固定管板式換熱器結(jié)構(gòu)設計之歐陽理創(chuàng)編

歐陽陽理創(chuàng)編 歐陽陽理創(chuàng)編 2021.03.04歐陽陽理創(chuàng)編 歐陽陽理創(chuàng)編 2021.03.04歐陽陽理創(chuàng)編 2021.03.04固定管板式換熱器的結(jié)構(gòu)設計時間：2021.03.05創(chuàng)作：歐陽理摘要換熱器是化工、石油、動力、冶金、交通、國防等工業(yè)部門重要工藝設備之一，其正確的設置，性能的改善關系各部門有關工藝的合理性、經(jīng)濟性以及能源的有效利用與節(jié)約，對國民經(jīng)濟有著十分重要的影響。換熱器的型式繁多，不同的使用場合使用目的不同。其中常用結(jié)構(gòu)為管殼式，因其結(jié)構(gòu)簡單、造價低廉、選材廣泛、清洗方便、適應性強，在各工業(yè)部門應用最為廣泛。固定管板式換熱器是管殼式換熱器的一種典型結(jié)構(gòu)，也是目前應用比較廣泛的一種換熱器。這類換熱器具有結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、可靠性高、適應性廣的特點,并且生產(chǎn)成本低、選用的材料范圍廣、換熱表面的清洗比較方便。固定管板式換熱器能承受較高的操作壓力和溫度，因此在高溫高壓和大型換熱器中，其占有絕對優(yōu)勢。歐陽陽理創(chuàng)編 歐陽陽理創(chuàng)編 2021.03.04歐陽陽理創(chuàng)編 歐陽陽理創(chuàng)編 2021.03.04歐陽陽理創(chuàng)編 歐陽陽理創(chuàng)編 2021.03.04歐陽陽理創(chuàng)編 歐陽陽理創(chuàng)編 2021.03.04固定管板式換熱器主要由殼體、換熱管束、管板、前端管箱（又稱頂蓋或封頭）和后端結(jié)構(gòu)等部件組成。管束安裝在殼體內(nèi)，兩端固定在管板上。管箱和后端結(jié)構(gòu)分別與殼體兩端的法蘭用螺栓相連，檢修或清洗時便于拆卸。換熱器設計的優(yōu)劣最終要看是否適用、經(jīng)濟、安全、運行靈活可靠、檢修清理方便等等。一個傳熱效率高、緊湊、成本低、安全可靠的換熱器的產(chǎn)生，要求在設計時精心考慮各種問題.準確的熱力設計和計算，還要進行強度校核和符合要求的工藝制造水平。關鍵詞：換熱器；固定管板式換熱器；結(jié)構(gòu)；設計歐陽陽理創(chuàng)編 歐陽陽理創(chuàng)編 2021.03.04歐陽陽理創(chuàng)編 歐陽陽理創(chuàng)編 2021.03.04歐陽陽理創(chuàng)編 歐陽陽理創(chuàng)編 2021.03.04TheStructuralDesignofFixedTubePlateHeatExchangerAuthor:ChenHui-juanTutor:LiHuiAbstractHeatexchangerisoneofthemostimportantequipmentswhichisusedinthefieldsofchemical,oil,power,metallurgy,transportation,nationaldefenseindustry.Itsrightsettingandtheimprovementsofperformanceplayanimportantroleintherationalityotechnology,economy,energyutilizationandsaving,whichhasaveryimportantimpactonthenationaleconomy.Thetypeofheatexchangerisvarious,thedifferentuseoccasionsandthepurposeisdifferent.Whicharecommonlyusedforthetubeshelltypestructure,becauseofitssimplestructure,lowcostandwideselection,easytoclean,strongadaptability,themostwidelyusedinvariousindustrydepartments.Fixedtubeplateheatexchangerisakindoftypicalstructureoftubeandshellheatexchanger,alsoisakindofheatexchangerisappliedmorewidely.Thiskindofheatexchangerhassimpleandcompactstructure,highreliability,thecharacteristicsofwideadaptability,andtheproductionoflowcost,widerangeofselectionofmaterials,heatexchangesurfacecleaningmoreconvenient.Fixedtubeplateheatexchangercanoperateunderhighpressureandtemperature,therefore,theheatexchangerinhightemperatureandhighpressureandlargeinitspossessionofabsoluteadvantage.Fixedtubeplateheatexchangerismainlycomposedofshell,heat歐陽陽理創(chuàng)編 2021.03.04exchangetubebundle,tubeplate,thefronttubebox(alsoknownastheroof

orhead)andtheback-endstructureparts.Tubebundleisinstalledonboth

endsofcasing,whichisfixedonthetubeplate.Tubeboxandtheback-end

respectively connected to theflangeboltsattheendsoftheshellstructure,maintenanceorcleaningforeasydisassembly.Themeritsoftheheatexchangerdesignultimatelydependsonwhetherapplicable,economic,safe,flexibleandreliablerunning,convenientmaintenancecleaning,etc.Ahighheattransferefficiency,compact,lowcost,safeandreliableproductionofheatexchanger,requirescarefullyconsideredinthedesignofallsortsofproblems.Theaccuratethermaldesignandcalculation,butalsoforintensityandconformtotherequirementofprocessmanufacturinglevel.Keywords:Heat exchanger,Fixedtubeplateheatexchanger,Structure,Design歐陽陽理創(chuàng)編 歐陽陽理創(chuàng)編 2021.03.04歐陽陽理創(chuàng)編 歐陽陽理創(chuàng)編 2021.03.04歐陽陽理創(chuàng)編 歐陽陽理創(chuàng)編 2021.03.04歐陽陽理創(chuàng)編 歐陽陽理創(chuàng)編 2021.03.04目錄1緒論1換熱器的用途1換熱器的分類1管殼式換熱器的類型1管殼式換熱器結(jié)構(gòu)3板式換熱器的特點4板式換熱器的傳熱原理5本課題的研究內(nèi)容及意義7換熱器的發(fā)展趨勢72固定管板式換熱器的工藝計算9設計工藝條件9熱力計算9熱量平衡計算9工藝結(jié)構(gòu)尺寸10管徑和管內(nèi)流速10管程數(shù)和傳熱管數(shù)10平均傳熱溫差校正及殼程數(shù)10傳熱管排列和分程方法11殼體內(nèi)徑11折流板11接管12換熱器核算12熱流量核算1214換熱器內(nèi)流體的流動阻力即壓降計算14平均溫差143強度計算16管箱圓筒的結(jié)構(gòu)設計16筒體壁厚計算16管箱短節(jié)的計算16封頭16封頭選型17封頭厚度的計算17管板的結(jié)構(gòu)設計18管板厚度的計算18管板與殼體的連接18折流板的結(jié)構(gòu)設計19拉桿的結(jié)構(gòu)設計19拉桿的結(jié)構(gòu)形式19拉桿的數(shù)量和直徑20拉桿的布置20換熱管的結(jié)構(gòu)設計20換熱管的規(guī)格及尺寸20換熱管的排列圖21支座的結(jié)構(gòu)設計22雙頭螺柱的結(jié)構(gòu)設計23法蘭的選擇23墊片的選擇24進出口接管位置以及外伸長度25接管外伸長度25接管位置25結(jié) 論 27致謝282929緒論換熱器的用途換熱器是將熱流體的部分熱量傳遞給冷流體的設備，又稱熱交換器。換熱器的應用廣泛，日常生活中取暖用的暖氣散熱片、汽輪機裝置中的凝汽器和航天火箭上的油冷卻器等，都是換熱器。它還廣泛應用于化工、石油、動力和原子能等工業(yè)部門［1］。它的主要功能是保證工藝過程對介質(zhì)所要求的特定溫度，同時也是提高能源利用率的主要設備之一［2］。換熱器在節(jié)能技術(shù)改革中具有的作用表現(xiàn)在兩個方面：一是在生產(chǎn)工藝流程中使用著大量的換熱器的效率顯然可以減少能源的消耗；另一方面，用換熱器來回收工業(yè)余熱，廢熱，特別是低品位熱能的有效裝置，可以顯著提高設備的熱效率［3］。換熱器的分類換熱器的種類劃分方法很多，方法也各不相同。按其用途：可將換熱器分為加熱器、冷卻器、冷凝器、蒸發(fā)器、再沸器。按其傳熱方式和作用原理：可分為混合式換熱器、蓄熱式換熱器、間壁式換熱器等。其中間壁式換熱器為工業(yè)應用最為廣泛的一種換熱器。它按傳熱面形狀可分為管式換熱器、板面式換熱器、擴展表面換熱器等。這其中又以管殼式換熱器應用最為廣泛，它通過換熱管的管壁進行傳熱。具有結(jié)構(gòu)簡單牢固、制造簡便、使用材料范圍廣、可靠程度高等優(yōu)點，是目前應用最為廣泛的一種換熱器。管殼式換熱器的類型根據(jù)管殼式換熱器的結(jié)構(gòu)特點，常將其分為固定管板式、浮頭式、U型管式、填料函式、滑動管板式、雙管式［等。1）固定管板式換熱器固定管板式換熱器的典型結(jié)構(gòu)如下圖1-1所示。管束連接在管板上，管板與殼體焊接。其優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、能承受較高的壓力，造價低，管程清洗方便，管子損壞時易于堵塞或更換；缺點是當管束與殼體的壁溫或材料的線脹系數(shù)相差較大時，殼體與管束將會產(chǎn)生較大的熱應力。這種換熱器適用于殼測介質(zhì)清潔且不易結(jié)垢、并能進行清洗、管程與殼程兩側(cè)溫差不大或溫差較大但殼測壓力不高的場合［5］。圖1-1固定管板式換熱器結(jié)構(gòu)圖2)浮頭式換熱器浮頭式換熱器的典型結(jié)構(gòu)如下1-2所示。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，稱浮頭。浮頭由浮頭管板、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［6］。浮頭換熱器的特點是管間與管內(nèi)清洗方便，不會產(chǎn)生熱應力；但其結(jié)構(gòu)復雜，造價比固定管板式換熱器高，設備笨重，材料消耗大，且浮頭端小蓋在操作中無法檢驗，制造時對密封要求較高。適用于殼體與管束之間壁溫差較大或殼程介質(zhì)易結(jié)垢的場合。圖1-2浮頭式換熱器結(jié)構(gòu)圖3)U形管換熱器U形管式換熱器的典型結(jié)構(gòu)如下圖1-3所示。這種換熱器的結(jié)構(gòu)特點是，只有一塊管板，管束由多根U形管組成，管的兩端固定在同一根管板上管子可自由伸伸縮。當殼體與U形換熱管有溫差時，不會產(chǎn)生熱應力［7］。圖1-3U形管換熱器結(jié)構(gòu)圖由于彎管曲率半徑的限制，其換熱管排布較少管束最內(nèi)層管間距較大，管板的利用率較低，殼程流體易形成短路，對傳熱不利，當管子泄漏損壞時，只有管束外圍處的U形管才便于更換，內(nèi)層換熱管壞了不能更換，只能堵死，而且壞一根U形管相當于壞兩根管，報廢率較高。U形管結(jié)構(gòu)比較簡單、價格便宜、承壓能力強、殼壁溫差較大或殼程介質(zhì)易結(jié)垢需清洗、又不適宜采用浮頭式和固定管板式的場合。特別適用于管內(nèi)清潔而不易結(jié)垢的高溫、高壓、腐蝕性大的物料。4）填料函式換熱器填料函式換熱器的典型結(jié)構(gòu)如下圖1-4所示。這種換熱器的結(jié)構(gòu)特點與浮頭式換熱器相類似，浮頭部分露在殼體以外，在浮頭與殼體的滑動接觸面處采用填料函式密封結(jié)構(gòu)。由于采用填料函式密封結(jié)構(gòu)，使得管束在殼體軸向可自由伸縮，殼壁與管壁不會產(chǎn)生熱變形差，從而避免可熱應力。其結(jié)構(gòu)較浮頭式換熱器簡單，加工制造方便，節(jié)省材料，造價比較低廉，且管束從殼體內(nèi)可以抽出你，管內(nèi)，管間都能清洗，維修方便［8］。圖1-4填料函式換熱器結(jié)構(gòu)圖1.2.2管殼式換熱器結(jié)構(gòu)管殼式換熱器的主要零部件有殼體、接管、封頭、管板、換熱管、折流元件等，對于溫差較大的固定管板式換熱器，還應包括膨脹節(jié)。管殼式換熱器的結(jié)構(gòu)應該保證冷、熱兩種流體分走管程和殼程，同時還要承受一定溫度和壓力的能力［9］。(1)管板：管板是換熱器的重要元件，主要是用來連接換熱器，同時將管程和殼程分隔，避免冷熱流體相混合。當介質(zhì)無腐蝕或有輕微腐蝕時，一般采用碳素鋼、低合金鋼板或其鍛件制造。(2)管子與管板的連接：管子與管板的連接必須牢固，不泄漏。既要滿足其密封性能，又要有足夠的抗拉強度。其連接形式主要有強度脹接、強度焊接、脹焊結(jié)合等［10］。(3)管箱：其作用是把管道中來的流體均勻分布到各換熱管中，將換熱管內(nèi)流體匯集在一起送出換熱器［11］。(4)折流板和支承板：殼程內(nèi)側(cè)裝設折流板或支承板，折流板的作用是組殼間流道，使流體以適當?shù)牧魉贈_刷管束，提高傳熱系數(shù)，改善傳熱效果，以達到一定的傳熱強度。常用的折流板有弓形和圓環(huán)形兩種，弓形折流板又分為單弓形、雙弓形和三弓形［12］。(5)拉桿和定距管：折流板的安裝一般是用拉桿和定距管組合并與管板固在一起。拉桿與管板連接的一端可用焊接或螺紋連接，另一端也用焊接或螺紋固定。一般拉桿的直徑不得小于10mm、數(shù)量不得小于4根［13］。(6)管板與殼體的連接：其連接型式可分為不可拆式和可拆式。1.3板式換熱器的特點(板式換熱器與管殼式換熱器的比較)(1)傳熱系數(shù)高由于不同的波紋板相互倒置，構(gòu)成復雜的流道，使流體在波紋板間流道內(nèi)呈旋轉(zhuǎn)三維流動，能在較低的雷諾數(shù)(一般Re=50?200)下產(chǎn)生紊流，所以傳熱系數(shù)高，一般認為是管殼式的3?5倍。(2)占地面積小板式換熱器結(jié)構(gòu)緊湊，單位體積內(nèi)的換熱面積為管殼式的2~5倍，也不像管殼式那樣要預留抽出管束的檢修場所，因此實現(xiàn)同樣的換熱量，板式換熱器占地面積約為管殼式換熱器的1/5~1/10。(3)容易改變換熱面積或流程組合，只要增加或減少幾張板，即可達到增加或減少換熱面積的目的；改變板片排列或更換幾張板片，即可達到所要求的流程組合，適應新的換熱工況，而管殼式換熱器的傳熱面積幾乎不可能增加。(4)重量輕板式換熱器的板片厚度僅為0.4?0.8mm,而管殼式換熱器的換熱管的厚度為2.0?2.5mm,管殼式的殼體比板式換熱器的框架重得多，板式換熱器一般只有管殼式重量的1/5左右。(5)價格低采用相同材料,[14]在相同換熱面積下,板式換熱器價格比管殼式約低40%~60%。(6)制作方便板式換熱器的傳熱板是采用沖壓加工,標準化程度高,并可大批生產(chǎn),管殼式換熱器一般采用手工制作。(7)不易結(jié)垢由于內(nèi)部充分湍動,所以不易結(jié)垢,其結(jié)垢系數(shù)僅為管殼式換熱器的1/3~1/10。(8)容易清洗框架式板式換熱器只要松動壓緊螺栓,即可松開板束,卸下板片進行機械清洗,這對需要經(jīng)常清洗設備的換熱過程十分方便。(9)熱損失小板式換熱器只有傳熱板的外殼板暴露在大氣中，因此散熱損失可以忽略不計，也不需要保溫措施。而管殼式換熱器熱損失大，需要隔熱層。(10)對數(shù)平均溫差大，末端溫差小在管殼式換熱器中，兩種流體分別在管程和殼程內(nèi)流動，總體上是錯流流動，對數(shù)平均溫差修正系數(shù)小，而板式換熱器多是并流或逆流流動方式，其修正系數(shù)也通常在0.95左右，此外，冷、熱流體在板式換熱器內(nèi)的流動平行于換熱面、無旁流，因此使得板式換熱器的末端溫差小，對水換熱可低于1℃，而管殼式換熱器一般為5℃。(11)容量較小是管殼式換熱器的10%~20%。(12)單位長度的壓力損失大由于傳熱面之間的間隙較小，傳熱面上有凹凸，因此比傳統(tǒng)的光滑管的壓力損失大。(13)工作壓力不宜過大，介質(zhì)溫度不宜過高，有可能泄露板式換熱器采用密封墊密封，工作壓力一般不宜超過2.5MPa,介質(zhì)溫度應在低于250℃以下，否則有可能泄露。(14)易堵塞由于板片間通道很窄，一般只有2?5mm,當換熱介質(zhì)含有較大顆?；蚶w維物質(zhì)時，容易堵塞板間通道。1.4板式換熱器的傳熱原理傳熱，即熱量傳遞，是自然界中最普遍存在的物理現(xiàn)象，凡是有溫度差存在的物系之間，會導致熱量從高溫處向低溫處的傳熱過程，解決傳熱問題，都需要從總的傳熱速率方程出發(fā)，即：Q=KA△tm式中：Q—冷流體吸收或熱流體放出的熱流量，W；K一傳熱系數(shù)，W/(m2.0C)；A一傳熱面積，m2；△tm—平均傳熱溫差，0C。傳熱基本方式根據(jù)熱量傳遞機理的不同，傳熱基本方式有三種，即傳熱導、對流和輻射。（1）熱傳導：傳熱導又稱導熱，是指熱量從物體的高溫部分向同一物體的低溫部分、或者從一個與它直接接觸的低溫物體傳熱的過程。（2）對流傳熱：對流傳熱是依靠流體的宏觀位移，將熱量有一處帶到別一處的傳熱現(xiàn)象。在化工生產(chǎn)中的對流傳熱，往往是指流體與固體壁面直接接觸的熱量傳遞。（3）輻射傳熱：又稱為熱輻射，是指因熱的原因而產(chǎn)生的電磁波在空間的傳遞。物體將熱能變?yōu)檩椛淠?，以電磁波的形式在空中傳播，當遇到另一物體時，又被全部或部分吸收而變成熱能。作為換熱設備，我們主要關心的是熱傳導和對流傳熱。對流傳熱大多數(shù)是指流體與固體壁面之間的傳熱，其傳熱速率與流體性質(zhì)及邊界層的狀況密切相關。如圖在靠近避免處引起溫度的變化形成溫度邊界層。溫度差主要集中在層流底層中。假設流體與壁面的溫度差全部集中在厚度為51的有效膜內(nèi)，該膜既不是熱邊界層，也非流動邊界層，而是一集中了全部傳熱溫差并以導熱方式傳熱的虛擬膜。對流傳熱速率方程可用牛頓冷卻定律來描述，該定律是一個實驗定律：T-TwQ=aA(T-Tw)=一1一aA…etT—Twq=a(T-Tw)二-1 Ata-R對兩側(cè)流體，均可使用牛頓冷卻定律，即：Q=aA^T式中：Q---對流傳熱的熱流量，W；A———對流傳熱面積，m2；△T---壁面溫度與壁面法向上流體的平均溫度之差，K;a---比例系數(shù)，稱為表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)，W/(m2.K)。對流傳熱過程的計算，歸結(jié)為如何獲取a。a一般有實驗測定，采用科學的試驗方法。對流傳熱的分類：無相變化傳熱：強制對流、自然對流有相變化傳熱：蒸汽冷凝、液體沸騰無相變化時對流傳熱過程的因次分析利用因次分析的方法可獲得描述對流傳熱的幾個重要的特征數(shù)：N=史 lpu C日Ns=f(Re,P,G)P九(努賽爾數(shù))Re=甘匕=力本課題的研究內(nèi)容及意義本課題主要研究的是固定管板式換熱器，查閱換熱器相關標準，分析固定管板式各部分性能影響，并進行了換熱器的熱工計算、結(jié)構(gòu)計算和強度計算［15］。換熱器的應用廣泛，日常生活中取暖用的暖氣散熱片、汽輪機裝置中的凝汽器和航天火箭上的油冷卻器等，都是換熱器。它還廣泛應用于化工、石油、動力和原子能等工業(yè)部門。本文的研究結(jié)果對指導換熱器的規(guī)?；a(chǎn)，擴大其應用領域，以在廣泛范圍內(nèi)逐步取代進口同類材料，降低使用成本具有重要意義。近年來，隨著制造技術(shù)的進步，強化換熱元件的開發(fā)，使得新型高效換熱器的研究有了較大的發(fā)展，根據(jù)不同的工藝條件與工況設計制造了不同結(jié)構(gòu)形式的新型換熱器，也取得了較大的經(jīng)濟效益。故我們在選擇換熱設備時一定要根據(jù)不同的工藝、工況要求選擇。換熱器的作用可以是以熱量交換為目的。在即定的流體之間，在一定時間內(nèi)交換一定數(shù)量的熱量；也可以是以回收熱量為目的，用于余熱利用；也可以是以保證安全為目的，即防止溫度升高而引起壓力升高造成某些設備被破壞［16］。換熱器的發(fā)展趨勢二十世紀20年代出現(xiàn)板式換熱器，并應用于食品工業(yè)。以板代管制成的換熱器，結(jié)構(gòu)緊湊，傳熱效果好，因此陸續(xù)發(fā)展為多種形式。30年代初，瑞典首次制成螺旋板換熱器。接著英國用釬焊法制造出一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年代末，瑞典又制造出第一臺板殼式換熱器，用于紙漿工廠。在此期間，為了解決強腐蝕性介質(zhì)的換熱問題，人們對新型材料制成的換熱器開始注意。60年代左右，由于空間技術(shù)和尖端科學的迅速發(fā)展，迫切需要各種高效能緊湊型的換熱器，再加上沖壓、釬焊和密封等技術(shù)的發(fā)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發(fā)展和廣泛應用。此外，自60年代開始，為了適應高溫和高壓條件下的換熱和節(jié)能的需要，典型的管殼式換熱器也得到了進一步的發(fā)展。70年代中期，為了強化傳熱，在研究和發(fā)展熱管的基礎上又創(chuàng)制出熱管式換熱器。當前換熱器發(fā)展的基本趨勢是：繼續(xù)提高設備的傳熱效率，促進設備結(jié)構(gòu)的緊湊性，加強生產(chǎn)制造成本的標準系列化，并在廣泛的范圍內(nèi)繼續(xù)向大型化發(fā)展，并CDF(ComptationalFluidDynamics)模型化技術(shù)、強化傳熱技術(shù)及新型換熱器開發(fā)等形成一個高技術(shù)體系。換熱器相關技術(shù)的發(fā)展主要表現(xiàn)在以下幾發(fā)面：防腐技術(shù)，大型化與小型化并重，強化技術(shù)，抗振技術(shù)，防結(jié)垢技術(shù)，制造技術(shù)，研究手段。隨著工業(yè)中經(jīng)濟效益與社會環(huán)境保護的要求，制造水平的不斷提高，新能源的逐漸開發(fā)，研究手段的日益發(fā)展，各種新思路的與新結(jié)構(gòu)的涌現(xiàn)，換熱器將朝著更高效、經(jīng)濟、環(huán)保的方向發(fā)展［17］。2固定管板式換熱器的工藝計算

設計工藝條件熱水鍋爐的進出口溫度為95℃/70℃；熱水配水溫度為50℃，若市政上的水溫為30℃，生活熱水量為5噸/小時。要求高溫水和被加熱水經(jīng)過板式換熱器的壓降均不大于0.05MPa,設計壓力1.0MPa。熱力計算已知工藝參數(shù)1)管程—水定性溫度：*=&+12)/2=(95+75)/2=82.50C工作壓力：P<0.21MPa查《化工原理》上冊，附錄二粘度：日=0.345x10-3P/sv=0.355x10-6m2/s比熱容：Cp=4.196kJ/(kg?k)密度：P=970.17(kg/m3)導熱系數(shù)：九二0.67425W/(m-k)2)殼程—水定性溫度：*=&+12)/2=(30+50)/2=400C工作壓力：P<0.05MPa流量qm2=5000kg/h查《化工原理》上冊，附錄二粘度：日=0.6560x10-3Pa.sv=0.658x10-6m2/s比熱容：Cp=4.175kJ/(kg?k)密度：P=992.2(kg/m3)導熱系數(shù)：九=0.633W/(m-k)熱量計平衡算殼程：過熱冷卻部分的傳熱量Q=GQ=G-C-At=2P50003600x4.175x(50—30)=115.972kw管程：由QnGJCp't，得，被加熱水用量-1.105kg/-1.105kg/s-3978kg/hG- 二 iC-At4.196義（95—70）P工藝結(jié)構(gòu)尺寸管徑和管內(nèi)流速換熱管的規(guī)格包括管徑和管長，換熱管直徑越小，換熱器單位體積的換熱面積越大。因此，對于潔凈的流體管徑可取小些，但對于不潔凈或易結(jié)垢的流體，管徑應取得大些，以免堵塞。本設計選用①25x2.5較高級冷拔傳熱管（碳鋼），取管內(nèi)流速ui=1.0m/s管程數(shù)和傳熱管數(shù)根據(jù)傳熱管內(nèi)徑和流速確定單程傳熱管數(shù)［18］：q 1.105/970.17n v- 3.63仁4s巴d2u0.785x0.022x14i按單程管計算，所需的傳熱管長度為：A 376L-—一 11.97工12（m）兀dn 3.14x0.025x40s按單程管設計傳熱管過長，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=6m,則該換熱器的管程數(shù)為:12l6l6（管程）傳熱管總根數(shù)NT-4x2-8（根）平均傳熱溫差校正及殼程數(shù)平均溫差校正系數(shù)R-與-1.2550-30P-50—30-0.30895-30按單殼程，雙管程結(jié)構(gòu)，查得：w=0.92平均傳熱溫差：At=楞t'=0.92x42.45239.05(。C)mmm由于平均溫差校正系數(shù)大于0.8，同時殼程流體流量較大，故取單殼程合適。傳熱管排列和分程方法管子的排列方式有等邊三角形，正方形，轉(zhuǎn)角正方形三種。與正方形相比，等邊三角形排列比較僅湊，管外流體湍動程度高，表面?zhèn)鳠嵯?/p>