化工原理設計說明書

1、化工原理課程設計說明書列管式換熱器設計學 生 姓 名： 陳世銘 專 業(yè)：過程裝備與控制工程學 號： 指 導 教 師： 楊立峰 學 院： 機電工程學院 二一四年六月題目：列管式換熱器課程設計1設計任務和設計條件某生產(chǎn)過程的流程如圖3-20所示。反應器的混合氣體經(jīng)與進料物流換熱后，用循環(huán)冷卻水將其從110進一步冷卻至60之后，進入吸收塔吸收其中的可溶性組分。已知混合氣體的流量為，壓力為6.9，循環(huán)冷卻水的壓力為0.4，循環(huán)水的入口溫度為29，出口的溫度為39，試設計一列管式換熱器，完成生產(chǎn)任務。 2.完成內(nèi)容：說明書一份、工藝設計條件圖A1圖一張。說明書包括：封面、任務書、目錄設計方案、工藝計算、

2、參考文獻。 目錄一緒 論.- 4 -1.換熱器的分類- 4 -2.間壁式換熱器的分類及詳細介紹- 4 -3.列管式換熱器選用計算中有關(guān)問題- 5 -（1）.流體流經(jīng)管程或殼程的選擇原則- 5 -（2）.流體流速的選擇- 5 -（3）.換熱管規(guī)格和排列方式- 5 -（4）.折流擋板- 6 -4.浮頭式換熱器的結(jié)構(gòu)和優(yōu)缺點- 6 -4.強化傳熱技術(shù)- 6 -（1）.傳熱面形狀的改變- 7 -（2）.提高總傳熱系數(shù)K.- 8 -二確定設計方案.- 12 -1.選擇換熱器的類型- 12 -2.管程安排- 12 -三確定物性數(shù)據(jù).- 12 -四估算傳熱面積.- 13 -1.熱流量- 13 -2.平均傳熱

3、溫差- 13 -3.傳熱面積- 14 -4冷卻水用量.- 14 -五工藝結(jié)構(gòu)尺寸.- 14 -1.管徑和管內(nèi)流速.- 14 -2.管程數(shù)和傳熱管數(shù).- 14 -3.傳熱溫差校平均正及殼程數(shù).- 15 -4.傳熱管排列和分程方法.- 17 -5.殼體內(nèi)徑.- 18 -6.折流擋板.- 19 -7.其他附件.- 20 -8.接管.- 20 -六換熱器核算.- 21 -1.熱流量核算.- 21 -（1）.殼程表面?zhèn)鳠嵯禂?shù).- 21 -（2）.管內(nèi)表面?zhèn)鳠嵯禂?shù).- 22 -（3）.污垢熱阻和管壁熱阻.- 22 -（4）.傳熱系數(shù)有- 23 -（5）.傳熱面積裕度.- 24 -2.壁溫計算.- 24 -

4、3.換熱器內(nèi)流體的流動阻力.- 25 -（1）.管程流體阻力.- 25 -（2）.殼程阻力.- 26 -（3）.換熱器主要結(jié)構(gòu)尺寸.- 27 -七參考文獻.- 29 -一緒 論生產(chǎn)中換熱器用量大，類型多。通常在了解各種換熱器的結(jié)構(gòu)、特點與用途的基礎(chǔ)上，根據(jù)生產(chǎn)工藝要求，通過計算，選用適當?shù)膿Q熱器。1.換熱器的分類（1）、按用途分類 換熱器按用途不同可分為加熱器、冷卻器、冷凝器和蒸發(fā)器等。（2）、按冷、熱流體的傳熱方式分類 a.兩流體直接接觸式換熱器 b.蓄熱式換熱器 c.間壁式換熱器2.間壁式換熱器的分類及詳細介紹（1）夾套式換熱器(2）沉浸式蛇管換熱器（3）噴淋式換熱器（4）套管式換熱器（5

5、）螺旋板式換熱器（6）板式換熱器（7）板翅式換熱器（8）熱管式換熱器（9）列管式換熱器列管式換熱器又稱管殼式換熱器，在化工生產(chǎn)中被廣泛應用。它的結(jié)構(gòu)簡單、堅固、制造較容易，處理能力大，適應性能，操作彈性大，尤其在高壓、高溫和大型裝置中使用更為普遍。 a.固定管板式換熱器 b.浮頭式換熱器 c.U形管式換熱器3.列管式換熱器選用計算中有關(guān)問題（1）.流體流經(jīng)管程或殼程的選擇原則a.不清潔或易結(jié)垢的流體宜走容易清洗的一側(cè)。對于直管管束，宜走殼程；對于U形管管束，宜走殼程。b.腐蝕性流體宜走管程，以避免殼體和管束同時被腐蝕。c.壓力高的流體宜走管程，以避免制造較厚的殼體。d.為增大對流傳熱系數(shù)，需要

6、提高流速的流體宜走管程，因管 程流通截面積一般比殼程的小，宜做成多管程也較容易。e.兩流體溫差較大時，對于固定管板式換熱器，宜將對流傳熱系數(shù)大的流體走殼程，以減小管壁與殼體的溫差，減小熱應力。f.蒸汽冷凝宜在殼程，以利于排出冷凝液。g.需要冷卻的流體宜選殼程，便于散熱，以減少冷卻劑用量。但溫度很高的流體，其熱能可以利用，宜選管程，以減少熱損失。h.黏度大或流量較小的流體宜走殼程，因有折流擋板的作用，在低Re下（Re100）即可達到湍流。以上各點往往不能兼顧，視具體問題而抓主要方面，再從對壓力將或其他要求予以校核選定。（2）.流體流速的選擇流體在殼程或管程中的流速增大，不僅對流傳熱系數(shù)增大，也可

7、減少雜質(zhì)沉積或結(jié)垢，但流體阻力也相應增大。故應選擇適宜的流速，通常根據(jù)經(jīng)驗選取。（3）.換熱管規(guī)格和排列方式對一定的傳熱面積而言，傳熱管徑越小，換熱管單位體積的傳熱面積越大。對清潔的流體，管徑可取小些，而對黏度大較大或易結(jié)垢的流體，考慮管束的清潔方面或避免管子堵塞，管徑可大些。管長的選用應考慮管材的合理使用及便于清洗。管板上管子的排列方法常用的有等邊三角形、正方形直列和正方形錯列等。（4）.折流擋板換熱器內(nèi)安裝折流擋板是為了提高殼程流體的對流傳熱系數(shù)。為了獲得良好效果，折流擋板的尺寸和間距必須適當。對于常用的圓缺形擋板，弓形切口太大或太小都會產(chǎn)生流動“死區(qū)”，不利于傳熱，且增加流體阻力。一半切

8、口高度與直徑之比為0.15-0.45，常見的是0.20和0.25兩種。擋板間距過小，檢修不方便，流體阻力也大；間距過大，不能保證流體垂直流過管束，使對流傳熱系數(shù)降低。一般取擋板間距為殼體內(nèi)徑的0.2-0.1倍，通常的擋板間距為50mm的倍數(shù)，但不小于100mm。4浮頭式換熱器的結(jié)構(gòu)和優(yōu)缺點兩端管板中只有一端與殼體固定，另一端可相對殼體自由移動，成為浮頭。浮頭由浮動管板、鉤圈和浮頭端蓋組成，是可拆連接，管束可從殼體內(nèi)抽出。管束與殼體的熱變形互不約束，因而不會產(chǎn)生熱應力。浮頭式換熱器的優(yōu)點是管間和管內(nèi)清洗方便，不會產(chǎn)生熱應力；但其結(jié)構(gòu)復雜，造價比固定式換熱器高，設備笨重，材料消耗量大，且浮頭端小蓋

9、在操作中無法檢查，制造時對密封要求較高。適用于殼體和管束之間壁溫差較大或殼程介質(zhì)易結(jié)垢的場合。換熱器主要結(jié)構(gòu)尺寸如圖1-1所示：圖 1-1 換熱器主要結(jié)構(gòu)尺寸4.強化傳熱技術(shù)應用強化傳熱技術(shù)可以實現(xiàn)下述目的。1.減小設計傳熱面積，以減小換熱器的體積和質(zhì)量。2.提高現(xiàn)有換熱器的換熱能力。3.使換熱器能在較低溫差下工作。4.減小換熱器的阻力，以減少換熱器的動力消耗。所謂提高換熱器性能，就是提高其傳熱性能。研究改進傳熱性能，是指傳熱加強、強化或加劇。一般說來，這就意味著提高傳熱系數(shù)。狹義的強化傳熱系數(shù)是指提高流體和傳熱面之間的傳熱系數(shù)。其主要方法歸結(jié)為下述兩個原理，即使邊界層減薄和增加渦流使徑向溫度

10、變小。前者采用各種間斷翅片結(jié)構(gòu)，后者采用泡核沸騰傳熱川。最近還興起一種EH。技術(shù)，即電氣流體力學技術(shù)，又稱為電場強化冷凝傳熱技術(shù)，進一步強化了對流、冷凝和沸騰傳熱，特別適用于強化冷凝傳熱，并適用于低傳熱性介質(zhì)的冷凝，因而引起人們的普遍關(guān)注。其中傳熱強化技術(shù)包括（1）傳熱面形狀的改變擴大傳熱面積不應靠加大設備的尺寸來實現(xiàn)，而應從設備的結(jié)構(gòu)來考慮，提高換熱器的緊湊性，用最少的材料費取得最大的傳熱量。管殼式換熱器改變傳熱面形狀的方法有多種，其中用于無相變強化傳熱的有:橫槽管、螺旋槽管(5管)和縮放管。內(nèi)翅片管與橫槽管和螺旋槽管一樣，不但可用于單相對流傳熱，也可有效地用于強化管內(nèi)流動沸騰傳熱。新近又開

11、發(fā)出偏置折邊翅片管(一種間斷翅片管)和螺旋扁管，后者也叫麻花管，這原是瑞士的Allares公司技術(shù)，后經(jīng)布朗公司改進，是一種高效換熱元件。用于有相變強化傳熱的強化沸騰傳熱管有：燒結(jié)多孔表面管、機械加工的多孔表面管、電腐蝕加I的多孔表面管,T型翅片管、ECR39管和Tube-B型管。俄羅斯也開發(fā)出一種稱之為“變形翅片管”的傳熱管，可用于空分裝置的冷凝一蒸發(fā)器。用于強化冷凝傳熱的傳熱管有：縱槽管、低螺紋翅片管、鋸齒形翅片管(ST管)和徑向輻射肋管式翅片管(R管)等。近年來，Hamon-Lummus公司又新推出一種SRC翅片管(SRCFinTube)，用于冷凝傳熱。外翅片管可以利用液體表面張力減薄冷

12、凝液膜厚度以強化傳熱，這一發(fā)現(xiàn)大大促進了新型翅片管的研究開發(fā)。人們用不同金屬制造不同形狀的翅片管，翅片密度在50-2900個翅片m-1，與光管相比，給熱系數(shù)可提高112倍。內(nèi)螺旋翅片管(NL管)是美國新開發(fā)的一種高效強化管內(nèi)相變傳熱元件，用于沸騰傳熱。內(nèi)波紋螺紋管在湍流時可使對流傳熱系數(shù)增加一倍多。多頭內(nèi)螺紋管(ISF管)也是一種高效強化傳熱管，具有較好的強化管內(nèi)沸騰傳熱的性能，傳熱膜系數(shù)為光管的1.62.2倍，在相同的傳熱面積下，能夠完成相當于光管158%190%的傳熱負荷。ISF管的強化傳熱作用主要是內(nèi)表面和二次流的增加所致?？捎糜诟墒秸舭l(fā)器，與目前制冷行業(yè)通用的星形內(nèi)肋管蒸發(fā)器相比，質(zhì)量

13、可以減輕近50%。截面管也是近年來國外研究開發(fā)的強化傳熱元件，實驗證明，此類管件與光圓管相比，具有顯著的強化傳熱效果（2）提高總傳熱系數(shù)K提高總傳熱系數(shù)K是當今傳熱強化研究的重點。傳熱設備在運行過程中，熱傳遞表面常有污垢積存，對傳熱產(chǎn)生附加熱阻，導致傳熱速率降低，估計其總傳熱系數(shù)下降的幅度在29%以上，由此引起設備壽命周期費用顯著增大，造成巨大的經(jīng)濟損失。由于過去對污垢形成的機理研究甚少，垢層厚度及其導熱系數(shù)很難準確估計，但在估算總傳熱系數(shù)K時又必須考慮垢層熱阻，設計人員通常采用垢層熱阻的經(jīng)驗值作為估算K值的依據(jù)，有時為使換熱器勝任工藝條件，往往還加上一個安全系數(shù)，因而在設計計算后選用的傳熱面

14、積中有較大部分用來應付污垢，使實際應用的換熱器比其清潔無垢時所需傳熱面積增加較多，不僅導致設備購置費用顯著增大，而且因流體速度與無垢情形相比大為降低，使熱傳遞表面更易結(jié)垢，容易形成降低傳熱效率的惡性循環(huán)。針對污垢這一嚴重影響傳熱效率的問題，科技人員從防止結(jié)垢和及時清除垢層兩方面著手，進行了一系列卓有成效的研究，提出了許多有效的處理措施。據(jù)文獻介紹，美國傳熱研究有限公司(HTRI)和管式換熱器制造商協(xié)會(TEMA)曾組成一個聯(lián)合委員會，改寫TEMA規(guī)定的冷卻水污垢標準。在介質(zhì)中加入阻垢劑類微量物質(zhì)，可以保證設備在更長時間內(nèi)高效運行，同時減小垢下腐蝕，延長設備使用壽命。對換熱管進行表面處理可以防止

15、或減緩結(jié)垢，在嚴重結(jié)垢和壁溫恒定條件下進行的光管、內(nèi)翅片管和螺旋槽管的抗垢性能比較研究表明，在相同操作條件下內(nèi)翅片管和螺旋槽管的傳熱系數(shù)仍比光管高10%90%，其中螺旋槽管的污垢熱阻比光管低19%50%。清除污垢的方法有機械方法、化學方法和物理方法。利用美國DIALOG系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫對有關(guān)傳熱表面清洗的1314件世界專利進行的統(tǒng)計分析結(jié)果表明，機械方法占污垢清除方法的大部分，化學方法約占24%，物理方法只占2%左右。用得較多的機械方法有往復式機械法、旋轉(zhuǎn)式機械法、振動清洗、噴丸清洗、射流清洗、固體顆粒流態(tài)化清洗等除垢方法:常用的化學方法有堿洗、酸洗、氨洗、專用溶劑清洗、燃燒除垢等；變形除垢法等物理

16、方法則用得較少。對于具體的傳熱設備、應根據(jù)設備的結(jié)構(gòu)和材質(zhì)、污垢種類、流體性質(zhì)、使用條件等因素來選擇合適的除垢方法。湘潭大學俞秀民教授等根據(jù)熱傳遞表面污垢與傳熱流體邊界層不僅緊密毗鄰，而且兩者均是主要熱阻的特點，提出了將強化對流傳熱與減免污垢結(jié)合起來，利用傳熱流體的自身動力實現(xiàn)傳熱表面在線自動防垢除垢和強化傳熱邊界層中滯流內(nèi)層之熱傳遞過程相結(jié)合的技術(shù)開發(fā)新思路，并據(jù)此研究出液固流態(tài)化法、扭孔帶轉(zhuǎn)動法、螺旋彈簧振動法等自潔高效傳熱技術(shù)，己在湖南大乘資氮集團有限公司、南京化學工業(yè)公司化肥廠、湖南農(nóng)藥廠等多家工業(yè)企業(yè)實際應用，取得了顯著的效果。國內(nèi)在這方面也有所嘗試。青島石化廠常減壓裝置和天津石化廠

17、常減壓裝置換熱系統(tǒng)采用國產(chǎn)紐帶擾流子內(nèi)插件換熱器，管內(nèi)膜傳熱系數(shù)提高23倍，而壓降增加不大。上海石化總廠乙烯廠常減壓蒸餾裝置換熱器采用國產(chǎn)交叉鋸齒形帶內(nèi)插件，在壓降不增加情況下，總傳熱系數(shù)較光管提高了50%。減小對流傳熱的熱阻常通過加大流速或人工紊流的方法，增強流體湍動程度，減小傳熱邊界層中滯流內(nèi)層的厚度，以提高對流傳熱系數(shù)，減小對流傳熱的熱阻。對此，國內(nèi)外學者提出了很多行之有效的方法，增加列管式換熱器的管程數(shù)和殼程中擋板數(shù)；改進管子排列方式；優(yōu)化介質(zhì)流速；設法造成壓力的脈動；將板式換熱器的板面壓制成凹凸不平的波面;利用擾動促進物;采用擴面強化傳熱管一如螺旋槽紋管、橫槽紋管、螺紋管等；采用高效

18、組合傳熱系統(tǒng)一如熱管、熱虹吸管等；提供熱傳遞的激勵以實現(xiàn)主動強化一如使用附加電場、磁場、超聲波或機械動力等來擾動和破壞邊界層;在某些高粘度流體中加入減粘劑，或在介質(zhì)中加入與其互不相溶的表面活性物質(zhì)等。最近，國外又開發(fā)出一種稱之為HitranMatriElements的花環(huán)式插入物，它是一種金屬絲制翅片管子插入件，能增強湍流，改善傳熱性能，它是英國CalGarinLtd公司的產(chǎn)品，并取得了專利權(quán)。列管式換熱器是以封閉在殼體中管束的壁面作為傳熱面的間壁式換熱器。這種換熱器結(jié)構(gòu)較簡單，操作可靠，可用各種結(jié)構(gòu)材料（主要是金屬材料）制造，能在高溫、高壓下使用，是目前應用最廣的類型。由殼體、傳熱管束、管板

19、、折流板（擋板）和管箱等部件組成。殼體多為圓筒形，內(nèi)部裝有管束，管束兩端固定在管板上。進行換熱的冷熱兩種流體，一種在管內(nèi)流動，稱為管程流體；另一種在管外流動，稱為殼程流體。為提高管外流體的傳熱分系數(shù)，通常在殼體內(nèi)安裝若干擋板。擋板可提高殼程流體速度，迫使流體按規(guī)定路程多次橫向通過管束，增強流體湍流程度。換熱管在管板上可按等邊三角形或正方形排列。等邊三角形排列較緊湊，管外流體湍動程度高，傳熱分系數(shù)大；正方形排列則管外清洗方便，適用于易結(jié)垢的流體。流體每通過管束一次稱為一個管程；每通過殼體一次稱為一個殼程。為提高管內(nèi)流體速度,可在兩端管箱內(nèi)設置隔板，將全部管子均分成若干組。這樣流體每次只通過部分管

20、子，因而在管束中往返多次，這稱為多管程。同樣，為提高管外流速，也可在殼體內(nèi)安裝縱向擋板，迫使流體多次通過殼體空間，稱為多殼程。多管程與多殼程可配合應用。由于管內(nèi)外流體的溫度不同，因之換熱器的殼體與管束的溫度也不同。如果兩溫度相差很大，換熱器內(nèi)將產(chǎn)生很大熱應力，導致管子彎曲、斷裂，或從管板上拉脫。因此，當管束與殼體溫度差超過50時，需采取適當補償措施，以消除或減少熱應力。根據(jù)所采用的補償措施，列管式換熱器可分為以下幾種主要類型：1）列管式換熱器管束兩端的管板與殼體聯(lián)成一體，結(jié)構(gòu)簡單,但只適用于冷熱流體溫度差不大,且殼程不需機械清洗時的換熱操作。當溫度差稍大而殼程壓力又不太高時，可在殼體上安裝有彈

21、性的補償圈，以減小熱應力。2）浮頭式換熱器管束一端的管板可自由浮動，完全消除了熱應力;且整個管束可從殼體中抽出,便于機械清洗和檢修。浮頭式換熱器的應用較廣，但結(jié)構(gòu)比較復雜，造價較高。3）列管式換熱器每根換熱管皆彎成U形，兩端分別固定在同一管板上下兩區(qū)，借助于管箱內(nèi)的隔板分成進出口兩室。此種換熱器完全消除了熱應力，結(jié)構(gòu)比浮頭式簡單，但管程不易清洗?；どa(chǎn)中強腐蝕性流體的換熱，需采用陶瓷、玻璃、聚四氟乙烯、石墨等非金屬材料制作管殼式換熱器。這類換熱器的換熱性能較差，只用于壓力低、振動小、溫度較低的場合。進行換熱的冷熱兩流體，按以下原則選擇流道：不潔凈和易結(jié)垢流體宜走管程，因管內(nèi)清洗較方便；腐蝕性

22、流體宜走管程，以免管束與殼體同時受腐蝕；壓力高的流體宜走管程，以免殼體承受壓力；飽和蒸汽宜走殼程，因蒸汽冷凝傳熱分系數(shù)與流速無關(guān),且冷凝液容易排出；若兩流體溫度差較大,選用固定管板式換熱器時，宜使傳熱分系數(shù)大的流體走殼程，以減小熱應力。當管壁兩側(cè)傳熱分系數(shù)相差很大時（如粘度小的液體與氣體間的換熱），應設法減小傳熱分系數(shù)低的一側(cè)的熱阻。如果管外傳熱分系數(shù)小，可采用外螺紋管（低翅片管），以增大管外一側(cè)的傳熱面積和流體湍動，減小熱阻。如果管內(nèi)傳熱分系數(shù)小，可在管內(nèi)設置麻花鐵，螺旋圈等添加物，以增強管內(nèi)擾動，強化換熱，當然這時流體的流動阻力也將增大。 二確定設計方案1.選擇換熱器的類型兩流體溫的變化情

23、況：熱流體進口溫度110 出口溫度60；冷流體進口溫度29，出口溫度為39，該換熱器用循環(huán)冷卻水冷卻，冬季操作時，其進口溫度會降低，考慮到這一因素，估計該換熱器的管壁溫度和殼體溫度之差較大，因此初步確定選用浮頭式換熱器。2.管程安排從兩物流的操作壓力看，應使混合氣體走管程，循環(huán)冷卻水走殼程。但由于循環(huán)冷卻水較易結(jié)垢，若其流速太低，將會加快污垢增長速度，使換熱器的熱流量下降，所以從總體考慮，應使循環(huán)水走管程，混和氣體走殼程。三確定物性數(shù)據(jù)定性溫度：對于一般氣體和水等低黏度流體，其定性溫度可取流體進出口溫度的平均值。故殼程混和氣體的定性溫度為: T= =85 式（3.1） 管程流體的定性溫度為:t

24、= 式（3.2） 根據(jù)定性溫度，分別查取殼程和管程流體的有關(guān)物性數(shù)據(jù)。對混合氣體來說，最可靠的無形數(shù)據(jù)是實測值。若不具備此條件，則應分別查取混合無辜組分的有關(guān)物性數(shù)據(jù)，然后按照相應的加和方法求出混和氣體的物性數(shù)據(jù)。 混和氣體在85下的有關(guān)物性數(shù)據(jù)如下（來自生產(chǎn)中的實測值）： 密度 ： 定壓比熱容： =3.297kj/kg 熱導率 ： =0.0279w/m粘度 ： =1.510-5Pas循環(huán)水在34 下的物性數(shù)據(jù)： 密度：=994.3/m3 定壓比熱容：=4.174kj/kgK 熱導率： =0.624w/mK粘度： =0.74210-3Pas四估算傳熱面積1.熱流量 Q1= 式(4.1.1)由式

25、(4.1.1)得：Q1=3.297(110-60)=3.82107kj/h =10250kw2.平均傳熱溫差 先按照純逆流計算： 式（4.2.1）由式（4.2.1）得： =3.傳熱面積 由于殼程氣體的壓力較高，故可選取較大的K值。假設K=320W/(k)則估算的傳熱面積為: Ap= 式（4.3.1）4冷卻水用量：m= 式（4.3.2）五工藝結(jié)構(gòu)尺寸1管徑和管內(nèi)流速 選用252.5較高級冷拔傳熱管（碳鋼），取管內(nèi)流速u1=1.3m/s。2管程數(shù)和傳熱管數(shù) 可依據(jù)傳熱管內(nèi)徑和流速確定單程傳熱管數(shù) Ns=式（5.2.1）按單程管計算，所需的傳熱管長度為 ： L= 式（5.2.2）按單程管設計，傳熱管

26、過長，宜采用多管程結(jié)構(gòu)。根據(jù)本設計實際情況，采用非標設計，現(xiàn)取傳熱管長l=7m，則該換熱器的管程數(shù)為： Np= 式（5.2.3）傳熱管總根數(shù) ： Nt=6062=1212 式（5.2.4）3.傳熱溫差校平均正及殼程數(shù) 平均溫差校正系數(shù)： R= 式（5.3.1） P= 式（5.3.2）按單殼程，雙管程結(jié)構(gòu)參考文獻【1】圖5-1a圖5-1b圖5-1c圖5-1d由上圖得： 平均傳熱溫差：K 式（5.3.1） 由于平均傳熱溫差校正系數(shù)大于0.8，同時殼程流體流量較大，故取單殼程合適。4.傳熱管排列和分程方法 采用組合排列法,即每程內(nèi)均按正三角形排列,隔板兩側(cè)采用正方形排列。見參考文獻【1】圖5.2 取

27、管心距t=1.25d0，則 t=1.2525=31.2532隔板中心到離其最.近一排管中心距離： S=t/2+6=32/2+6=22各程相鄰管的管心距為44。管數(shù)的分程方法，每程各有傳熱管606根，其前后管程中隔板設置和介質(zhì)的流通順序按參考文獻【1】：圖5-35殼體內(nèi)徑 采用多管程結(jié)構(gòu)，進行殼體內(nèi)徑估算。取管板利用率=0.75 ，則殼體內(nèi)徑為： D=1.05t 式（5.5.1）按卷制殼體的進級檔，可取D=1400mm。筒體直徑校核計算：殼體的內(nèi)徑應等于或大于（在浮頭式換熱器中）管板的直徑，所以管板直徑的計算可以決定殼體的內(nèi)徑，其表達式為： 式（5.5.2）因為管子按正三角形排列： 式（5.5.

28、3）取e=1.2=1.225=30mm。=32 （39-1）+2 30 =1276mm 按殼體直徑標準系列尺寸進行圓整：=1400mm6折流擋板 采用圓缺形折流擋板，折流擋板圓缺高度為殼體內(nèi)經(jīng)的25%，則切去的圓缺高度為： h=0.=350 mm，故可取 h=350mm取折流板間距B=0.3D，則 B=0.31400=420mm，可取B為450mm。折流板數(shù)目折流擋板圓缺水平裝配，見參考文獻【1】下圖5-4：圖5-47其他附件 拉桿數(shù)量與直徑選取，本換熱器殼體內(nèi)徑為1400mm，故其拉桿直徑為16拉桿數(shù)量8，其中長度5950mm的六根，5500mm的兩根。殼程入口處，應設置防沖擋板。8接管表5

29、-1管程接管流速/（m/s）表5-2殼程接管最大允許流速/（m/s）殼程流體進出口接管：取接管內(nèi)氣體流速為u1=10m/s，則接管內(nèi)徑為圓整后可取管內(nèi)徑為300mm。管程流體進出口接管：取接管內(nèi)液體流速u2=2.5m/s，則接管內(nèi)徑為圓整后去管內(nèi)徑為360mm六換熱器核算1.熱流量核算（1）殼程表面?zhèn)鳠嵯禂?shù) 用克恩法計算，見參考文獻【1】 式（6.1.1）當量直徑見參考文獻【1】 = 式（6.1.2）殼程流通截面積： 式（6.1.3）殼程流體流速及其雷諾數(shù)分別為： 式（6.1.4） 式（6.1.5）普朗特數(shù)： 式（6.1.6）粘度校正 ： （2）管內(nèi)表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)： 式（6.1.7）管程流體流通

30、截面積： 管程流體流速： 雷諾數(shù)： 普朗特數(shù)： （3）.污垢熱阻和管壁熱阻： 參考文獻【1】表6-1各種水污垢熱阻的大致數(shù)值范圍 管外側(cè)污垢熱阻 管內(nèi)側(cè)污垢熱阻管壁熱阻按參考文獻【1】圖6-1 一些材料熱導率范圍查得碳鋼在該條件下的熱導率為50w/(mK)。所以：（4） 傳熱系數(shù)有：式（6.1.8）（5）.傳熱面積裕度：計算傳熱面積Ac： 式（6.1.9）該換熱器的實際傳熱面積為： 式（6.1.10）該換熱器的面積裕度為： 式（6.1.11）傳熱面積裕度合適，該換熱器能夠完成生產(chǎn)任務。2.壁溫計算因為管壁很薄，而且壁熱阻很小，故管壁溫度可按式計算。由于該換熱器用循環(huán)水冷卻，冬季操作時，循環(huán)水的進口溫度將會降低。為確?？煽?，取循環(huán)冷卻水進口溫度為15，出口溫度為39計算傳熱管壁溫。另外，由于傳熱管內(nèi)側(cè)污垢熱阻較大，會使傳熱管壁溫升高，降低了殼體和傳熱管壁溫之差。但在操作初期，污垢熱阻較小，殼體和傳熱管間壁溫差可能較大。計算中，應該按最不利的操作條件考慮，因此，取兩側(cè)污垢熱阻為零計算傳熱管壁溫。于是有： 式（6.2.1）式中液體的平均溫度和氣體的平均溫度分別計算為： 0.439+0.615=24.6 (110+60)/2=85 5858w/K 935.7w/K傳熱管平均壁溫： 殼體