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1、化工原理課程設(shè)計(jì),換熱器的設(shè)計(jì),換熱器， 在不同溫度的流體間傳遞熱能的裝置稱為換熱器。 在化工、石油、動(dòng)力、制冷、食品等行業(yè)中廣泛使用各種換熱器，且它們是上述行業(yè)的通用設(shè)備，占有十分重要的地位。,列管式換熱器的設(shè)計(jì),1、熱力設(shè)計(jì) 2、流動(dòng)設(shè)計(jì) 3、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 4、強(qiáng)度設(shè)計(jì),,熱力設(shè)計(jì),根據(jù)使用單位提出的基本要求，合理地選擇運(yùn)行參數(shù)，并進(jìn)行傳熱計(jì)算。 計(jì)算出總傳熱系數(shù)、傳熱面積,流動(dòng)設(shè)計(jì),計(jì)算壓降，為換熱器的輔助設(shè)備提供選擇參數(shù),結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),根據(jù)傳熱面積的大小計(jì)算其主要零部件的尺寸,強(qiáng)度設(shè)計(jì),應(yīng)力計(jì)算?？紤]換熱器的受力情況，特別是在高溫高壓下?lián)Q熱器的受壓部件應(yīng)按照國家壓力容器的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)。,列管式換熱
2、器的工藝設(shè)計(jì),1、根據(jù)換熱任務(wù)和有關(guān)要求確定設(shè)計(jì)方案 2、初步確定換熱器的結(jié)構(gòu)和尺寸 3、核算換熱器的傳熱面積和流體阻力 4、確定換熱器的工藝結(jié)構(gòu),設(shè)計(jì)方案的設(shè)計(jì),1、換熱器類型的選擇 固定管板式換熱器 浮頭式換熱器 U型管換熱器 填料函式換熱器,2、流動(dòng)空間的選擇,原則 （1）傳熱系數(shù)較小的一個(gè)，應(yīng)流動(dòng)空間較 大，使傳熱面兩側(cè)的傳熱系數(shù)接近 （2）換熱器減少熱損失 （3）管、殼程的決定應(yīng)做到便于除垢和修理，以保證運(yùn)行的可靠性 （4）應(yīng)減小管子和殼體因受熱不同而產(chǎn)生的熱應(yīng)力。從這個(gè)角度來講，順流式就優(yōu)于逆流式,（5）對于有毒的介質(zhì)或氣相介質(zhì)，必使其不泄露，應(yīng)特別注意其密封性，密封不僅要可靠，而
3、且應(yīng)要求方便及簡潔 （6）應(yīng)盡量避免采用貴金屬，以降低成本,流動(dòng)空間選擇的具體措施,（1）宜于通入管內(nèi)空間的流體 不清潔的流體 體積小的流體 有壓力的流體 腐蝕性強(qiáng)的流體 與外界溫差大的流體,（2）宜于通入管間空間的流體,當(dāng)兩流體溫度相差較大時(shí)，值大的流體走管間 若兩個(gè)流體給熱性能相差較大時(shí)，值小的流體走管間 飽和蒸汽走管間 黏度大的流體走管間 泄露后危險(xiǎn)性大的流體走管間,3、流速的確定,換熱器常用流速的范圍,列管式換熱器易燃、易爆液體和氣體允許的安全流速,材質(zhì)的選擇,1.碳鋼 2.不銹鋼,換熱管布置和排列間距,常用換熱管規(guī)格有192mm, 252mm(不銹鋼）, 252.5mm（碳鋼）,
4、排列方式：正方形直列 正方形錯(cuò)列 三角形直列 三角形錯(cuò)列 同心圓排列,圖形表示,管板,管板的作用是將受熱管束連接在一起，并將管程和殼程的流體分隔開來。 管板與管子的連接可脹接或焊接 管板與殼體的連接有可拆連接和不可拆連接兩種。,封頭和管箱,封頭和管箱位于殼體兩端，其作用是控制及分配管程流體。,殼體,殼體是一個(gè)圓筒形的容器，殼壁上焊有接管，供殼程流體進(jìn)入和排除之用。直徑小于400mm的殼體通常用鋼管制成，大于400mm的可用鋼板卷焊而成。殼體材料根據(jù)工作溫度選擇，有防腐要求時(shí)，大多考慮使用復(fù)合金屬板。,殼體內(nèi)徑的計(jì)算,單程管： t是管心距，mm do換熱管外徑，mm nc橫過管
5、束中心線的管數(shù)，該值與管子排列方式有關(guān) 正三角形排列： 正方形排列：,多管程排列,N---排列管子數(shù)目 ----管板利用率（正三角形排列2管程：0.7-0.85； 4管程：0.6-0.8 正方形：2管程：0.55-0.7 ; 4管程：0.45-0.65,設(shè)計(jì)示例,年處理量：6000kg/h， 煤油從14040 循環(huán)水入口溫度：30 40 煤油壓力：0.3MPa 循環(huán)水壓力：0.4MPa,1.選擇換熱器類型,考慮季節(jié)操作，選用帶有膨脹節(jié)的固定管板式換熱器。,2.流動(dòng)空間及流速的確定,由于循環(huán)冷卻水較易結(jié)垢
6、，為便于水垢清洗，應(yīng)使循環(huán)水走管程，油走殼程，選用252.5的碳鋼管，管內(nèi)流速取0.5m/s。,確定物性數(shù)據(jù),殼程油的定性溫度為： T90 管程流體的定性溫度為： t35 ,根據(jù)定性溫度查處煤油和水物性,密度 定壓必?zé)崛?導(dǎo)熱系數(shù) 粘度,計(jì)算總傳熱系數(shù),工藝結(jié)構(gòu)尺寸,1.管徑和管內(nèi)流速： 選用252.5傳熱管（碳鋼），取管內(nèi)流速0.5m/s 2.管程數(shù)和傳熱管數(shù) 單程傳熱管數(shù)：,按單管程設(shè)計(jì)，所需的傳熱管長度為：,現(xiàn)取傳熱管長為6m，,則管程數(shù)： 總管數(shù)582116,換熱器核算,1.熱量衡算 由于采用圓缺形折流板，可采用克恩公式,當(dāng)量直徑，若是正三角形排列,殼體流通截面積,殼程流速及雷諾數(shù)為,
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