外表噴鍍粉末粒子。用該方法不僅可噴涂金屬還能噴涂合金和瓷(金屬瓷混合物)，從而得到各種不同性能的外表。通常在實踐中翅片底面的接觸阻力是限制管子加裝翅片的因素之一。為了評估翅片管換熱器元件進展了試驗爭論。試驗是承受在翅片外表噴涂ac－鋁，并添加了24a爭論的翅片的效率與計算數(shù)據(jù)進展比較，得出的結(jié)論是：氣動噴涂翅片的底面的接觸阻力對效率無實質(zhì)性影響。為了證明這一點，又對基部(管子)與外表(翅片)的過渡區(qū)進展了金相構(gòu)造分析。氣動噴涂法促進外表與根本相互作用的分支邊界的形成，能促進粉末粒子向基體的滲透，這就說明白附著強度高，有物理接觸和金屬鏈形成。因而氣動噴涂法不但可用于成型，還可用來將按一般方法制造的翅片固定在換熱器管子的外表上，也可用來對一般翅片的底面進展補充加固?？梢怨懒浚瑲鈩訃娡糠ㄔ诰o湊高效換熱器的生產(chǎn)中，將會得到廣泛應(yīng)用。2、螺旋折流板換熱器在管殼式換熱器中，殼程通常是一個薄弱環(huán)節(jié)。通常一般的弓形折流板能造成曲折的流道系統(tǒng)(z字形流道)，這樣會導(dǎo)致較大的死角和相對高的返混。而這些死角又能造成殼程結(jié)垢加劇，對傳熱效率不利。返混也能使平均溫差失真和縮小。其后果是，與活塞流相比，弓形折流板會降低凈傳熱。優(yōu)越弓形折流板管殼式換熱器對一般折流板幾何外形的改進，是進展殼程的第一步。雖然引進了密封條和附加諸如偏轉(zhuǎn)折流板及實行其他措施來改進換熱器的性能，但一般折流板設(shè)計的主要缺點照舊存在。折流板構(gòu)造。3、型麻花管換熱器alares的布朗公司做了改進。螺旋扁管的制造過程包括了“壓扁”與“熱扭”兩個工序。它獲得了如下的技術(shù)經(jīng)濟效益：改進了傳熱，削減了結(jié)垢，真正的逆流，降低了本錢，無振動，節(jié)約了空間，無折流元件。由于管子構(gòu)造獨特使管程與殼程同時處于螺旋運動，促進了湍流程度。該換熱器總傳熱系數(shù)較常規(guī)換熱器高40%，而壓力降幾乎相等。組裝換熱器時也可承受螺asme傳統(tǒng)裝置之處均可用此種換熱器取代。它能獲得一般管殼式換熱器和板框式傳熱設(shè)備所獲得的最正確值。估量在化工、石油化工行業(yè)中具有寬闊的應(yīng)用前景。4、非釬焊繞絲筋管螺旋管式換熱器在管子上纏繞金屬絲作為筋條(翅片)的螺旋管式換熱器(ta)，一般都是承受焊接方法將金屬絲固定在管子上。但這種方法對整個設(shè)備的質(zhì)量有一系列的影響，由于釬焊法必將從換熱中“扣除”很大一局部管子和金屬絲的外表。更重要的是，由于焊料快速老化和裂開會造成機器和設(shè)備堵塞，隨之提前報損。2原理，選擇流程，確定換熱器的根本尺寸，計算傳熱面積以及計算流體阻力等。換熱器類型的選擇換熱器的分類類型的換熱器也各有優(yōu)缺點，性能各異?！惨弧嘲从猛緞澐诌^熱器等?；?。冷卻器是用于把流體冷卻到必要的溫度的熱交換器。凝，則稱為全凝器，否則成為分凝器。深冷器是用于把流體冷卻到0C以下的很低溫度的熱交換器。過熱器是將流體〔一般是氣體〕加熱到過熱狀態(tài)的熱交換器?！捕嘲礋崃拷粨Q原理和方式劃分〔混合式、蓄熱式和間壁式三類。熱器構(gòu)造簡潔，價格廉價，常做成塔狀。類換熱器由于少量流體相互摻和易造成流體間的“污染”。上應(yīng)用最為廣泛的一類換熱器。雖然直接接觸式和蓄熱式換熱設(shè)備具有構(gòu)造簡潔、制造簡潔等特點，但由于在因此工業(yè)上所用換熱設(shè)備以間壁式換熱器居多。間壁式換熱器的類型也是多種多樣，從其構(gòu)造上大致可以分為：一、管式換熱器 1、管殼式換熱器 〔1〕固定管板式換熱器-〔2〕B2、套管式換熱器3、蛇管換熱器 〔1〕沉醉式蛇管換熱器4、翅片管換熱器二、板式換熱器 套換熱器”2、平板式換熱器3、螺旋板式換熱器4、板翅式換熱器5、傘板換熱器三、熱管換熱器不同的換熱器各有自己的優(yōu)缺點和使用條件。一般來說，板式換熱器單位體積的傳熱面積較大、設(shè)備緊湊(250~1500m2

/m3)，低耗材(15kg/m3)，傳熱系數(shù)大，被廣泛用于化工生產(chǎn)中。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，而且至今仍在全部換熱器中(250~1500m2/m3)料個數(shù)據(jù)比較完善，目前在很多國家已有系列化標準。2-1列管式換熱器1〕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，管子則固定與管板上，它的結(jié)換熱器中，這種方法不能照看到管子的相對移動。合。的物料。2〕U

2-2固定管板式換熱器U形管式換熱器僅有一個管板，管子兩端均固定于同一管板上。這類換熱器的管程為雙管程，流程較長，流速較高，傳熱性能較好；承壓力量強；管束可以從殼體抽出，便于檢修和清洗，且構(gòu)造簡潔，造價廉價。但管清洗不便，管束中間局部的管子難以更換，又因最層管子彎曲半徑不能太小，在管板中心局部布管不緊湊，所以管子數(shù)不能太多，且管束中心局部存在間隙，使殼程流體易于短路而影響殼程換熱。此外，為了彌補彎管后管壁的減薄，直管局部必需用壁較厚的管子。這就影響了它的使用場合，僅宜用于管殼壁溫度相差較大，或殼程介質(zhì)易結(jié)垢而管程介質(zhì)不易結(jié)垢，高溫、高壓、腐蝕性強的情形。是干凈和不易結(jié)垢的物料。2-3U浮頭式換熱器浮頭式換熱器針對固定管板式的缺陷做了構(gòu)造上的改進。兩端管板只有一端與殼體完全固定，另一端則可相對于殼體作某些移動，該端稱之為浮頭。此類換熱器的管束膨脹不受殼體的約束，所以殼體與管束之間不會由膨脹量的不同而產(chǎn)生熱應(yīng)力。而且在清洗和檢修時，僅需將管束從殼體中抽出即可，所以能使用于管殼壁間溫差較大，或易于腐蝕和易于結(jié)垢的場合。但該類換熱器構(gòu)造簡單、笨重，造價約所以在制造和安裝時要特別留意其密封，以免發(fā)生漏，管束和殼體的間隙較大，在設(shè)計時要避開短路。至于殼程的壓力也受滑動接觸面的密封限制。特點：構(gòu)造簡單、造價高，便于清洗和檢修，完全消退溫差應(yīng)力，應(yīng)用普遍。2-4浮頭式換熱器填料函式換熱器此類換熱器的管板也僅有一端與殼體固定，另一端承受填料函密封。它的管束也可自由膨脹，所以管殼之間不會產(chǎn)生熱應(yīng)力，且管程和殼程都能清洗，構(gòu)造較浮故殼程壓力不能過高，也不宜用于易揮發(fā)、易燃、易爆、有毒的場合。2-5填料函式換熱器換熱器的選擇材料的換熱器不斷涌現(xiàn)。為了適應(yīng)進展的需要，我國對某些種類的換熱器已求：合理地實現(xiàn)所規(guī)定的工藝條件；構(gòu)造安全牢靠；便于制造、安裝、操作和修理；經(jīng)濟上合理?！惨部稍O(shè)計成不行。這樣為檢修、清洗供給了便利。但該換熱器構(gòu)造較簡單，而且浮動端小蓋在操作時無法知道泄露狀況。因此在安裝時要特別留意其密封。束能在設(shè)備自由移動外，還必需考慮到浮頭局部的檢修、安裝和清洗的便利。D0

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，一般推舉浮頭管板與殼體壁的間隙b1

3~5mm計中應(yīng)考慮保證浮頭蓋在裝配時的必要空間。到了不段的改進和完善。便利。自身的進展。故迄今為止在各種換熱器中扔占主導(dǎo)地位。于粘性大或者污濁的流體，小直徑的管子用于較清潔的流體。管子材料的選擇應(yīng)依據(jù)介質(zhì)的壓力、溫度及腐蝕性來確定。構(gòu)造設(shè)計以及加工制造方面的狀況。管子在管板上的標準排列形式有四種：正三角形和轉(zhuǎn)角正三角形排列，適用與殼程介質(zhì)清潔，且不需要進展機械清洗的場合。正方形和轉(zhuǎn)角正方形排列，能夠使管間的小橋形成一條直線通道，便于用機械進展清洗，一般用于管束可抽出管間清洗的場合。排列，而各程之間則常常承受正方形排列，這樣便于安排隔板位置。傳熱帶來不利影響。1.25以排列較多的管子。此時為了提高管程流速，增加傳熱效果，須將管束分程，使流體依次流過各程管束。浮頭式換熱器的優(yōu)缺點：優(yōu)點：管束可以抽出，以便利清洗管、殼程；介質(zhì)間溫差不受限制；4506.4帕；可用于結(jié)垢比較嚴峻的場合；缺點：小浮頭易發(fā)生漏；金屬材料耗量大，本錢高20%；構(gòu)造簡單綜合上述狀況，本次設(shè)計承受浮頭式換熱器。流淌空間的選擇需遵循一些一般原則。應(yīng)盡量提高兩側(cè)傳熱系數(shù)較小的一個，使傳熱面兩側(cè)的傳熱系數(shù)接近。，應(yīng)盡量削減其冷量損失。管、殼程的打算應(yīng)做到便于清洗除垢和修理，以保證運行的牢靠性。熱應(yīng)力。僅要牢靠，而且還應(yīng)要求便利及簡潔。應(yīng)盡量避開承受貴金屬，以降低本錢。流體走管程，哪一種流體走殼程。1、宜于通入管空間的流體不清潔的流體空間也便于清洗。體積小的流體速，而且也便于做成多程流淌。有壓力的流體4〕腐蝕性強的流體比較便利，并簡潔檢查。5〕與外界溫差大的流體由于可以削減熱量的逸散。2、宜用于通入管間空間的流體當兩流體溫度相差較大時，α值大的流體走管間故溫差應(yīng)力可以降低。假設(shè)兩流體給熱性能相差較大時，α值小的流體走管間3〕飽和蒸汽4〕粘度大的流體5〕泄漏后危急性大的流體可以削減泄漏時機，以保安全。此外，易析出結(jié)晶、沉渣、淤泥以及其他沉淀物的流體，最好通入比較更簡潔U浮頭式換熱器中易清洗的都是管外空間。所以，此次方案設(shè)計循環(huán)水走管程，苯走殼程。流速確實定構(gòu)造緊湊、本錢降低，一般也可抑止污垢的產(chǎn)生。但流速大也會帶來一些不利的影響，諸如壓降P增加，泵功率增大，且加劇了對傳熱面的沖刷。換熱器常用流速的圍見表2-1和表2-2。介質(zhì)易結(jié)垢低粘度液高粘度液介質(zhì)易結(jié)垢低粘度液高粘度液流速管程流速，m/s殼程流速，m/s循環(huán)水穎水一般液體氣體液體體體1.0~2.00.8~1.50.5~3.00.8~1.80.5~1.55~300.5~1.50.5~1.50.2~1.50.50.4~1.00.3~0.82~15液體名稱m液體名稱m/s乙醚、二硫化碳、苯1甲醇、乙醇、汽油2~3丙酮10氫氣8加熱劑、冷卻劑的選擇〔熱源〕和冷卻劑〔冷源〕的選用問題。的時候主要考慮來源便利，有足夠溫差，價格低廉，使用安全等因素。常用的加熱劑飽和水蒸氣飽和水蒸氣是一種應(yīng)用最為廣泛的加熱劑，由于飽和水蒸氣冷凝時傳熱膜系數(shù)很高，可以轉(zhuǎn)變蒸氣壓強以準確地調(diào)整加熱溫度，而且常用低廉的蒸汽機及渦輪機180C，必需用很高壓強，但溫度上升不大，而180C以下的狀況。煙道氣燃料燃燒所得到的煙道氣具有很高溫度，可達700~1000C，適用于需要到達高溫度加熱。用煙道氣加熱的缺點是比熱容低，掌握困難及傳熱膜系數(shù)低。體作為加熱劑，或用熱水作為加熱劑。常用的冷卻劑因地制宜加以選用。水和空氣作為冷卻劑受到當?shù)貧鉁氐南拗?，一般冷卻溫度為10~25C，假設(shè)要冷卻到較低的溫度，則需應(yīng)用低溫冷卻劑，常用的低溫冷卻劑有冷凍鹽水〔CaCl ，NaCl及其溶液。2此次設(shè)計需使用冷卻劑，試驗設(shè)計時已給出選，用循環(huán)水作為冷卻劑。流體出口溫度確實定和換熱器的大小，所以此溫度確實定有一個優(yōu)化問題。此次設(shè)計中，流體進出口的溫度已給出。材質(zhì)的選擇操作溫度、流體的腐蝕性能以及對材料的制造工藝性能等的要求來選取。固然，最終還要考慮材料的經(jīng)濟合理性。一般為了滿足設(shè)備的操作壓力和操作溫度，即從設(shè)備的強度或剛度的角度來考慮，是比較簡潔到達的，但材料的耐腐蝕性能，有時往往成為一個簡單的問題。在這方面考慮不周，選材不妥，不僅會影響換熱器的使用壽命，而且也大大提高設(shè)備的本錢。至于材料的制造工藝性能，是與換熱器的具體構(gòu)造有著親熱關(guān)系。1、碳鋼10202、不銹鋼奧氏體系不銹鋼以1Cr18Ni9為代表，它是標準的18-8奧氏體不銹鋼，有穩(wěn)定本次設(shè)計承受碳鋼材料的換熱器即可。3否則還需進展部件構(gòu)造的設(shè)計計算。蘭的設(shè)計，各部件的公差及技術(shù)條件等。管束及殼程分程管束分程大的流體應(yīng)避開緊鄰以免引起較大的溫差應(yīng)力。4-1。從制造、安裝、操作的角度考慮，偶數(shù)管程有較多的便利之處，因此用的最多。但程數(shù)不宜太多，否則隔板本身占去相當大的布管面積，且在殼程中形成旁路，影響傳熱。3-1管程布置殼程分程體進出口位置不同。G型殼體又稱分流殼體，當用作水平的惹熱虹吸式再沸器時，HGGH壓力降作為掌握因素的換熱器中?？紤]到制造上的困難，一般的換熱器殼程數(shù)很少2。管程構(gòu)造介質(zhì)流經(jīng)傳熱管的通道局部成為管程。換熱管布置和排列間距192mm、252mm〔1Cr18Ni9Ti、25.5mm(碳鋼列和同心圓排列。角形〔或稱正六角形〕和正方形排列法。板加工時便于畫線與鉆孔。板面積上可排列的管子數(shù)最少。中，常承受此法。按此法在管板上布置的管比按三角形排列的還多排列居多，也有正三角形排列。3-1換熱管排列方式除了上述三種排列方法外，也可承受組合排列方法。例如在多管程換熱器中，排列法。127〔相當于層數(shù)>6間弓形局部也應(yīng)配置上附加的管子，這樣不但可增加排列管數(shù)，增大傳熱面積，而3-23-2弓形局部管數(shù)形的層數(shù)弓形局部管數(shù)形的層數(shù)數(shù)根數(shù)在弓形在弓形的第一的其次排 排- -- -- -- -- -- -3 -4 -5 -6 -7 -8 -9 210 511 612 713 8排-----------------在弓形部分總根數(shù)數(shù)1234567891011121314151617357911131517192123252729313335719376191127169217271331397469547631721817919------18243036424866901021141267193761911271872413013674395176137218239131045六角對角線不計弓形部 列。管心距管板上兩管子中心的距離a稱為管心距，管心距的打算要考慮管板的強度和清去了管子與管板之間的連接力，因此，管心距必需有肯定的數(shù)值圍。依據(jù)生產(chǎn)實踐閱歷，最小管心距a

一般承受：min焊接法a 1.25d，d為管子外徑；min 0 0脹接法a 1.25d 。min 0但管心距a最小不能小于d 6mm。對于直徑小的管子，a/d 的數(shù)值應(yīng)大些。0 01最外層列管中心至殼體外表的距離不應(yīng)小于d2 0

10mm?！不蛑С邪濉彻芸字睆郊爸行木嘣试S偏差已有標準規(guī)定，列于表3-3。管板孔管孔中心距允許偏差折流板〔支承板〕管子外徑 相鄰孔中心距3-3管孔直徑及中心距允許偏差管板孔管孔中心距允許偏差折流板〔支承板〕管子外徑 相鄰孔中心距孔直徑允許偏差相鄰孔任意孔孔直徑允許偏差1414.4+0.1519±0.3±1.014.6+0.41919.4+0.225±0.3±1.019.6+0.42525.4+0.232±0.3±1.025.6+0.43232.5+0.340±0.3±1.032.7+0.453838.5+0.348±0.3±1.038.7+0.455757.7+0.470±0.5±1.075.9+0.45角度a3-4管子外徑d/管子外徑d/mm192538570管心距a/mm偏轉(zhuǎn)角a258°327°487°706°假設(shè)管心距不同于上表數(shù)值時，偏轉(zhuǎn)角應(yīng)按以下公式計算：d2a30sin1 02a本設(shè)計承受焊接法。管材料管子材料常用的為碳鋼、低合金鋼、不銹鋼、銅、銅鎳合金、鋁合金等。同材料，應(yīng)留意有不同種類的接觸而產(chǎn)生的電化學腐蝕作用。本設(shè)計承受碳鋼型材。管板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割開來。管板形式有平管板、橢圓形管板和雙管板。其中最常見的是平管板。當流體有腐蝕性時，管板應(yīng)承受耐腐蝕材料，工程上多承受軋制成的復(fù)合不銹鋼板，或在碳管板，既降低了溫差應(yīng)力，同時有滿足了高壓對機械應(yīng)力的要求。薄管板的突出優(yōu)點是節(jié)約管板材料，高壓時可節(jié)約90%，且加工也便利。所以在中、低壓換熱器中的以推廣應(yīng)用。管子與管板的連接更加嚴峻。較大時，產(chǎn)生的熱應(yīng)力是管子從管板脫出。管子與管板的連接可脹接或焊接。40atm(1atm9.8104Pa)和溫度低于300C產(chǎn)生顯著的塑性變形，靠管子與管板間的擠壓力到達密封緊固的目的。隙中存在的不流淌流體與間隙外流體濃度上的差異易產(chǎn)生間隙腐蝕。目前已得到較廣泛的應(yīng)用。管板尺寸確實定管板受力狀況分析調(diào)作用等。管板受力狀況較急躁，影響管板應(yīng)力大小有如下因素：影響。承的作用，阻礙著管板的變形。在進展受力分析時，常把管板看成是放在彈性根底上的平板，列管就起著彈性根底的作用。其中固定式換熱器管板的這種支承作用最為明顯。，同時在管孔邊緣產(chǎn)生頂峰應(yīng)力。當管子連續(xù)連接在管板之后，管板孔的管子又能增加管板的強度和剛度，而且也抵消一局部頂峰應(yīng)力。通常承受管板強度與剛度減弱系數(shù)來估量他的影響。不一樣的。管板外邊緣有不同的固定形式，如夾持、簡支、半夾持等。通常以介于簡支和夾持之間為多。這些不同的固定構(gòu)造對管板應(yīng)力產(chǎn)生不同程度的影響，在計算中，管板邊緣的固定形式是以固結(jié)系數(shù)來反映的。的差異，不僅使管子、殼體的應(yīng)力有顯著的增加，而且使管板的應(yīng)力有很大的增加，在設(shè)備啟動和停車過程中，特別簡潔發(fā)生這種狀況。如承受非剛性非固定性板式構(gòu)造換熱器，這種影響會削減或消退。當管板又兼作法蘭時，擰緊法蘭螺栓，在管板上又會產(chǎn)生附加彎矩。管子太長而無折流板之托時，管子會彎曲造成管板附加應(yīng)力。當管板在制造、脹接或焊接收子時，也會產(chǎn)生一些附加應(yīng)力。程度不同，結(jié)果往往彼此相差很大。管板尺寸當管子與管板承受脹接時，應(yīng)考慮脹管時對管板的剛性要求，管板的最小厚度〔不包括腐蝕余量3-520mm。3-5管板最小厚度/mm換熱器換熱器2532管板厚度b22換熱器3857管板厚度b2532承受焊接時，管板最小厚度確實定應(yīng)考慮焊接工藝及管板焊接形變等的要求。殼程構(gòu)造介質(zhì)流經(jīng)傳熱管外面的通道局部稱為殼程。殼程的構(gòu)造，主要有折流板、支承板、縱向隔板、旁路擋板及緩沖板等元件組成。由于各種換熱器的工藝性能、使用的場合不同，殼程對各種元件的設(shè)置形式亦一類是為了殼側(cè)介質(zhì)對傳熱管最有效的流淌，來提高換熱設(shè)備的傳熱效果而設(shè)置的各種擋板，如折流板、縱向擋板、旁路擋板等；另一類是為了管束的安裝及保護列管而設(shè)置的支承板、管束的導(dǎo)軌以及緩沖板等。殼體殼體是一個圓筒形的容器，殼壁上焊有接收，供殼程流體進入和排出之用。直400mm依據(jù)工作溫度選擇，有防腐要求時，大多考慮使用復(fù)合金屬板。同樣的效果。為降低殼程壓降，可承受分流或錯流等型式。t。計算式如下：單管程Dt(n1)(2~3)dc 0式中t 管心距，mmd 換熱管外徑，mm0n 橫過管束中心線的管數(shù)，該值與管子排列方式有關(guān)。c正三角形排列：nc1.1 NN正方形排列：n 1.19Nc多管程N/DN/式中N 排列管子數(shù)目； 管板利用率。正三角形排列：2管程0.7~0.85>40.6~0.8正方形排列：2管程0.55~0.7>40.45~0.65殼體徑D的計算值最終應(yīng)圓整到標準值。折流板、支撐板的作用及構(gòu)造折流板在對流傳熱的換熱器中，為了加強殼程流體的流速和湍流程度，以提高傳熱效率。在臥式換熱器中，折流板還起著支撐管束的作用；在殼程裝置折流板，折流板還起支撐換熱管作用。從傳熱的家督動身，有些換熱器，如冷凝器，是不需要設(shè)置這些支持板的尺寸及外形均按折流板處理?！惨弧痴哿靼宸诸惣疤攸c管間的流體平行流過管，故名縱向折流板。體速度，以增加傳熱；同時起支撐管束、防止管束振動和管子彎曲的作用。〔或稱弓形〕和圓盤-圓環(huán)形和孔流型等。1〕圓缺形〔或稱弓形〕折流板〔或稱弓形〕折流板是常見的折流板，有水平圓缺和垂直圓缺兩種排列流板底部積存。弓形折流板中以單弓形用的最多。弓形缺口的切缺率〔切掉圓弧的高度與殼體徑之比〕通常為15%-45%，多去20%。在臥式冷凝器中，折流板底部應(yīng)開一高度為15~20mm90°缺口供停工排精殘液用。在有些冷凝器中需要保存肯定量的過冷凝液以保證泵的吸入壓頭，此時可承受帶堰的折流板。對立式換熱器則不必開缺口。動。圓盤-圓環(huán)形折流板形板背后有積存不凝氣或污垢，所以不多用?？琢餍驼哿靼迩鍧嵙黧w，應(yīng)用更少。3-2折流板型式〔a〕水平圓缺〔b〕垂直圓缺〔c〕環(huán)盤型〔二〕折流板間隔折流板與支撐板一般均借助于長拉桿利用焊接或定距管來保持板件的距離。折m300mm，450mm，600mm，800mm，1000mm。止區(qū)”，從而改善傳熱。推舉折流板間距的最小值為殼徑的1/5，最大值打算于支持管所必需的最大間距，規(guī)定不得大于殼徑。否則流體流向就會與管子平行而不是垂直，從而使傳熱膜系數(shù)降低。率。殼體公稱直徑DN139273325400500殼體公稱直徑DN139273325400500600700800900100011001200項目換熱器折流板、支承D2i397496.5596.55696796896995.51095.51195.5板名義外徑冷凝器支撐板D3i39649059569479489499310931093名義外徑折流板、支承-0.5-0.6-0.6-0.7-0.7-1.-1.0-1.板外30866-0.9000-1.10-1.20徑負偏差流板厚度與殼體直徑和折流板間距有關(guān)，間表3-7。3-7折流板厚度/mm300>300~450>450~600>600~750>750200~4003561010400~70056101012700~100068101216>1000610121616相鄰兩折流板間距公稱殼體徑相鄰兩折流板間距公稱殼體徑熱效率。1〕旁流擋板〔密封條，一般用點焊的方法固定在兩折流板之間。假管3~4拉桿和定距管為了使折流板能牢靠地保持在肯定位置上，通常承受拉桿和定距管。拉桿式一根兩端皆帶有螺紋的長桿，一段擰入管板，折流板就穿在拉桿上，個班之間則以套此外，對不銹鋼可承受焊接不行拆的方法。殼體直徑/mm殼體直徑/mm200~250273,400,500,600800,1000拉桿直徑3-8拉桿直徑與拉桿數(shù)最少拉桿 殼體直徑拉桿直徑最少拉桿/mm數(shù) /mm/mm數(shù)104120012812412>120061210支承板一般臥式換熱器都有折流板，既起折流作用，又起支撐作用。但當工藝上無折流板的要求，例如冷凝器，而管子比較瘦長時，應(yīng)考慮有肯定數(shù)量的支承板以便于安裝和防止管子變形過大。這樣支撐板則可放寬其制造要求，由于這是介質(zhì)短路可以認為不影響傳熱效率。支承板做成半圓形較好，支撐板厚度一般不應(yīng)小于表3-9中所列的數(shù)據(jù)。殼體直徑支承板厚度<400400~800900~120011600殼體直徑支承板厚度<400400~800900~120011600允許不支承的最大間距L可參見表3-10所列的數(shù)據(jù)。3-10最大間距/mm管子外徑d019253857L1500180025003400管程與殼程接收管箱及封頭檢修。1〕封頭之間用螺紋連接，以便卸下封頭，檢查和清洗管子。管箱清洗管子時無須卸下管箱。分程隔板當需要的換熱面很大時，可承受多管程換熱器。對于多管程換熱器，在管箱應(yīng)設(shè)分程隔板，將管束分為順次串接的假設(shè)干組，各組管子數(shù)目大致相等。這樣可提高162、4、6使管程流體與殼程流體成逆流布置，以增加傳熱，同時應(yīng)嚴防分程隔板的泄漏，以防止流體的短路。殼程接收殼程流體進出口的設(shè)計直接影響換熱器的傳熱效率和換熱管的壽命。當加熱蒸汽后高速流體流入殼程時，對換熱管會造成很大的沖刷，所以常將殼程接收在入口處加以擴大，及將接收做成喇叭形，以起緩沖作用。其構(gòu)造為筒形的，常成為導(dǎo)流目前常用這種構(gòu)造來提高換熱器的換熱力量。通常承受的擋板有圓形和方形。圓形擋板，為了削減流體組里，擋板與換熱器e30mm，假設(shè)距離太大也阻礙管子的排列，且削減了傳熱面積。當需加大流體通道時，可在擋板上開些圓孔以加大流體通過的截面。方形擋板，上面開了小孔以增加流體通過截面。的接收，其安裝位置應(yīng)在殼程盡可能高的位置，多在上管板上。4確定設(shè)計方案選擇換熱器類型〔苯〔循環(huán)水〕進口溫度25℃，出口溫度43℃。該換熱器的管壁溫順殼體壁溫之差較大，因此初步確定選用浮頭式換熱器。流體間流速確定φ25×2.5mmui=1.0m/s。根底物性數(shù)據(jù)定性溫度：可取流體進口溫度的平均值。殼程苯的定性溫度為2管程循環(huán)水的定性溫度為2苯物性數(shù)據(jù)由手冊查得苯在定性溫度下物性數(shù)據(jù)：密度0

粘度00.212103(Pas)定壓比熱容cP01.764kJ/(kgC)導(dǎo)熱系數(shù) )0m1.6104kg/ho循環(huán)水物性數(shù)據(jù)循環(huán)冷卻水在30C下的物性數(shù)據(jù)密度 995.7kg/m3i粘度 0.00080(Pas)i定壓比熱容c 4.174kJ/(kgC)pi導(dǎo)熱系數(shù)i

計算總傳熱系數(shù)熱流量QmcTo opo

1.61041.764(8030)3.92106KJ/h392kW平均傳熱溫差t”m

tt1 tln 1t2

ln80435525冷卻水用量w Qo

3.92106 1.8792104kg/hi Ctpi i

(4325)總傳熱系數(shù)K管程傳熱系數(shù)Red

uiiii

0.020.8738995.721751100008.0104 du

0.8c

0.4 0.023ii di

iiii

piii0.6176

4.1741038.0104

0.40.023 殼程傳熱系數(shù)

0.6176 假設(shè)殼程的傳熱系數(shù)污垢熱阻

/m2℃ 管壁的導(dǎo)熱系數(shù)K 1

R 0.0002m2℃/WsiR 0.000172m2℃/W 2d 2

d bd 12 2R d d1d d11 1 m

d2 210.025 4118

2104

0.025 0.00250.025 1 1.7201040.020 450.0225 1000計算傳熱面積S Q 3.92S 362考慮15%的面積裕度，

Ktm

56019.95S1.15S1.153641.4m2工藝構(gòu)造尺寸的計算管和管外流速的計算φ25×2.5mmui=1m/s。管程數(shù)和傳熱管數(shù)依據(jù)傳熱管徑和流速確定單程傳熱管數(shù) n

1.6104 842.53600

93.84根〕s 41

0.7850.022

1.0按單程管計算,所需的傳熱管長度為L Sdn

41.43.140.02594

5.611m2s按單程管設(shè)計,傳熱管過程,宜承受多管程構(gòu)造?，F(xiàn)取傳熱管長l3m，則該換熱器管程程數(shù)為N

L

5.611

管程〕p l 3傳熱管總根數(shù)N94218根〕平均傳熱溫差校正及殼程數(shù)確實定

R80302.7784325P43250.3278025按單殼程,2管程構(gòu)造,溫差校正系數(shù)應(yīng)查有關(guān)表1/RR，PRP可得t0.95平均傳熱溫差tm t

t m傳熱管排列和分程的選擇承受組合排列法,即每程均按正三角排列,隔板兩惻承受正方形排列.取管心距t 1.25d,則2t1.252531.2532mm94橫過管束中心線的管數(shù)94Nn1.19Nc

1.19

2根〕殼程經(jīng)的計算940.6承受多管程構(gòu)造,取管板利用率0.6940.6NDN

1.0532

421mmD=421mm4.5.6．折流板的選擇承受弓形折流板,取弓形折流板圓缺高度為殼體徑的25%,則切去的圓缺高度為h0.25421106mmh=106mmB0.25D則B0.3421126.3mmB126.3mm。折流板數(shù) NB

傳熱管長1 300013塊折流板間距 126.3折流板圓缺面水平裝配。4.5.7殼程流體進出口接收:取接收流速為u1.0m/s，則接收徑為4Vu4Vud o

02〕取標準管徑為100mm。管程流體進出口接收：取接收循環(huán)水流速u1.0m/s，則接收徑為4Vu4Vud 取標準管徑為60mm。

3.141.0

03〕換熱器核算傳熱力量的核算殼程傳熱系數(shù)

0.14o

0.36ode

Re0.55o

Pr13 o w33 334

d2 4

0.0322

0.7850.02522 4

o 2 d e do

3.140.025殼程流通截面積 d 0.0251o

o 0.4211t

殼程流體流速及其雷諾數(shù)分別為uo 0.0116

/s)Reo

0.020.46842.50.000212

3.66104普蘭特準數(shù)0.14粘度校正

Pr

4.1741038.01040.212

15.75w0.1580.020.403842.5

1.76410000.2120.001

0.14 0.36o

( )0.55( 0.02 0.2120.001 0.158

1083W/(m))管程對流傳熱系數(shù)

i 0.023ii d

Re0.8

Pr0.3管程流通截面積

iS0.7850.02256.110.018(m2)i管程流體流速及其雷諾數(shù)分別為ui 0.018

普蘭特準數(shù)

Rei

0.020.81995.7275800.8104Pr

4.1741030.80105

5.41 i

0.61760.02

(21751)0.85.410.34118W/m2℃總傳熱系數(shù)KK 1d d bdoR o o si

R 1sod d d ii i i o 10.025

0.0002

0.025

0.00250.025

0.00040 1 41180.020 0.020 450.0225 1083 傳熱面積S

Q 392103S 19.95m2Ktm該換熱器的實際傳熱面積SP

98519.95Sdp o

LNnc

3.140.0255.611320.0220.9(m2)該換熱器的面積裕度為

9412SH

S100％20.919.95100％4.8％S 19.95換熱器流體流淌阻力計算管程流淌阻力計算

Pi

P1

P2

NNt s pN,=1,N=2,F=1.5P

S

t

u21 1d 2 , 2 20.010.005e對粗糙度的關(guān)系得i

200.037W/mui

1.006m/s，994kg/m3，所以P0.037 3

1.0062994

2791.5Pa1 0.02 2u22 2

9941.00622

1005.96PaP1

1P2

NNts p 2791.51005.96121.59878Pa1.0105Pa管程流淌阻力在允許圍之。殼程流體阻力計算

PP”P”FN2 1 2 t s流體流經(jīng)管束的阻力

N 1F 1s to u2oP”1

Ffn2 c

N 1B 2F0.5f2532023780.2280.1643nc12N 23，u 0.46B o 842.50.23452P”1

0.50.164312

1020Pa2流體流過折流板缺口的阻力

2Bu2P”N 3.5D 222 B B0.12m，D0.4m 20.1263 842.50.23452P”

3.5

0.4 2

636.2Pa2 總阻力 P2(1020946.2)1838.2Pa殼程流淌阻力也比較適宜。工藝設(shè)計計算結(jié)果匯總參數(shù)管程參數(shù)管程殼程m/s污垢熱阻，m2kW0.0970.0001720.0380.0002熱流量，W傳熱溫差，℃?zhèn)鳠嵯禂?shù)，W/(m2K)裕度/%432317219854.8進、出口溫度，℃25/4380/30壓力，Pa68448970.8流量，kg/h1879216000物性溫度，℃3055物密度，kg/m3995.7842.5性定壓比熱容，kJ/〔kg?℃〕4.1741.764粘度，Pa?s0.00080.000212熱導(dǎo)率，W/m?℃0.61760.158形式浮頭式換熱器殼程數(shù)1結(jié) 殼體徑，mm400臺數(shù)1構(gòu) 管徑，mmφ25×2.5管心距，mm32參 管長，mm5611管子排列△數(shù) 管數(shù)，根188折流板數(shù)，個23傳熱面積，m294折流板間距，mm126.3管程數(shù)2材質(zhì)碳鋼主要計算結(jié)果管程殼程1、英文字母Bmdmf——摩擦系數(shù)hmLmn——指數(shù)；管數(shù)；程數(shù)N ——折流板數(shù)B

主要符號說明C——系數(shù)，無量綱DmF——系數(shù)K——總傳熱系數(shù)，W/(m2C)m——程數(shù)N——管數(shù)；程數(shù)Nu——努塞爾特準數(shù)PPa；因數(shù)q——熱通量，W/m2rmkJ/kgRe——雷諾準數(shù)tCmum/s2、下標

Pr——普蘭特準數(shù)Q——傳熱速率，WRm2C/WSm2T——特流體溫度，CWkg/scc——冷流體i——管o——管外h——熱流體m——平均s——污垢3.希臘字母——對流傳熱系數(shù)，W/(m2C)——導(dǎo)熱系數(shù)，W/(mC)kg/m3——有限差值——校正系數(shù)附錄附錄〔一〕流體無相變對流傳熱系數(shù)流淌狀態(tài)

關(guān)聯(lián)式

適用條件低粘度流體；流體加熱n0.4，冷卻n0.3；Re10000，Nu0.023Re0.8Prn 0.7Pr120，du0.8c

n

L/d

60;0.023

p id i管圓

0.7 d60,h1 di L強直 特性尺寸d；i制管對湍算術(shù)平均值流流高粘度流體；0.14Nu0.027Re0.8Pr1/3

Re10000，0.7Pr16700，w L/d60;du0.8c

1/30.14 ii0.027i

i

p

特性尺寸d；d i w算術(shù)平均值〔w

取壁溫〕/i圓

值較大；直 d1/30.14

Re2300，Nu1.86Re1/3Pr1/3 i

0.6Pr6700，Lw管du1/3c

/30.14

(RePrL/d

)100;滯1.86