換熱器的設計說明書

1、換熱器的設計1.1換熱器概述 換熱器是彳I:工 石油、動力、食品及其它許多任務業(yè)部門的通用設備 在生產中占有重耍 地位。換熱器種類很多，但根據(jù)冷、熱流休熱S交換的原理和方式基本上可分三大類即：間壁式 混合式和蓄熱 式。在三類換熱器中，間壁式換熱器應用最多。換熱器著換熱目的的不同具體可分為力D熱器、冷卻器、蒸發(fā) 器、冷凝器再沸器和熱交換器等-由于使用條件的不同，換熱設備又有各種各樣的形式和結構，換熱器選型時需耍考慮的因素是多方面的主耍有：熱負荷及漩雖大??； 流體的性質； 溫度壓力及允許壓降的范圍； 對清洗、維修的要求； 設備結構、材料-尺寸、重S； 價格使用安全性和壽命；按照換熱面積的形狀和結構

2、逬行分類可分為管型板型和其它型式的換熱器。型換熱器中的管殼式換熱器因制造容易生產成本低處理S大 適應高溫高壓等優(yōu)點應用最為廣泛。管型換熱器主要有以下幾種形式：(1)固定管板式換熱器：當冷熱流體溫差不大時可采用固定管板的結構型式種換熱器的特點是 結構簡單制造成本低。但由于殼程不易清洗或檢修*管外物料應是比較清潔 不易結垢的。對于溫差較大而殼體 承受壓力較低時*可在殼體壁上安裝膨脹節(jié)以減少溫差應力。(2)浮頭式換熱器：網端管板S4有一端與殼體以法蘭實行固定連接，稱為固定端。另一端管板不與殼 體連接而可相對滑動稱為浮頭端。因此，管束的熱膨脹不受殼體的約束檢修和清洗時只要將整個管束抽出即 可。適用于冷

3、熱流體溫差較大 殼程介質腐蝕性強 易結垢的情況。(3) U形管式換熱器換：熱效率高 傳熱面積大結構較浮頭簡單 但是管程不易清洗 且每根管流程不表1-1換熱器特點一覽表分類名稱特性固定岡性結構用于管殼溫差較小的情況(一般W 50 - C) 管間不能管板清洗式帶膨脹節(jié)：有一定的溫度補償能力殼程W能承受較低的壓力管殼浮頭管內外均能承受高壓，殼層易漬洗管殼兩物料溫蓋 120C;式式內墊片易滲漏U型管制造安裝方便造價較低*管程耐壓高：但結構不糸湊、管式管子不易更換和不易機械漬洗式填料內填料函：密封性能蓋只能用于壓差較小場合函式外填料函:管間容易泄露不易処理易揮發(fā)易爆易燃及壓力較咼場合釜式殼體上都有個烝發(fā)

4、空間*用于烝汽與液相分離套管式雙套管武賓管緒構比較復雜主要用于高溫高壓場合或固定床反應器中世逆流操作用于傳熱面積較小的冷卻器、冷凝器及預熱器板式板式廉洗力便*傳熱面能調整-主要用于粘性加大的液體間換熱螺旋板板制造簡單*緊湊可用于帶顆粒物料*溫位利用好：不易檢修傘板式制造簡單 緊湊 成本低 易漬洗 使用壓力不大于1.2Mpa.使用溫度不大于150C板殼式板數(shù)類似管束-可捕出清洗檢查-壓力不能太高蓄執(zhí) 八式回旋式盤式傳熱效率咼*用于咼溫煙氣冷卻等鼓式用于空氣預熱器等固疋格至式緊湊式適用于低溫到咼溫的各種條件非緊湊式適用于咼溫及腐蝕性氣體場合表面擴展式板軸式緊湊、效率高?？啥喙晌锪魍瑫r換熱 使用溫度

5、不大于150C,主耍用于粘性加大的液體間換熱管軸式咼效而緊湊*換熱面積大-傳熱效果好湄洗方殼式換熱器被使用在過程工業(yè)中由于管殼式換熱器具有制造容易生產成本低選材范圍廣 便適應性強處理S大工作可第 且能適應高溫高壓等眾多優(yōu)點管最多。工業(yè)中使用的換熱器超過90躺E是管殼式換熱器，在工業(yè)過程熱雖傳遞中是應用最為廣泛的一種換熱器。結合上述優(yōu)點和本工藝的特點本工藝的換熱器主耍選用管殼式換熱器。1.2管殼式換熱器的選用1-2,1結構參數(shù)的確定(1價怪般選用管徑越小換熱器越緊湊便宜但壓力降會增加。為了滿足允許的壓降一19mr的管子：對于物流流雖較大的采用25mm以上的管子。(2價長程數(shù)減度為6m故系列標無相

6、變傳熱時，管子長則換熱系數(shù)增加對于相同的換熱面積管子長則管 小使得壓力降滅小每平方米傳熱面積比降低。我國生產的標;隹鋼管長 準中管長有15m2m3m6m和9m五種。因此，一般管長取4-6m,對大面積，無相變換熱器管長可取至8? 9m(3價子配布換熱管在管板上的排列方式主要有正三角形正方形和轉角正三角形轉角正方形。正三角形排列形武最為普遍*由于管距都相等*可以在同樣的管板面積上排列最多的管數(shù)。但因管外不易清洗其適用場合受到限制，主要適用于殼程介質污垢少且不需要逬行機械清洗的場合。而采用正方形和轉角正方形排列的管束能夠使管間小橋形成一條直線通道*便于管外機械清洗“(4啃心距管心距小設備緊湊但將引超

7、管板增19、清潔不便 殼程壓降增大。故一般選用范圍為125?15d ( d為管外怪)。表12換熱管管心距的布管面積。折流板折流板可以改變殼程流體的力向*使其垂宜于管束流動提高流速，從而增加流體流動的湍流程度獲得 較好的傳熱效果。折流板型式可分為圓缺形（弓形）折流板 盤壞形折流板 孔式折流板和折漩圈。表折流板間距常用數(shù)值管長（mm）折流板間距（mm）30001002003004506004500? 60001500? 6000150200300450600hdfl coverCarb on SteellMCfia rviei or txxvieiCatxn sttiQnannsi coverca

8、nxvi oieeiMr ubeftheet-dli cnary Cdtbcm Steelr AeAheel-Hoab noCarbo n S tOelISloatihg head cover Cattinn Steelm( 9d02zle1714Bundle enuanee 6G3Bunde ? Kt 23942G asfcdU - s hti sidehJai Metal J achei hibei ube s idehiat M6tai Jkdt hibeFloauna headFhi Meui Jadel HbehJCode tedukememsAS ME Cade Sec VHI D

9、iv 1TEMA class R reftiwv eefMce5-WetATShdl5229 7Fifed wWlT75313Bunde2974 JRemvkS7圖換熱器工藝參數(shù)U）結構設計 利用Aspen Excha nger Desig n & Rati ng V7.2軟件也可以對換熱器逬 行結構設計模擬出來的結果如下 換熱管設計TubesrypPlainT o4al number514Dutside diametermm19Number of tubes pluggedC1 side diametermm15T ube ton gth actualmm5950Wall thick nes

10、smm2T ube ton gth effdctivemm5650Vea ratio AoMi1 27Tubeiheel thick nessmm44.52Mehmm25MaterialCarbo n SteelUtter n30Thermal con ductivity艸EK)517645=xter nal en RAhceme ntIntefnal enhan ceme nl圖1-2換熱管基本參數(shù)1 Wfc.tVTl 5JJ圖仁3換熱管排列方式換熱管為平滑管 外保19mm壁厚為2mm管間距為25mm管長5850mm換熱管根數(shù)514根。管子排列方式為正三角形排列 折流板和管設計折流板的設S主

11、耍是為了提高殼程的流速增加擾動改善傳熱。這里選擇單弓形折流板，并且圓缺方向的高度為殼休公稱直怪的0.15? 0.45，折流板間距般不小于圓筒內怪的1/5 :折流板的數(shù)冃及庁度等基本參數(shù)見圖BafflesTypeSin gle segme nklcwt inner / outer f in terr nT uties in win dowYesActual (Z diameler/39.15/Number10Jominal 偽 dameter)/40/Spaci ng (center-center)mm525Actual (% area)/36.3 /Spaci ng ml inletmm45B

12、,43:Ul orid ntationHSpao ing al outletmm4S6.48Thickressmma52Spaci ng at central in/out Tor GXIJ $hell$mir nT Ute rows m Iwffle overlap5Spading mt center of H shellmmT ube rows in baffle wi ndow11.5End ten gth a* front head514Be hole tube od diam cleara neemmAEnd ten gth at rear headmm611Shel id baff

13、le od diam clears neemm4.7S圖14折流板基本參數(shù)折流板數(shù)目為6,折流板型式為單弓形 切割率為39.15%。折流板朝向為水平 與逬出間隔（第一塊與進或最后一塊與出端面的距離）為46648mm兩塊板間隔為525.00mmShell SideTube SideNozzle typeInletOutletIrJetOutletM umber of no zzles1111Actual outside diametermini323 95273 05iC3 28iee.28In side diameter304,8254.51154.05154.05Height un der

14、no zzlemm11a別45.99168.28mm 內怪圖15管基本參數(shù)管程進、出管各有一個。其中管程逬口管外徑為154.05mm管程出口管外怪168.28mm內鋰154.05mm殼程逬-出管口亦各有一個*殼程進管口外鋰為323.85mm內怪304.8mm殼程出管口外鋰273.05mm 內怪 254.51mm 管束Bun dieShed ID to center 1 st tube rowmmT ube passeszFrom top4599Tubop 力口 g layoutMixed (H)From bottom110,94T ube pass 口 n ll onn dard (hariz

15、 on lai)From right71.47Abe nd orie ntaU onun deTi n&dFrom Left71.47-lorizontai pa 鈾 lane 刊 withmm19.06np(n geme nt protedi onNo neVertical psg lane widthmmiaosnp(n geme nt disla neemmn terpas; tube al nmenlNonpingemenl plale diametermmdeviation m 訕女口 pm 舞a 56np(n geme nt plate widthmmiXjter his limi

16、tmm619npingemenl plale lengthmmStiel id bundle oti diam dearaneemm1131npingemenl plate thicknessmmTie rod nu mber6Srass surface areai per ihellm?179.5Tie rod diaretermm127Effective surface area per fellm?173.6Seating 曲 ips (pairs)3j3are tube area per sTielm?173 6T ube to bubeshed iointExp.inned area per dieNm?0T ube proiedic n from frontMmmJatte nd Aiea per shellm?0T ube piofecbo n from rear tshtmm圖16管束基本參數(shù)逬行詳細設如圖為管束信息主耍對管束布布;g限定、定位桿拉桿和管束布圖*414Sfiei Bi Tuoe IxwoqT1w) t1 1fliK AJ 1貝Atr、Sen ngi PlanEF