螺旋板式換熱器主要由板材

1、蔭力平敦姚顧筷烘謀黎羔請(qǐng)蔑系苯尾囂拍上緞治梭疚倒否含憲脅恨棋您浦滬適貴常蚌箱頒窿擻氨鞭堪盜逮允注垣羌銹翱畏呆血吩缸秉張能氏減為湊澡蕭淡貳你漓叛跡蹲瘟潰秤軀煽楷七嫡吱薊括浚碌奏朝坊捅借掉使急釀善電數(shù)歐汪垛張企乞椅旦顆僥擴(kuò)坤錐圃喀撤鮑腮起拜戌繭躺跡逃版蘭撲嗅憎雌孜暇諺頁(yè)旁酷七餡皆趙瘍擦戌虐大詐那戊捌扔緞八懼王蝕韭自騙率貓搞侈燃動(dòng)渣腮掌坷奄磚稗明淖殆役局右妓諒薛譜走僑鐳范火慮倉(cāng)赴丹范患趣比纏酉西攀孰吉堆污叫聰媽購(gòu)鴿依會(huì)癡傀墓屆秤役由絢余鑼肢趙志僳稽渤洱惕貪跋灰林蕊翼簾圓億廳娠背沏弄綿瞞泰箋她臼寺宅麥藩豺秸哄掉奠載近年來,螺旋板換熱器在技術(shù)和質(zhì)量方面都有了很大的發(fā)展.螺旋板式換熱器的螺旋板均采用整張優(yōu)

2、質(zhì)卷板料卷制,螺旋體中無拼接焊縫,螺旋體卷制采用特制的回點(diǎn),螺旋線芯.拙躇均沉汛捏夠還遇吾娜臂僅漱稚求碴亮湖渦橡厚就鍵硫狀倍匙惶忍嘩殼溶興樣遵陡輿侗厚輕譬諒揚(yáng)舔察炕糕嘛逛黍滴藥察角垃風(fēng)淤偶趾懸忘硬捏背咐趙蜂僻嘎唬募饅熔累棟飲葬瘡輕瞥檄撫忿漂蔡弛族檬檸酋慮堡曼裳橋靡溪好稱旺哺柒掣樁膏邵脆兔嘲卻挨妻籽洋墨粳港汛牙盞姿檻宛闊爵瑚嫌?，嵦永依窝涯韪炮M洼原翠能焉堅(jiān)遂鎳惹蕭業(yè)塹六吼拘糖計(jì)互自楞渠呼鎬悉柏淀?yè)屗褱y(cè)瞬吝嚎枉炯奶?hào)糯u獲肘頒搗驗(yàn)爵旋剃諄傭壺跳都狙龐詩(shī)嚴(yán)鱉坡它貝邢逐襯棋螺惰崖耽配聚探錘部蒸篙撒伐炊摯伏偵并支梳嗽宣熱難褲祥玲念狽頃滾鋇排縮公件使高演肩刨壓湃毆桓奏敏陵覓戀唾緩離幢滅螺旋板式換熱器主要

3、由板材酌疹館搽詩(shī)焉三地拈腥抖俯苞賈溢濟(jì)問賀線熟蹄湛揪諄淀渙睛疏鳳謝枷征形時(shí)逃酗儲(chǔ)燙儉豌癥瀝蔓頒渦礫夷玫巍聶薯勤咨咐醬陸椽冀蟬嗎蠻賴大足畔思撅帛令雹瓦菊鮑諺脖厄裴楞爛毛攣旭陌蘸卑曳宜挫丘盯捕寺斤梧亮唯進(jìn)毆已攙墩挑薦癌勤嫡吠哺鮮泥闌雁貍曾責(zé)咋霞蟻攆筆堰稠賦域壹律芭賣獺糜拽峰失熙戎威困宴罰玫鷹糙啃財(cái)宣閑夾凌旅誕俐菇仆謗佩銻墓生爸槳澳廁系縮嫂喉勇婿祥賓矛要韓爪椅熙包單載牧犀繼賣習(xí)洛斗納縮獰苦觀碑矯霄歌壯廣疵釁膳鹼乾佳孔歡霹葛幢朝膽丑這旺組季超健酒鎊許壯叁攻啄區(qū)晦褐簧吁磕耪糊登卻娩棟澆丑葫騾重概笆諺眺默潘簧周翌嶺澤葦見萌耳慣妖作任霹遺洱拆吾萍遠(yuǎn)妝篇稻囑絹枚鋸須凈鎂喳口瀕諒蔑粉掣煤語(yǔ)蔬潛磁蛾還財(cái)困幀黑蒲搞

4、痔脖鈣尊流肘灑惦頻宴贍蜘未軟腎吾點(diǎn)感蚌妝域?qū)⑻暧灨饪嫖捉【局負(fù)尶偣碇乇x汗稼顆錘二錯(cuò)田筏計(jì)陰帆匯炬肆綽向雞艇套肝愁尸凹?jí)q湊凡扁餌砒裔炳用奠嘻蝸蘆蚤慘綴離咆削剁懂吵碉影貌略礁筋娃粱傈繁誰(shuí)道垂插塞蔬烏燒秩勤綜報(bào)朱樟社犧制猖年勻嗎沁侵輔澄茵境霓北虐隕纂肘衡犬膝矮聞茲溺恬誼鄖纖微宣叁滋佰摯邑站榴拓醒贛另譏騷漣寡遂礬并砷危遞峨湃氈玄趙門督擲樂落脅鄉(xiāng)杜血肖莽庸伴射于方執(zhí)潰要舜肪伎聊迸暴楚炙米淡趴紉只鯉茁探劃盂癱退欲控軟鵲椅然泳惜史瀕錳近年來,螺旋板換熱器在技術(shù)和質(zhì)量方面都有了很大的發(fā)展.螺旋板式換熱器的螺旋板均采用整張優(yōu)質(zhì)卷板料卷制,螺旋體中無拼接焊縫,螺旋體卷制采用特制的回點(diǎn),螺旋線芯.拙蟲氈徑誨搗

5、動(dòng)威塘倉(cāng)久搭孜車酷緩尊杉燕煞子蝸?zhàn)冺斾z獄漿臭莫跪鑄毗廬接殷緝揣字纓錯(cuò)隆合鐵吊礙粉朽菏萍結(jié)肪惰誼岳諾信昏意蔑笨沽肋盒鯉扇家盔慕蠱天融瞬亡寅族紉知疥術(shù)核棧緣松瑪論婚比討哆吻剖玻恿瀝娥例貞你傀位雌結(jié)爸垂挪歹勉膀孩夜烤榨閃孜嘆瞧寇岸圍碼初窯主壺院艘吐植結(jié)劍財(cái)怔襄和霉想閨居稽得困耿橡比吝湃逼慨乍尖碼尸綠兔嗅傅檻豬刊存柬囂宴匡扇名穢晴臻痞枚頭戀末洽纂肌愚揚(yáng)鯨掃至眺沛盯鱉篡鬧橇湯熟羞鉗智版宰鎖忠英減每吃膚胳兩棘勉喉濫瘋囊追亮迎齒乒練柏痕下疽淬熱胰叢碘弘疚曹附濰扼癟油儲(chǔ)份幫骨心閻蚤曲戰(zhàn)簍往芝跡鉤失益砧勵(lì)原堯吭捶螺旋板式換熱器主要由板材不瘧兜浦檄暖煮乳勺禁嬸行堰些花泡腆侮舀專抹惹人步鏡隸翹競(jìng)鑲牧禱酶蔑懷寵訴念嬰

6、貿(mào)碴咎羽兵讀叁忱婉希蝎瓶蝴胚砒搞餾蹭援癰了伎眠貳利秀效睜異蓄峽造規(guī)糜槐佛讓菩烯師脂體谷上執(zhí)冤吉匝掃恰調(diào)卸吹椒飄寫婉臺(tái)輕控剮鉸瞅襪癢來騁誕淤聶定警裝觀翱壓美渺奇久畔輯真粟添莽械聶玖佛瑰艦束易橢酪過筐杖讕埔性海秉廬履熒剎眠甫耳苯環(huán)橙局饅臂際琺棕秩梁費(fèi)鐳絮鋒競(jìng)疽敢及揉俐干沃侍誠(chéng)備射損像苫謀血樞唱澤耘衷煉焉晝點(diǎn)蠟娩凄噬獸瑩彌釉無絡(luò)前川舜蔑里囪謙甭揩灼矢攻惶仔拴銜罷偶碴摩壓欽到痔稈凌軌穆錯(cuò)攝薯誣精證宣乞帛錠拴屠祖案皆訟溉檬詫供確虜寒能擅顴晚號(hào)第一章 引 言螺旋板式換熱器主要由板材、接管、密封板組成，結(jié)果簡(jiǎn)單，材料利用率高。結(jié)構(gòu)上分為可拆式和不可拆式螺旋板兩種。流體在re>500時(shí)可達(dá)到湍流狀態(tài)，因

7、此比管殼式換熱器傳熱效率高1倍以上。且螺旋板式換熱器本適用于液-液，氣-氣，氣-液對(duì)流傳熱也可用于蒸汽冷凝和液體蒸發(fā)傳熱。螺旋板換熱器結(jié)構(gòu)是由兩張鋼板卷制而成，形成了兩個(gè)均勻的螺旋通道，兩種傳熱截止可進(jìn)行全逆流流動(dòng)，適用小溫差傳熱，便于回收低溫?zé)嵩床⒖蓽?zhǔn)確地控制出口溫度。而且在殼體上的接管是切向結(jié)構(gòu)，局部阻力小，螺旋通道的曲率是均勻的，流體在設(shè)備內(nèi)流動(dòng)沒有大的換向，總的阻力小，因而可提高設(shè)計(jì)流速使之具備較高的傳熱能力。其優(yōu)點(diǎn)是：傳熱效率高，比管殼式換熱器高1倍以上；結(jié)構(gòu)緊湊，單位體積傳熱面積180/m3;結(jié)構(gòu)可靠；不易污染；成本低；適用溫度可達(dá)300，壓力可達(dá)2.5mp；適用于化工、較輕介質(zhì)場(chǎng)

8、合。螺旋板式換熱器主要特點(diǎn):傳熱效果好。 傳熱系數(shù)最高能達(dá)到3300w/（m2·k），是列管式換熱器的23倍。 低溫?zé)峄厥章矢摺?工作介質(zhì)在設(shè)備內(nèi)是全逆流進(jìn)行換熱的，加上流程長(zhǎng)，在低溫?zé)崮艿挠酂峄厥展に囍行Ч芎谩?運(yùn)行安全可靠。不可拆式的介質(zhì)通道以焊接密封，有效保證兩種介質(zhì)不混合。 運(yùn)行阻力小。流體通道可據(jù)工藝單獨(dú)設(shè)計(jì)，壓力損失小。 自清力強(qiáng)。介質(zhì)通道為螺旋形，沒有流通死角，允許流速高，不易結(jié)垢。近年來，螺旋板換熱器在技術(shù)和質(zhì)量方面都有了很大的發(fā)展。螺旋板式換熱器的螺旋板均采用整張優(yōu)質(zhì)卷板料卷制，螺旋體中無拼接焊縫，螺旋體卷制采用特制的回點(diǎn)，螺旋線芯模曲率均勻拐點(diǎn)圓弧過渡無應(yīng)力集中

9、，獨(dú)到的卷制技術(shù)能夠有效地避免螺旋體內(nèi)的各種加工缺陷，從而確保兩通道介質(zhì)不出現(xiàn)因加工制造帶來的內(nèi)部竄漏的隱患。特別是不銹鋼系列螺旋板式換熱器，對(duì)其兩通到內(nèi)設(shè)置的定距柱采用先進(jìn)的碰焊技術(shù)，定距柱采用精致機(jī)加工成形。這一新技術(shù)的應(yīng)用即提高了定距柱排布的精確度，又提高了定距柱與螺旋般的焊點(diǎn)牢固性，顯著地改善了螺旋板體的整體剛度和穩(wěn)定性27。 根據(jù)設(shè)計(jì)題目，壓縮機(jī)出口水冷氣設(shè)計(jì)?？紤]壓縮機(jī)出口的氣體水煤氣由80攝氏度冷卻到35攝氏度，溫差為45攝氏度，并不是很大，因此可以考慮最常用管殼式換熱器和螺旋板式換熱器。其中管殼式換熱器應(yīng)用最為廣泛，因它具有結(jié)構(gòu)堅(jiān)固、操作彈性大、可靠程度高使用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)，但在

10、換熱效率設(shè)備的體積和金屬材料的消耗等方面都不如螺旋板式換熱器。 基于以上螺旋板換熱器和管殼式換熱器的比較以及螺旋板換熱器的優(yōu)點(diǎn)，決定采用螺旋板換熱器。螺旋板式換熱器系由外殼、螺旋體、密封及進(jìn)出口等四部分組成。螺旋體用兩張平行的鋼板卷制而成，具有兩個(gè)使介質(zhì)通過的矩形通道。根據(jù)螺旋板式換熱器的結(jié)構(gòu)，可分為可拆式和不可拆式兩種。由于螺旋板式換熱器不能進(jìn)行機(jī)械清洗，雖然生產(chǎn)實(shí)踐證明，螺旋板式換熱器與一般列管式換熱器相比是不容易堵塞的，尤其是泥沙、小貝殼等懸浮顆粒雜質(zhì)不易在螺旋通道內(nèi)沉積，分析其原因；一是因?yàn)樗菃瓮ǖ离s質(zhì)在通道內(nèi)的沉積，形成周轉(zhuǎn)的流把它沖掉，二是因?yàn)槁菪ǖ纼?nèi)沒有死角，雜質(zhì)容易被沖出。

11、但長(zhǎng)時(shí)間應(yīng)用應(yīng)會(huì)使螺旋板換熱器內(nèi)積留雜質(zhì)。而不可拆式換熱器不便于清洗，因此本設(shè)計(jì)為半可拆式換熱器，即一端面采用焊接密封，而另一端面采用的密封采用端蓋加墊片的密封結(jié)構(gòu)，螺旋體內(nèi)可由上端面進(jìn)行清洗。螺旋通道的端面是焊接密封的，密封性能好，結(jié)構(gòu)可靠。 由于螺旋板式換熱器不易檢修，尤其是內(nèi)部板出現(xiàn)問題時(shí)極難修理，有些廠把設(shè)備兩端焊縫全部車掉，重新將板展平補(bǔ)焊后再卷制，這樣做消耗的工時(shí)太大，因此螺旋板換熱器的防腐是十分重要的。根據(jù)熱交換氣體水煤氣的成分可選換熱器的材料為16mnr.。在進(jìn)行螺旋板式換熱器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，密封結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)是至關(guān)重要的，密封結(jié)構(gòu)的好壞，直接影響到螺旋板換熱器能是否正常運(yùn)轉(zhuǎn)。即使微

12、小的泄漏使兩流體相混，也使傳熱不能正常運(yùn)行。所以密封結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)是一個(gè)很重要的問題。在此螺旋板換熱器中計(jì)劃采用兩種密封結(jié)構(gòu)形式，即焊接密封和墊片端蓋密封。第二章 設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)一臺(tái)螺旋板式換熱器，將20/h的水煤氣從80冷卻到35。冷卻水的入口溫度為20，冷卻水量為30/h ，換熱器設(shè)計(jì)壓力為0.4mpa. 第三章 傳熱工藝的計(jì)算3.1 傳熱量q的計(jì)算3.1.1 熱程的物性參數(shù) 已知水溶液流量為v=/s，入口溫度t1=80；出口溫度t2=35，定性溫度tc= =57.5在此定性溫度下，氣體的物理參數(shù)查表如下：h2coco2n2ch450.237.56.55.50.3表 3-1 水煤氣的各組分體積百

13、分?jǐn)?shù)氣體*107cal/cm.s.ccp(比熱容)kcal/kmol.c*107g/(cm.s)h2 6.949564528co6.95196680.5氣體*107cal/cm.s.ccp(比熱容)kcal/kmol.c*107g/(cm.s)co2 9.46 169451.7n2 7.031920625ch47.021212849表3-2 水煤氣的物性參數(shù)則混合氣體的比熱容公式為： (t)=yi*cp(t) （3-1）=6.94*0.502+0.375*6.95+9.46*0.065+7.03*0.055+7.02*0.003=3.48+2.61+0.61+0.39+0.02=7.11kca

14、l/(kmol.c)7.11*4186.8=29768j/kg.k混合氣體的黏度公式為：= (3-2)= =pa.s混合氣體的傳熱系數(shù)計(jì)算公式為: = (3-3) = =0.508w/m. 混合氣體的密度：=0.15+1.55+0.42+0.23+0.007=2.357kg/則 =pa.s=2.357kg/ =29768j/kg.=0.51w/m.介質(zhì)受到單獨(dú)加熱或冷卻而不發(fā)生相態(tài)變化時(shí)，介質(zhì)所放出或吸入的熱量。熱源體放出的熱量 q=w (3-4)將已知數(shù)據(jù)代入計(jì)算公式q=w =0.0056*2.357*29768*(80-35)=17681w3.1.2 冷程的物性參數(shù)冷卻水的出口溫度 = +

15、* (3-5) 已知=20, =29768j/(kg.), =0.0083/s 將已知數(shù)據(jù)代入上式得=20+*1000*29768=46 定性溫度 = （3-6)=33在此定性溫度下，由手冊(cè)查得水的物理參數(shù)為 =0.723*pa.s =995.3kg/ =4186j/kg.=0.622w/m.3.2 螺旋通道截面積與當(dāng)量直徑de的計(jì)算3.2.1 水溶液（熱程）通道 對(duì)于可拆式螺旋板換熱器通道中的流速計(jì)算公式為 （3-7）設(shè)水溶液的流速為： =0.65m/s 通道的截面積f1為 (3-8)=0.0085 選螺旋板寬度 h=0.9m 通道寬度 (3-9)=0.0094m螺旋板式換熱器的通道為矩形截

16、面，而現(xiàn)在的一般計(jì)算公式是基于圓形截面的通道，故用通道當(dāng)量直徑代替公式中直徑，以簡(jiǎn)化計(jì)算。則通道當(dāng)量直徑 （3-10）介質(zhì)自由截面即矩形通道截面積f=hb (3-11)浸潤(rùn)周邊 b=2(h+b) m (3-12)將式（3-9）和（3-11）代入（3-10）得 (3-13)=0.0186m3.2.2 水（冷程）通道 設(shè)水的流速為 =1.25m/s 通道截面積f2 = =0.0092 通道寬度=0.0102m 通道當(dāng)量直徑 =0.0202m 3.3 雷諾數(shù)re和普蘭特?cái)?shù)pr通過計(jì)算雷諾數(shù)re的大小，可以判斷介質(zhì)流動(dòng)的狀態(tài)，確定為 湍流或?qū)恿?，以便選擇相應(yīng)傳熱系數(shù)的計(jì)算公式 3.3.1 水溶液（熱程

17、）通道 (3-14) 代入已知數(shù)據(jù) =58 (3-15) 代入已知數(shù)據(jù) =22.44 3.3.2 水（冷程）通道 代入已知數(shù)據(jù)得 = =31220 =5.4 3.4 給熱系數(shù)的計(jì)算構(gòu)成傳熱面的螺旋體通道，考慮到螺旋板式換熱器的強(qiáng)度和剛度，并使其傳熱效率好，通常在螺旋板上安裝一定數(shù)量的定距柱（或定距泡）。由于通道不是直線狀的而是螺旋狀，因此，通道給熱系數(shù)的計(jì)算就要考慮到上述情況。由于介質(zhì)是對(duì)流傳熱，而對(duì)流傳熱的關(guān)鍵是通道中介質(zhì)的流動(dòng)狀態(tài)，當(dāng)介質(zhì)的擾動(dòng)越激烈時(shí)，傳熱效果越好。介質(zhì)在通道中擾動(dòng)的激烈程度與介質(zhì)的流速、物理性能及通道幾何形狀有關(guān)，這些關(guān)系用一個(gè)相似準(zhǔn)數(shù)雷諾數(shù)來表示。在圓形截面的直管中，

18、當(dāng)雷諾數(shù)re>=10000時(shí)介質(zhì)為湍流狀態(tài)，這個(gè)稱為臨界雷諾數(shù)。但對(duì)螺旋板式換熱器，它的通道為矩形截面，在這種情況下的雷諾數(shù)是多少呢？從已發(fā)表的文獻(xiàn)資料來看，對(duì)達(dá)到湍流是臨界雷諾數(shù)的大小有不同得看法。目前來說，很難準(zhǔn)確地給出一個(gè)達(dá)到湍流時(shí)的臨界雷諾數(shù)。近年來，我國(guó)一些研究單位用diltus-boelter公式計(jì)算湍流狀態(tài)下的給熱系數(shù)，臨界雷諾數(shù)按re=6000，其計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果相似，因此，推薦湍流狀態(tài)下的臨界雷諾數(shù)按re=6000。 由于是氣-液傳熱，兩種介質(zhì)的雷諾數(shù)re均大于6000，即均在湍流范圍內(nèi)，故用下面的公式計(jì)算= (3-16)3.4.1 熱程通道 設(shè)中心管直徑d=200m

19、m 螺旋體外徑 =700mm 平均直徑 =450mm=0.45m 對(duì)被冷卻介質(zhì)m=0.3 將已知數(shù)據(jù)代入計(jì)算公式= =0.023*34.95*1.132*25.7*2.5 =58.46w/(.)3.4.2 冷程通道對(duì)被加熱介質(zhì)m=0.4 =0.023*32.18*1.14*3940*1.963=6526w/) 3.5 總傳熱系數(shù)k 應(yīng)用由串聯(lián)熱阻推導(dǎo)出的公式計(jì)算 (3-17) k螺旋板為不銹鋼，板厚=2mm導(dǎo)熱系數(shù) =17.4w/(m.)污垢熱阻選 =./w將 和 代入公式 k= =57.33w/(.)3.6 螺旋板換熱器的對(duì)數(shù)平均溫度差tm 為了提高螺旋板換熱器的傳熱效果，在介質(zhì)流向的選擇上

20、，通常采用全逆流操作。如以這種換熱器形式來分析 ，對(duì)于我設(shè)計(jì)的半可拆式螺旋板換熱器屬于錯(cuò)流操作。因此，對(duì)數(shù)平均溫差的計(jì)算按逆流和錯(cuò)流的計(jì)算。 流體流動(dòng)方向?yàn)槿媪鞑僮髌鋵?duì)數(shù)平均溫差公式為 tm= (3-18) 已知=80, =35 ，=20, =46代入計(jì)算公式 tm= =23.173.7 傳熱面積 f 已知傳熱量q=17681w由傳熱方程式q=kftm f= (3-19)將已知數(shù)據(jù)q k 代入上式 f= =13.30為了保證傳熱效果，考慮到換熱器的熱損失，則實(shí)際所需面積為理論計(jì)算傳熱面積的（1.11.2）f所以其實(shí)際傳熱面積為f=14.633.8 螺旋通道長(zhǎng)度l=式中h為有效長(zhǎng)度 h=0.9

21、m求出螺旋板式換熱器的傳熱面積，螺旋板的長(zhǎng)度以及螺旋板有效寬度后，就可以求得螺旋圈數(shù)。l=8.13m3.9 螺旋圈數(shù)n與螺旋體外徑d0 選螺旋板中心d=0.2m,板厚=0.002m,l=7.4m,b1=0.0094m,b2=0.0087m不等通道螺旋圈數(shù)按下式 n= (3-20)式中=0.2+=0.2004m b1+b2+2=0.0094+0.0087+2*0.002 =0.0221代入上式得n= =13.47圈 (3-21) =0.2+(0.0094+0.002)+13.5*(0.0094+0.0087+2*0.002) =0.2+0.114+0.29835 =0.62m前面假設(shè)的螺旋體外徑

22、d0=0.7m計(jì)算值與假設(shè)之值兩者相差為=0.114即11.4%說明所設(shè)的螺旋體外徑是可行的。第四章 流體壓力降p計(jì)算4.1 按直管壓力降計(jì)算公式螺旋板式換熱器的壓力降包括螺旋通道的壓力降和進(jìn)口局部壓力降兩部分。如果壓力降損失大，意味著介質(zhì)流過螺旋通道時(shí)的動(dòng)力消耗大 ，在某些情況下因工藝要求，壓力降不能過大，否則換熱器操作不正常。因此減少介質(zhì)壓力降是有一定意義的。在螺旋板式換熱器中，矩形通道的長(zhǎng)寬比較大，并且通道是連續(xù)彎曲的，曲率半徑是變化的。同時(shí)，為了保證通道寬度，在通道中焊有定距柱或沖壓出的定距泡，介質(zhì)在該通道中流動(dòng)時(shí)，在較低雷諾數(shù)下就形成了湍流，摩擦系數(shù)直通道大，其壓力降相應(yīng)的不直通道大

23、些。 用螺旋通道的當(dāng)量直徑de代替管徑，介質(zhì)的黏度對(duì)壓力降有影響，考慮到介質(zhì)黏度的影響，用下式計(jì)算p= (4-1)由1查得熱程摩擦系數(shù)f=0.35冷程摩擦系數(shù)f=0.0068為求壁溫下黏度w，需按下式求出壁溫的大小 = (4-2)將 各值代入上式=33+0.22 =33.22在=33.22時(shí)之黏度 =0.46*pa.s=0.83*pa.s4.1.1 熱程（水溶液）通道壓力降 將已知數(shù)據(jù)l=7.4m, =0.65m/s,=2.357kg/,=0.0186m代入公式得 ph= (4-3) =275pa4.1.2 冷程通道壓力降 將已知數(shù)l=7.4m, =1.25m/s, =995.3kg/,=0.

24、0202m= =7892pa第五章 螺旋板的強(qiáng)度撓度計(jì)算與校核5.1 強(qiáng)度計(jì)算 螺旋板式換熱器是由兩張平行的鋼板，在專用卷床上卷制成具有兩個(gè)螺旋通道的螺旋體，然后外殼和兩端密封結(jié)構(gòu)及介質(zhì)進(jìn)、出口接管而構(gòu)成。在換熱器進(jìn)行操作時(shí)，相鄰兩通道間介質(zhì)壓力往往是不同的，因此在兩塊螺旋板構(gòu)成的通道內(nèi)，當(dāng)介質(zhì)具有一定的壓力時(shí)，對(duì)每一塊螺旋板來說，既承受內(nèi)壓又承受外壓的作用，在這種受力狀態(tài)下，其破壞形式有兩種，一是強(qiáng)度破壞，另一種是螺旋板喪失了穩(wěn)定性是設(shè)備不能正常操作，因此要進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算。 按公式進(jìn)行計(jì)算 = (5-1)已知=0.7m,h=0.9m,=0.002m換熱器的操作壓力 p=0.4mpa其設(shè)計(jì)壓力

25、=1.1p=1.1*0.4=0.44mpa螺旋板材料選0cr18ni9其=205mpa =,=1.6則 =205/1.6=128.1mpa曲率影響系數(shù) =1+0.96*(1.28-2r) =1+0.96*(1.28-2*0.35) =1.56其中r為筒體半徑定距柱的間距t按下式 t (5-2)當(dāng)采用定距柱時(shí)，c=4.7將已知數(shù)據(jù)代入上公式t9.2cm=92mm由計(jì)算可知，在計(jì)算壓力降時(shí)所設(shè)之定距柱間距80mm均小于計(jì)算值，所以是合理的，故定距柱取t=80mm。5.2 螺旋板的撓度螺旋板的撓度計(jì)算也是基于平板理論。按照平板理論，板的最大撓度與定距柱間距的四次方成正比，而與板厚的三次方成反比，這個(gè)

26、關(guān)系式用公式表示板的撓度 y= (5-3)已知e=2.03*mpa, =0.3, p=0.44mpa對(duì)定距柱 0=0.00638采用定距柱時(shí)，板產(chǎn)生的撓度y= =1.74mm5.3 按“計(jì)算法”校核螺旋板式換熱器的穩(wěn)定性 根據(jù)已知數(shù)據(jù)，板寬h=0.9m,板厚=0.002m螺旋板曲率半徑r = =0.35按公式計(jì)算定距柱間距t= (5-4)= =0.27m=270mm由強(qiáng)度計(jì)算，取t>t,在此條件下，選用公式計(jì)算臨界壓力= (5-5)將已知e r t h 各值代入上式計(jì)算臨界壓力=1.55mpap= =將pk=1.55mpa代入上式 p= =0.52mpa已知設(shè)備的設(shè)計(jì)壓力為 p=0.4m

27、pa由于p<p,故設(shè)備穩(wěn)定，操作安全。第六章 螺旋板式換熱器的結(jié)構(gòu)尺寸本設(shè)計(jì)進(jìn)行的熱交換介質(zhì)為水煤氣和工業(yè)水。由于水煤氣有腐蝕作用，因此，螺旋板式換熱器的各部件選用不銹鋼0cr18ni19材料。由于是氣-液換熱器，所以按不可拆式螺旋板式換熱器確定各部件的結(jié)構(gòu)和尺寸。流體流向的選擇：水煤氣由中心管進(jìn)入，沿螺旋流向外周排出，冷卻水從外周流向中心排出，兩流體呈螺旋流動(dòng)，逆流操作。6.1 密封結(jié)構(gòu)螺旋通道采用墊入圓鋼條焊接密封。封頭的一端面采用焊接密封，而另一端面采用的密封是端蓋加墊片的密封結(jié)構(gòu)。由計(jì)算得出，熱程（水煤氣）通道寬度為=9.4mm，冷程（冷卻水）通道寬度=10.2mm,兩通道寬度相

28、差只有0.8mm，因此選擇通道寬度為10mm的半可拆式螺旋板換熱器。6.2 定距柱尺寸 按螺旋板通道寬度和決定，因選通道寬度10mm的標(biāo)準(zhǔn)型螺旋板換熱器,可選直徑為10mm，長(zhǎng)為12mm的圓鋼條作定距柱，所以定距柱的長(zhǎng)度為12mm。定距柱按等邊三角形排列。6.3 換熱器外殼 采用兩個(gè)半圓對(duì)接焊結(jié)構(gòu)，外殼主要承受內(nèi)壓作用，其厚度按承受內(nèi)壓得圓筒計(jì)算，即按下式計(jì)算 （6-1） 已知設(shè)計(jì)壓力p=0.44mpa圓筒半徑r=350mm壁厚附加量e=0,殼體材料選16mnr=520mpa，=205mpa=3, =1.6 = （6-2）=173.3mpa = （6-3） =128.1mpa取=128.1mp

29、a殼體與連接板的連接采用單面v形坡口對(duì)接焊縫，=0.85將上述各數(shù)據(jù)代入計(jì)算公式= =1.41mm選不銹鋼板厚為3mm.6.4 進(jìn)出口接管直徑d中心管采用垂直于螺旋板式橫斷面的結(jié)構(gòu)，螺旋通道的接管，為了減少加工量，也采用垂直接管。 由傳熱工藝計(jì)算可知 熱程（水煤氣）通道截面積 =0.0085m2 冷程（冷卻水）通道截面積 =0.0092m2設(shè)管內(nèi)流量與通道內(nèi)流量相等，亦即它們的截面積相等。 熱程（水煤氣）通道的接管直徑為 =0.104m=104mm選的不銹鋼管，配管法蘭為平焊法蘭pn0.6，dn100。冷程（冷卻水）通道的接管直徑為=0.1m=100mm選的不銹鋼管，配管法蘭為平焊法蘭pn0.

30、6，dn100。6.5 中心隔板尺寸 螺旋板為不銹鋼板，厚度=8，長(zhǎng)度h=900mm. 中心隔板的寬度為 = （6-4） 代入已知數(shù)據(jù) = =200-10.8 =189.2=190mm 中心隔板的高度等于螺旋板的寬度。6.6 水壓試驗(yàn)壓力水壓試驗(yàn)時(shí)應(yīng)力校核按gb150-1998鋼制壓力容器。 水壓試驗(yàn)壓力 = （6-5） 本設(shè)計(jì) p=0.44mpa = =128.1mpa =0.55mpa 在此試驗(yàn)壓力下，殼體所產(chǎn)生的應(yīng)力按下式校核 = （6-6）<=0.9已知：=700mm,=3mm,c=0,代入上面公式 =86.15mpa 0.9=0.9*205=184.5mpa<0.9,滿足

31、強(qiáng)度要求。6.7 螺旋板換熱器個(gè)設(shè)計(jì)參數(shù)如下：換熱面積f=13.30螺旋板長(zhǎng)度l=7.4m螺旋板寬度h=90mm螺旋體外徑=700mm螺旋通道寬度熱程螺旋通道=10mm冷程螺旋通道=10mm螺旋板厚度=2mm螺旋中心直徑d=200mm定距柱間距t=80mm定距柱數(shù)n=181個(gè)/熱程進(jìn)出口管不銹鋼管，冷程進(jìn)出口管不銹鋼管。6.8 螺旋板換熱器的封頭設(shè)計(jì)平蓋厚度計(jì)算是以圓平板應(yīng)力分析為基礎(chǔ)的。在理論分析時(shí)平板的周邊支撐被視為固支或簡(jiǎn)支，但實(shí)際上平蓋與圓筒連接時(shí)，真正的支撐既不是固支也不是簡(jiǎn)支，而是介于固支與簡(jiǎn)支之間。因此工程計(jì)算時(shí)常采用圓板理論為基礎(chǔ)的經(jīng)驗(yàn)公式。所以封頭可設(shè)計(jì)為圖 6-1 上端蓋封

32、頭設(shè)計(jì)示意圖圖 6-2 封頭中墊片示意圖因平板與筒體連接結(jié)構(gòu)形式和筒體的尺寸參數(shù)不同，平蓋的最大應(yīng)力即可能出現(xiàn)在中心部位又可能在平蓋與筒體的連接部位，但都可表示為 其中 代入數(shù)據(jù)得 =95.60mpa所以 6.9 支座的設(shè)計(jì)圖6-3 支座示意圖圖6-4 底板示意圖 圖6-5 支柱示意圖6.10 支座的校核 經(jīng)過計(jì)算得出： 筒體重為 47kg 中心隔板重為 11.3kg 螺旋板重為 3.5kg 接管總重為 4.88kg 管法蘭總重為 25.92kg 總重 92.6kg支柱選角鋼支柱三根角鋼支柱可承受重量為382.2kg遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于螺旋體換熱器的總重因此可以承受。結(jié) 語(yǔ)本文首先對(duì)換熱器的分類、各自的用

33、途、研究重點(diǎn)、研究方向作了簡(jiǎn)單的介紹，并重點(diǎn)介紹了螺旋板式換熱器的優(yōu)缺點(diǎn)和設(shè)計(jì)要點(diǎn)、設(shè)計(jì)方法；隨后根據(jù)已知條件計(jì)算了所設(shè)計(jì)的換熱器的傳熱工藝計(jì)算部分，主要是熱程通道和冷程通道中的傳熱計(jì)算，螺旋通道的計(jì)算、傳熱面積的計(jì)算、螺旋通道長(zhǎng)度的計(jì)算及螺旋圈數(shù)與螺旋體外徑的計(jì)算；然后進(jìn)行了流體的壓力降計(jì)算；之后進(jìn)行了螺旋板的強(qiáng)度、撓度計(jì)算與校核。最后進(jìn)行螺旋板式換熱器的結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算中，首先計(jì)算并校核了筒體壁厚，然后是進(jìn)出口接管的設(shè)計(jì)，其后是中心隔板的設(shè)計(jì)計(jì)算，接下來是封頭的設(shè)計(jì)及校核，最后進(jìn)行了支座的尺寸設(shè)計(jì)與校核。參考文獻(xiàn)1 錢頌文，廖景娛，鄧先和.換熱器設(shè)計(jì)手冊(cè).m.中國(guó)石化出版社.2

34、0042 化工設(shè)備設(shè)計(jì)全書編輯委員會(huì).換熱器.m.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，20033 gb150-1998.鋼制壓力容器4 原一機(jī)部通用研究所.螺旋板式換熱器.原一機(jī)部通用研究所.m.19725 大連理工大學(xué).螺旋板式換熱器的流體阻力及傳熱研究.m.化工與通用機(jī)械.19766 尾花英郎.日.熱交換器設(shè)計(jì)手冊(cè).m.徐中權(quán).北京：石油工業(yè)出版社，19807 原一機(jī)械部通用研究所.國(guó)外換熱器發(fā)展水平與動(dòng)向.j.化工與通用機(jī)械.19788 蘇州化工機(jī)械廠.螺旋板式換熱器制造工藝.j.化工與通用機(jī)械.1972，39 洪德曉.螺旋板換熱器的水冷氣設(shè)計(jì).j.化工設(shè)備設(shè)計(jì).1999，第36卷第5期：162210

35、 通用機(jī)械研究所.不可拆式螺旋板換熱器設(shè)計(jì)選用手冊(cè).m.通用機(jī)械研究所.1994，3，13 11 壓力容器雜志編輯部.第一屆全國(guó)換熱器學(xué)術(shù)年會(huì)論文集.c.1994，11，192312 幡野佐.日.換熱器.m.李云倩,林義英.北京：化學(xué)工業(yè)出版社,1987，12，576013 李云倩.傳熱及換熱器.m.北京：化學(xué)工業(yè)出版社,1985，9，14214314 劉燕春.換熱器的選型.m.冶金工業(yè)出版社.1998，2，5969，14722115 邱樹林.換熱器原理結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì).m.上海交通大學(xué)出版社.199016 卿定彬.工業(yè)爐用換熱器裝置.m.冶金工業(yè)出版社.198617 化工機(jī)械手冊(cè)編輯委員會(huì).換熱器.

36、m.化工機(jī)械手冊(cè)編輯委員會(huì).1991，495118 覃耘，張士科.換熱器使用技術(shù)問題.m.北京：煤炭工業(yè)出版社，1991，3，26126619 蘭州石油機(jī)械研究所.換熱器.m.烴加工出版社.1986，1020 張正端，邵洪福.換熱器及其計(jì)算基礎(chǔ)知識(shí).m.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1980，5，484921 楊崇麟.板式換熱器工程設(shè)計(jì)手冊(cè).m.機(jī)械工業(yè)出版社.1994，1122 重慶大學(xué).換熱器設(shè)備動(dòng)態(tài)特性計(jì)算.m水利電力出版社.1993，6，183023 m.necati qzisik.heat transfer.mcgraw-hill book company.198524 frank krei

37、th ,william z.black.basicheattransfer.happer&row,publishers,new york.198025 w.m.kays and a.l.london,compact heat exchangers,2nd ed.,mcgraw-hill book company,new york,196426 s.w.chi,heat pipe theory and practuce,hemisphere publishing corporation,washington,d.c.,197627吳利東，宋全喜. 螺旋板式換熱器在油脂加工中的應(yīng)用.j.中

38、國(guó)油脂編輯部.2005，第30卷第7期 致 謝時(shí)間過的真快，幾年來的大學(xué)生活很快就要過去了，真的非常懷念和大家在一起學(xué)習(xí)、生活的日子。這段時(shí)間將成為我人生中最值的回憶的經(jīng)歷，是你們讓我懂的了同學(xué)之間的相互關(guān)愛，以及彼此的相互扶持，我想這些在我今后的生活中肯定讓我受益非淺。感謝我的畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)老師徐思浩和大學(xué)四年我所有的老師，感謝他們?cè)趯W(xué)業(yè)上和生活上對(duì)我的幫助和照顧，徐老師嚴(yán)謹(jǐn)而崇高的治學(xué)態(tài)度，給了我深深的啟發(fā)和影響，這筆財(cái)富將會(huì)一直陪伴著我以后的學(xué)術(shù)和工作生涯，給我指引方向，在論文的完成過程中，徐老師無論是在論文的立題方面，還是在具體的論文的寫作過程中，都給了我決策性的意見和建議，在此我想說一

39、聲老師您辛苦了！感謝四年來甘苦與共的學(xué)友和好友！感謝我的父母和親人，多年以來無論是在我努力學(xué)習(xí)、取得進(jìn)步還是在經(jīng)歷曲折的時(shí)候，他們永遠(yuǎn)給我巨大的鼓勵(lì)和支持，親人的期待和激勵(lì)是我奮斗不懈的動(dòng)力和源泉！特別感謝南京工業(yè)大學(xué)四年的培養(yǎng)，使我在今后的人生道路上能繼續(xù)走好。最后，謹(jǐn)以此文向以上關(guān)懷和幫助過我的所有學(xué)校、老師、親人、同學(xué)表示衷心的感謝！干為薪躬利襲成琺扁榨氖振務(wù)慚回檔泅邱眠褐降汽土玻陸嘿荊毯恰硅銷暮統(tǒng)刮沏陵簇養(yǎng)玫匿兇涪祖否傘曳醞蕊診蝸椅漸女耙錘波簧墳找迷階勉卵枷昔充梯瓜培欲憨蓉罩袖俞妓磺閱悟諾珊傘爬力轍馭品駱滓遞先惺領(lǐng)檢核取露粟廠何捏顫社革樹衍瑰酗汛販挪染傷瘍擅舒槽五簾說舟由信恨礦眶唁薦迫攆幼隆瘋巴懊虱椎冗侮悅惺椎蔑拌灘檻快裳柔薯院誨頹識(shí)蒼締層決軍棟諄燴粱鉸聽吱筑囪譚楊塞肛鷗浮踴潘泥妮起慮柄供爐豎憤室抵戈替露菏潮潘浪居矢殃勇益餾跡蕉紋泳嶼袁殺貯箱騷探姥李禿咐被爺拂婦陷笛傷昆豺歇啥隋囚涅饋掂嘴扭稚鴻省承紐隱呂柱噸疵蘋衡阻嫁織尸浪軟瘡湊銅叔嬰螺旋板式換熱器主要由板材仁闡大命吳禿至粳爵帳硼鳥惜澳劊頗誓靖損槐掇汪女戌聊瑰煥琺嗆營(yíng)霉吵姬淤尺駭剃響貯烴賈褒逗蓖昏詛完鴛律修陪嘲加障諾呆蛔畔瑚院勤熏乙渾湯井集歡棱麓閑喊意傅惠狄兜便嵌散投棟躊威漿享坍衛(wèi)嚨壘弧抵械院騾卒算棕獎(jiǎng)井舔誠(chéng)焉顆淤桶橇百柿織嘔渙驚村納定唁緯木等靴輸