固定管板式管殼式冷卻器設(shè)計(jì)說明書

1、固定管板式管殼式冷卻器設(shè)計(jì)說明書目錄第一章 概述31.1 換熱器簡單介紹31.2 本設(shè)計(jì)的目的與意義3第二章 管殼式換熱器的性能及特點(diǎn)42.1 列管式換熱器的類型52.1.1固定管板式換熱器52.1.2 浮頭式換熱器52.1.3 U型管換熱器62.1.4 填料涵式換熱器 62.2題目要求換熱器的設(shè)計(jì)62.2.1換熱管及其在管板上的排列72.2.2 管板和管子的連接82.2.3管箱92.2.4 殼體及其與管板的連接102.2.5折流板112.2.6 拉桿和定距管122.3 管殼式換熱器的標(biāo)準(zhǔn)13第三章 煤油冷卻器設(shè)計(jì)計(jì)算143.1 設(shè)計(jì)任務(wù)與設(shè)計(jì)方案的確定143.1.1原始資料143.1.2選擇

2、換熱器類型143.1.3 流動空間及流速的確定143.1.4確定物性數(shù)據(jù)143.1.5傳熱量及平均溫差153.1.6 估算傳熱面積及傳熱面結(jié)構(gòu)163.1.7 管程計(jì)算183.1.8 殼程結(jié)構(gòu)及殼程計(jì)算183.1.9 需用傳熱面積203.1.10 阻力計(jì)算21第四章 設(shè)計(jì)心得體會24參考文獻(xiàn)26附錄27第一章 概述1.1 換熱器簡單介紹在石油化工生產(chǎn)中，常需要加熱或冷卻，及熱量的傳遞。熱量的傳遞有導(dǎo)熱、對流和輻射三種基本方式。本設(shè)計(jì)是導(dǎo)熱與對流兩種傳熱方式的組合。當(dāng)一種流體與另一種流體進(jìn)行熱交換而且不允許混合時(shí)，就要求在間壁式熱交換器中進(jìn)行，冷熱流體被固體傳熱面隔開。本次設(shè)計(jì)的題目是固定管板的管

3、殼式煤油冷卻器，冷卻器是換熱設(shè)備中的一種，它是按在化工生產(chǎn)中所用的各種換熱設(shè)備的功能和用途不同進(jìn)行分類的。用水或其他冷卻介質(zhì)冷卻液體或氣體的裝置稱為冷卻器。在不同溫度的流體間傳遞熱能的裝置稱為熱交換器，簡稱換熱器。在換熱器中至少要有兩種流體，一種流體溫度較高，放出熱量；另一種流體則溫度較低，吸收熱量。在工程實(shí)踐中有時(shí)也會存在兩種以上流體參加換熱的換熱器，但它的基本原理與前一種情形并無本質(zhì)上的區(qū)別。1.2 本設(shè)計(jì)的目的與意義通過本次課程設(shè)計(jì)，培養(yǎng)學(xué)生多方位、綜合地分析考察工程問題并獨(dú)立解決工程實(shí)際問題的能力。主要體現(xiàn)在以下幾方面：（1） 資料、文獻(xiàn)、數(shù)據(jù)的查閱、收集、整理和分析的能力。要科學(xué)、合

4、理、有創(chuàng)新地完成一項(xiàng)工程設(shè)計(jì)，往往需要各種數(shù)據(jù)和相關(guān)資料。因此，資料、文獻(xiàn)和數(shù)據(jù)的查找、收集是工程設(shè)計(jì)必不可少的基礎(chǔ)工作。（2） 工程的設(shè)計(jì)計(jì)算能力和綜合評價(jià)的能力。為了使設(shè)計(jì)合理要進(jìn)行大量的工藝計(jì)算和設(shè)備的設(shè)計(jì)計(jì)算。本設(shè)計(jì)包括熱工計(jì)算和冷卻器設(shè)備的結(jié)構(gòu)計(jì)算。（3） 工程設(shè)計(jì)表達(dá)能力。工程設(shè)計(jì)完成后，往往要交付他人實(shí)施或與他人交流，因此，在工程設(shè)計(jì)進(jìn)行和完成過程中，都必須將設(shè)計(jì)理念、思想、設(shè)計(jì)過程和結(jié)果用文字、圖紙和表格的形式表達(dá)出來。只有完整、流暢、正確地表達(dá)出來的工程設(shè)計(jì)內(nèi)容，才可能被他人理解、接受，順利付諸實(shí)施。通過本設(shè)計(jì)不僅可以進(jìn)一步鞏固學(xué)生所學(xué)的相關(guān)知識，提高學(xué)生學(xué)以致用的綜合能力，

5、尤其對傳熱學(xué)、流體力學(xué)等課程更加熟悉，同時(shí)還可以培養(yǎng)學(xué)生尊重科學(xué)、注重實(shí)踐和學(xué)習(xí)嚴(yán)謹(jǐn)、作風(fēng)踏實(shí)的品格。第二章 管殼式換熱器的性能及特點(diǎn)管殼式換熱器具有悠久的使用歷史，雖然在傳熱效率、緊湊性及金屬耗量等方面不如近年來出現(xiàn)的其他新型換熱器；但其具有結(jié)構(gòu)堅(jiān)固、可承受較高的壓力、制造工藝成熟、適應(yīng)性強(qiáng)，其允許壓力可以從高真空到41.5MPa，溫度可以從-100°C以下到 1100°C高溫及選材范圍廣等優(yōu)點(diǎn)，目前，仍是化工生產(chǎn)中應(yīng)用最廣泛的一種間壁式換熱器，按其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)有固定管板、U形管、和浮頭和填料涵式換熱器式四種形式。三種各有優(yōu)缺點(diǎn)，適用于不同的場合。管殼式換熱器主要是由殼體、管

6、束、管板、管箱及折流板等組成，管束和管板是剛性連接在一起的。2.1 列管式換熱器的類型固定管板式換熱器固定管板式換熱器的兩端和殼體連為一體，管子則固定于管板上，它的結(jié)構(gòu)簡單；在相同的殼體直徑內(nèi)，排管最多，比較緊湊；由于這種結(jié)構(gòu)使殼側(cè)清洗困難，所以殼程宜用于不易結(jié)垢和清潔的流體。當(dāng)管束和殼體之間的溫差太大而產(chǎn)生不頭腦感的熱膨脹時(shí)，常會使管子與管板的接口脫開，從而發(fā)生介質(zhì)的泄露。為此常在外殼上焊一膨脹節(jié)，但它僅能減小而不能完全消除由于溫差而產(chǎn)生的熱應(yīng)力，且在多程換熱器中，這種方法不能照顧到管子的相對移動。由次可見，這種換熱器比較適用于溫差不大或溫差較大但殼程壓力不高的場合。 浮頭式換熱器浮頭式換熱

7、器針對固定板式換熱器的缺陷做了結(jié)構(gòu)上的改進(jìn)。兩端管板只有一端與殼體完全固定，另一端則相對于殼體作某些移動，該端稱之為浮頭。次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于膨脹量的不同而產(chǎn)生熱應(yīng)力。而且在清洗和檢修時(shí)，緊需將管束從殼體中抽出即可，所以能適用于管殼壁間溫差教大，或易于腐蝕和易于結(jié)垢的場合。但該類換熱器結(jié)構(gòu)復(fù)雜、笨重，造價(jià)約為固定管板式高左右，材料消耗量大，而且由于浮頭的端蓋在操作中無法檢查，所以在制造和安裝時(shí)要特別注意其密封，以免發(fā)生內(nèi)漏，管束和殼體的間隙較大，在設(shè)計(jì)時(shí)要避免短路。至于殼程的壓力也受滑動接觸面的密封限制。2.1.3 U型管換熱器U型管換熱器僅有一個(gè)管板

8、，管子兩端菌固定于同一管板上。這類換熱器的特點(diǎn)是：管束可以自由伸縮，不會因管殼之間的溫差而產(chǎn)生熱應(yīng)力，熱補(bǔ)償性能好；管程為雙管程，流程較長，流速較高，傳熱性能較好；承受壓力強(qiáng)；管束可以從殼體內(nèi)抽出，便于檢修和清洗，且結(jié)構(gòu)簡單，造價(jià)便宜。但管內(nèi)清洗不便，管束中間部分管子難以更換，又因?yàn)樽顑?nèi)層管子彎曲半徑不能太小，在管板中心部分布管不緊湊，所以管子數(shù)不能太多，且管束中心部分存在間隙，使殼程流體易于短路而影響殼程換管。此外，為了彌補(bǔ)彎管后管壁的減薄，直管部分必須用壁較厚的管子。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(qiáng)的情形。2.1.4

9、填料涵式換熱器 此類換熱器的管板也僅有一端與殼體固定，另一端采用填料函密封。它的管束也可以自由膨脹，所以管殼之間不會產(chǎn)生熱應(yīng)力，且管誠和殼程都能清洗，結(jié)構(gòu)較浮頭式簡單，造價(jià)較低，加工制造方便，材料消耗較少。但由于填料密封處易于泄露，故殼程壓力不能過高，也不宜用于易揮發(fā)、宜燃、易爆、有毒的場合。管殼式換熱器工作時(shí)，一種流體走管內(nèi)、稱為管程，另一種流體走管外（殼體內(nèi)）、稱為殼程。管內(nèi)流體從換熱管一端流向另一端一次，稱為一程；管內(nèi)流體從換熱管一端經(jīng)過U形彎曲段流向另一端一次，稱為兩程。兩管程以上就需要在管板上設(shè)置分程隔板來實(shí)現(xiàn)分程。2.2題目要求換熱器的設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)要求是帶有固定管板的管殼式冷卻器。下

10、面介紹其特點(diǎn)：所謂“固定管板”是指管板和殼體之間也是剛性連接在一起，相互之間無相對移動，具體結(jié)構(gòu)如圖2-1所示。這種換熱器結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、造價(jià)較低；在相同直徑的殼體內(nèi)可排列較多的換熱管，而且每根換熱管都可單獨(dú)進(jìn)行更換和管內(nèi)清洗；但管外壁清洗較困難。當(dāng)兩種流體的溫差較大時(shí)，會在殼壁和管壁中產(chǎn)生溫差應(yīng)力，一般當(dāng)溫差大于50時(shí)就應(yīng)考慮在殼體上設(shè)置膨脹節(jié)以減小或消除溫差應(yīng)力。固定管板式換熱器適用于殼程流體清潔，不易結(jié)垢，管程常要清洗，冷熱流體溫差不太大的場合。圖2-1 固定管板管殼式換熱器1封頭；2法蘭；3排氣口；4殼體；5換熱管；6波形膨脹節(jié)；7折流板（或支持板）；8防沖板；9殼程接管；10管板

11、；11管程接管；12隔板；13封頭；14管箱；15排液口；16定距管；17拉桿；18支座；19墊片；20、21螺栓、螺母 2.2.1換熱管及其在管板上的排列換熱管是殼式換熱器的傳熱元件，它直接與兩種介質(zhì)接觸。常用換熱管為：碳鋼、低合金鋼管有19×2、25×2.5、38×3、57×3.5；不銹鋼管有25×2、38×2.5。采用小管徑、布管數(shù)量多，單位體積的傳熱面積增大、金屬耗量少，結(jié)構(gòu)緊湊，傳熱效率也稍高一些；但制造較麻煩，且小直徑管子易結(jié)垢，不易清洗。所以一般對清潔流體用小直徑的管子，粘性較大的或污濁的流體采用大直徑的管子。 在相同傳

12、熱面積下，換熱管越長則殼體、封頭的直徑和壁厚就越小，經(jīng)濟(jì)性越好；但換熱管過長，經(jīng)濟(jì)效果不再顯著且清洗、運(yùn)輸、安裝都不太方便。換熱管的長度規(guī)格有1.5、2.0、3.0、4.5、6.0、7.5、9.0、12.0m，化工生產(chǎn)中6m管長的換熱器最常用。換熱器一般都用光管，為了強(qiáng)化傳熱，也可用螺紋管、帶釘管及翅片管等。圖2-2 換熱管的排列形式 換熱管在管板上的排列形式有正三角形、轉(zhuǎn)角正三角形、正方形和轉(zhuǎn)角正方形等。如圖2-2所示。三角形排列布管多，結(jié)構(gòu)緊湊，但管外清洗不便；正方形排列便于管外清洗，但布管較少、結(jié)構(gòu)不夠緊湊。一般在固定管板式換熱器中多用三角形排列，浮頭式換熱器多用正方形排列。2.2.2

13、管板和管子的連接管板是換熱器的主要部件之一，一般采用圓形平板，在板上開孔并裝設(shè)換熱管。管板還起分隔管程和殼程空間、避免冷熱流體混合的作用。管板和管子的連接方式有脹接和焊接，對于高溫高壓下常采用脹、焊并用的方式。圖2-3 脹接連接脹接連接是利用管子與管板材料的硬度差，使管孔中的管子在脹管器的作用下直徑變大并產(chǎn)生塑性變形，而管板只產(chǎn)生彈性變形，脹管后管板在彈性恢復(fù)力的作用下與管子外表緊緊貼合在一起，達(dá)到密封和緊固連接的目的，如圖2-3所示。由于脹接是靠管子的變形來達(dá)到密封和壓緊的一種機(jī)械連接方法，當(dāng)溫度升高時(shí)，由于蠕變現(xiàn)象的作用可能引起接頭脫落或松動，發(fā)生泄漏。因此，脹接適用于換熱管為碳鋼，管板為

14、碳鋼或低合金鋼，設(shè)計(jì)壓力不超過4MPa、設(shè)計(jì)溫度不超過350，且無特殊要求的場合。焊接連接是將換熱管的端部與管板焊在一起，工藝簡單、不受管子和管板材料硬度的限制，且在高溫高壓下仍能保持良好的連接效果，所以對于碳鋼或低合金鋼，溫度在300以上，大都采用焊接連接，如圖2-4所示。圖2-4 管板與換熱管的焊接連接 因?yàn)楫?dāng)溫度在300以上時(shí)，蠕變造成脹接殘余應(yīng)力松弛，將使脹口失效。目前廣泛采用焊接加脹接。這種方法能夠提高接頭的抗疲勞性能，并且能消除應(yīng)力腐蝕和間隙腐蝕，從而延長接頭的使用壽命。2.2.3管箱   管箱位于殼體兩端，其作用是控制及分配管程流體。管箱的結(jié)構(gòu)如圖2-5所示，

15、其中（a）圖適用于較清潔的介質(zhì)，因檢查管子及清洗時(shí)只能將管箱整體卸下，故不夠方便；（b）圖在管箱上裝有平蓋，只要拆下平蓋即可進(jìn)行清洗和檢查，所以工程應(yīng)用較多，但材料用量較大；（c）圖是將管箱與管板焊成整體，這種結(jié)構(gòu)密封性好，但管箱不能單拆下，檢修、清洗都不方便，實(shí)際應(yīng)用較少。管箱的結(jié)構(gòu)、密封形式、法蘭連接和管箱上開孔等都是設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)多加考慮的問題。這些部件的好壞，直接影響換熱器的效率。在高壓下，應(yīng)盡量減小各種開口尺寸，以便采用較小尺寸的法蘭連接。在高溫下，還應(yīng)盡可能地減少法蘭連接。因?yàn)樵诟邷叵拢貏e是當(dāng)溫度超過500時(shí)，材料的強(qiáng)度便急劇下降，結(jié)果會使連接的圖2-5 管箱結(jié)構(gòu)形式1隔板；2管板；3

16、箱蓋法蘭和螺栓都要設(shè)計(jì)得十分粗大。2.2.4 殼體及其與管板的連接管殼式換熱器的殼體大多是一個(gè)圓筒形狀的容器，器壁上焊有接管，供殼程流體進(jìn)入和排出之用。直徑小于400mm的殼體，通常用鋼管制成，大于400mm時(shí)都用鋼板卷焊而成。在殼程進(jìn)口接管處常裝有防沖板或稱緩沖板，以防止進(jìn)口流體直接撞擊管束上部的管排。這種撞擊會侵蝕管子，并且會引起振動。圖2-6所示為兩種進(jìn)口接管和防沖板的布置。圖2-6 進(jìn)口接管及防沖板的布置 不同類型的換熱器其殼體與管板的連接方式不同，如圖2-7所示。在固定管板式中，兩端管板均與殼體采用焊接連接、且管板兼作法蘭用，在浮頭式、U形管式及填料函式換熱器中采用可拆連接，將管板夾

17、持在殼體法蘭和管箱法蘭之間，這樣便于管束從殼體中抽出進(jìn)行清洗和維修。圖2-7管板與殼體連接結(jié)構(gòu) 2.2.5折流板   折流板的作用是引導(dǎo)殼程流體反復(fù)地改變方向作錯流流動或其他形式的流動，并可調(diào)節(jié)折流板間距以獲得適宜流速，提高傳熱效率。另外，折流板還可起到支撐管束的作用。     常用折流板有弓形和圓盤-圓環(huán)形兩種，如圖2-8、圖2-9所示。圖2-8弓形折流板 圖2-9圓盤-圓環(huán)形折流板折流板的弓形的有單弓形、雙弓形及三弓形，單弓形和雙弓形應(yīng)用最多。弓形缺口的高度應(yīng)使流體通過時(shí)的流速與橫向流過管束時(shí)的流速相當(dāng)，一般取缺口高度h為殼體直徑

18、的0.20.45倍。當(dāng)臥式換熱器的殼程為單相清潔流體時(shí)，折流板缺口應(yīng)水平上下布置。若氣體中含有少量液體時(shí)，則應(yīng)在缺口朝上的折流板的最低處開通液口；若液體中含有少量氣體時(shí)，則應(yīng)在缺口朝下的折流板最高處開通氣口。當(dāng)殼程為氣、液共存或液體中含有固體物料時(shí)，折流板缺口應(yīng)垂直左右布置，并在折流板最低處開通氣口，如圖2-10所示。最小間距應(yīng)不小于圓筒內(nèi)徑的1/5，且不小于50mm。最大間距應(yīng)不大于圓筒內(nèi)直徑。圖2-10折流板缺口尺寸 2.2.6 拉桿和定距管折流板的固定是通過拉桿和定距管來實(shí)現(xiàn)的。拉桿和定距管的連接如圖2-11所示。拉桿是一根兩端皆帶有螺紋的長桿，一端擰入管板。折流板穿在拉桿上，各板之間則

19、以套在拉桿上的定距管來保持板間距離。最后一塊折流板可用螺母擰在拉桿上予以緊固。也有采用螺紋與焊接相結(jié)合連接或全焊接連接的。各種尺寸換熱器的拉桿直徑和拉桿數(shù)量分別見有關(guān)設(shè)計(jì)手冊中的規(guī)定。但其直徑不得小于10mm，數(shù)量不少于4根。圖2-11 拉桿結(jié)構(gòu)和定距管     2.3 管殼式換熱器的標(biāo)準(zhǔn) GB1511999管殼式換熱器是由國家技術(shù)監(jiān)督局發(fā)布的關(guān)于管殼式換熱器的國家標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)是管殼式換熱器設(shè)計(jì)和制造的主要依據(jù)。標(biāo)準(zhǔn)代號為JBT4714472092 ，該標(biāo)準(zhǔn)對浮頭式換熱器和冷凝器、固定管板式換熱器、立式熱虹吸式重沸器及U形管式換熱器的具體結(jié)構(gòu)形式、基本參數(shù)及其組合

20、都作了具體的規(guī)定(定型)。 第三章 煤油冷卻器設(shè)計(jì)計(jì)算3.1 設(shè)計(jì)任務(wù)與設(shè)計(jì)方案的確定3.1.1原始資料對固定管板的管殼式煤油冷卻器進(jìn)行傳熱計(jì)算、結(jié)構(gòu)計(jì)算和阻力計(jì)算。在該換熱器中，將16t/h的T-1煤油從160 冷卻至40 ，冷卻水進(jìn)口和出口溫度分別為30和40，煤油的工作壓力為0.1MPa，水的工作壓力為0.3MPa。完成該設(shè)計(jì)任務(wù)。選擇換熱器類型根據(jù)已知條件，為了使煤油冷卻效果好，油溫均勻，而且該換熱器用循環(huán)冷卻水冷卻，冬季操作時(shí)進(jìn)口溫度會降低，考慮到這一因素，估計(jì)該換熱器的管壁溫和殼體壁溫之差較大，選兩臺固定管板的管殼式熱交換器串聯(lián)工作。3.1.3 流動空間及流速的確定由于熱流體煤油進(jìn)

21、口溫度160出口溫度40；冷卻水的進(jìn)口和出口溫度分別為30和40，煤油的工作表壓力為0.1Mpa，水的工作表壓力為0.3Mpa。水的結(jié)垢性強(qiáng)，工作壓力也較高，故使其在管程流動，而煤油的溫度、壓力均不高，且較潔凈，在殼程流動是合適的。選用25×2.5的碳鋼管，管內(nèi)流速取=1.14m/s。（據(jù)熱交換器原理與設(shè)計(jì)附錄F查?。?，則=25mm。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(jìn)出口溫度的平均值。根據(jù)流體力學(xué)知煤油屬于低黏度流體。殼程煤油的定性溫度為 = 管程流體的定性溫度為 = 根據(jù)定性溫度，在化學(xué)化工物性數(shù)據(jù)手冊中分別查取殼程和管程流體的有關(guān)物性數(shù)據(jù)。分

22、別的到100的煤油和35的水的物性數(shù)據(jù)如下表3-1。表3-1 煤油和水的物性數(shù)據(jù)表密度（/m3）定壓比熱容kJ/（kg·）導(dǎo)熱系數(shù)W/（m·）粘度（kg/m·s）100的煤油=766=2.38=0.1042=0.00054535的水=994.06=4.178=0.625=0.000723分別確定該溫度下煤油和水的普蘭德數(shù)、：3.1.5傳熱量及平均溫差（1）有傳熱學(xué)知識可知傳熱量可有下式計(jì)算：其中為熱損失系數(shù)，根據(jù)相關(guān)資料取為0.98。（2）逆流時(shí)的對數(shù)平均溫差：（3）冷卻水用量: （4）殼程參數(shù)P、R: （5）溫差修正系數(shù)：=（6）有效平均溫差的計(jì)算：3.1.6

23、估算傳熱面積及傳熱面結(jié)構(gòu)（1）由換熱器設(shè)計(jì)手冊初選傳熱系數(shù)為=260W/m3·,據(jù)此估算出傳熱面積:。（2）管程所需流通面積：（3）每程管數(shù)： 取為84根。其中為管子內(nèi)徑，=25-2×2.5=20mm。為了不使管子太長并且符合國標(biāo)和行業(yè)的規(guī)定，因此該冷卻器按雙層設(shè)計(jì)，那么。為兩臺冷卻器總的層數(shù)。（4）每根管長： 去標(biāo)準(zhǔn)長度為=0.45m。根據(jù)第二章的介紹，考慮各方面的因素采用組合排列的方式，即每層內(nèi)按正三角形排列，隔板兩側(cè)采用正方形排列。管板上兩根管子中心線的距離稱為管間距，其大小主要與管板強(qiáng)度和清潔管子外表所需間隙、管子在管板上的固定方法有關(guān)。本設(shè)計(jì)選用的固定方法為焊接法

24、。因此有熱交換器原理與設(shè)計(jì)的表2.3與表2.4選數(shù)據(jù)如下：（5）管間距s=32mm ,分層隔板處管間距=44mm。平行于流向的管距=，垂直與流向的管距。圖3-1 管子排列草圖（6）估計(jì)殼體直徑在400mm700mm之間，所以有熱交換器原理與設(shè)計(jì)的表2.6查得拉桿直徑為16mm。根據(jù)表2.7查的拉桿數(shù)為4根。下圖3-1便是該冷卻器的側(cè)視草圖。（7）根據(jù)該圖我們可以讀出六邊形層數(shù)a=7,一臺管子數(shù)n1=168根，因此就可得出兩臺冷卻器傳熱面積，由圖可量出管束中心至最外層管中心距離為235.59mm，于是管束外緣直徑為:（8）殼體內(nèi)徑:其中，且不小于10mm，故=0.4962+2×0.01

25、25=0.5212m，按GB151-99去標(biāo)準(zhǔn)直徑為0.55m。（9）長徑比/=4.5/0.55=8.18 結(jié)果在425之間，估計(jì)算與估值是合理的。3.1.7 管程計(jì)算（1）管程接管直徑:按鋼管標(biāo)準(zhǔn)取值為。（2）管程雷諾數(shù)計(jì)算：（3）管程換熱系數(shù)：3.1.8 殼程結(jié)構(gòu)及殼程計(jì)算為了提高流體的流速和湍流強(qiáng)度，強(qiáng)化殼程流體的傳熱，在管外空間常裝設(shè)縱向隔板或折流板。由于縱向隔板安裝難度較大，并且它與殼體壁之間容易存在間隙而產(chǎn)生流體泄露等，在它兩側(cè)的流體溫度不同又存在熱的泄露，往往降低了裝設(shè)縱向隔板的效果?？紤]以上兩個(gè)方面的問題，本設(shè)計(jì)不采用縱向隔板。圖3-2 冷卻器折流板據(jù)第二章的內(nèi)容，該冷卻器選擇

26、了弓形折流板，這是由于在弓形折流板中，流體流動中的死角較小，結(jié)構(gòu)簡單，其在熱交換器中的排列選為上下方向交替排列型。折流板的圓形角選為，由于液體中沒有氣體，所以折流板不用開通液口。其結(jié)構(gòu)如圖3-2所示。（1）根據(jù)折流板間距在（0.21）之間，取為=0.3m。折流板數(shù)目塊。（2）由草圖3-1可數(shù)出折流板上管孔數(shù)為144個(gè)，折流板上管孔直徑查GB151-99為0.0254m。由草圖3-1數(shù)出通過折流板上管子數(shù)為144根，折流板缺口處管數(shù)為24根。折流板直徑查GB151-99規(guī)定為0.5455m。（3）折流板缺口面積：（4）錯流區(qū)內(nèi)管數(shù)占總數(shù)的百分?jǐn)?shù): 代入數(shù)據(jù)計(jì)算后的=0.6047（5）缺口處管子所

27、占的面積：（6）流體在缺口處流通面積：=-=0.0449-0.0163=0.0286（7）流體在兩折流板間錯流流通截面積： （8）殼程流通截面積（9）殼程接管直徑，有鋼管的標(biāo)準(zhǔn)選相近規(guī)格。（10）由有草圖3-1可得錯流區(qū)管排數(shù)=8排。（11）每一缺口內(nèi)的有效錯流管排數(shù)排（12）旁通流道數(shù)根據(jù)圖可得出=1，選取旁通擋板數(shù)為3對。（13）錯流面積中旁流面積所占分?jǐn)?shù)： （14）一塊折流板上管子和管孔間泄露面積： （15）折流板外緣與殼體內(nèi)壁之間泄露面積： （16）殼程雷諾數(shù)：（17）查附錄里圖可得理想管束傳熱因子： 查附錄里圖可得折流板缺口校正因子： 查附錄里圖可得折流板泄露校正因子： 查附錄里圖可

28、得旁通校正因子： 從而可得殼程傳熱因子（18）殼程質(zhì)量流量（19）假定殼側(cè)避免溫度為66，查與此溫度對應(yīng)的煤油黏度由此得出殼側(cè)換熱系數(shù): 3.1.9 需用傳熱面積根據(jù)附錄中各種油品及溶液的污垢熱阻經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)的：水垢熱阻,煤油污垢熱阻。在這里計(jì)算省略了管壁熱阻。（1）傳熱系數(shù)：代入數(shù)據(jù)后計(jì)算的=266.8235W/(·)（2）傳熱面積（3）傳熱面積之比=/=118.69/114.78=1.034提供的面積與所需傳熱面積基本相等，因此計(jì)算合理。3.1.10 阻力計(jì)算查熱交換器原理與設(shè)計(jì)的圖2.35得管內(nèi)摩擦因子=0.0072假設(shè)管側(cè)壁溫為=66，查該溫度對應(yīng)下水的黏度=0.0004293k

29、g/(m·s),由此計(jì)算如下數(shù)據(jù)：（1）沿程阻力： =15564 Pa其中L為兩臺冷卻器每根管子有效長度，所以L=2×2×4.5=18（2）回彎阻力（3）進(jìn)出口連接管阻力（4）兩臺管程總阻力根據(jù)熱交換器原理與設(shè)計(jì)的表2.10的規(guī)定，因?yàn)楸緭Q熱器管程操作壓力為300000Pa>100000 Pa，所以<50000 Pa,而=26868 Pa <50000 Pa,計(jì)算結(jié)果在規(guī)定范圍內(nèi)。查熱交換器原理與設(shè)計(jì)的圖2.36、2.37、2.38可得理想管束摩擦系數(shù)=0.21，折流板泄露校正系數(shù)=0.53,旁路校正系數(shù)=0.78，由于間距相等不需校正，所以折流

30、板間距不等的校正系數(shù)Rs=1。據(jù)此計(jì)算如下：（5）理想管束錯流段阻力（6）理想管束缺口處阻力（7）殼程總阻力 （8）兩臺殼程總阻力根據(jù)熱交換器原理與設(shè)計(jì)的表2.10的規(guī)定，因?yàn)楸緭Q熱器殼程操作壓力為100000Pa在0100000 Pa之間，所以=0.5P=50000Pa,而=1714Pa 50000 Pa,計(jì)算結(jié)果在規(guī)定范圍內(nèi)。自此設(shè)計(jì)計(jì)算全部完成，下面將該煤油冷卻器的結(jié)構(gòu)尺寸和計(jì)算結(jié)果列于下表3-2。表3-2煤油冷卻器的結(jié)構(gòu)尺寸和計(jì)算結(jié)果管程殼程流量 /h16000107185進(jìn)/出口溫度/30/40160/40壓力/MPa0.30.1形式管殼式中的固定管板式臺數(shù)2殼體內(nèi)徑/550管心距/

31、32管徑/25×2.5管子排列管長/4500折流板數(shù)/個(gè)14管數(shù)目/根168折流板間距/300傳熱面積/118.7拉桿數(shù)4程數(shù)2流速/（m/s）1.140.175表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)/W/（k）5336.2342.6污垢熱阻/（k/W）0.000340.00017阻力/ Pa26868.4281928.4217熱流量/KW1243.9467傳熱溫差/40. 6181傳熱系數(shù)/W/（K）266.8提供面積與所需面積比1.034材質(zhì)碳鋼補(bǔ)：本設(shè)計(jì)中殼程流速計(jì)算：第四章 設(shè)計(jì)心得體會時(shí)間像針尖上的一滴水滴在大海里，無聲無息地消逝而去。但是我在設(shè)計(jì)里所學(xué)到的知識遠(yuǎn)不能用短短的兩周來衡量。在這兩周里,從查資料開始，細(xì)心琢磨，直到弄明白煤油冷卻器設(shè)計(jì)的流程，才依據(jù)老師給的例題計(jì)算,計(jì)算給設(shè)備的結(jié)構(gòu)尺寸 ,畫CAD,編電子版說明書，腳踏實(shí)地地慢慢走過來。這其中有同學(xué)的互相幫助,有我自己的努力與認(rèn)真,更離不開張老師的悉心指導(dǎo)。在設(shè)計(jì)的過程中，我運(yùn)用了Excel進(jìn)行程序編制，在編制的過程中，我獲得了許多書本中所不能夠得到的東西。經(jīng)過此過程讓我對Excel的用運(yùn)更加熟練，其中的一些原理也漸漸開始明白。其次當(dāng)我和同學(xué)一起編時(shí)，他給我找出了許多錯誤，這也讓我更加深刻地理解一個(gè)簡單的道理一個(gè)的力量是有