空冷式換熱器設(shè)計計算案例 3 31.1.2管殼式換熱器中固定管板式換熱器的構(gòu)成 41.1.3固定管板式換熱器的設(shè)計任務(wù)書 41.1.1.1換熱器的設(shè)計題目 41.1.1.2換熱器的設(shè)計原始數(shù)據(jù) 41.2流程及方案的選擇說明 41.2.1管殼式換熱器類型的選擇 41.2.2兩種流體的管道和殼程確定 51.2.3固定管板式換熱器的流向選擇 5 1.2.5空氣和乙二醇水溶液的流速 6 61.1.2兩種流體的物理性質(zhì) 6 6 61.2流程及方案的選擇說明 6 6 7 7 71.2.5流速的選擇 71.3主體設(shè)備的工藝尺寸計算 7熱付荷 8熱筍失 8熱留量 空起用良 8品酒穿熱溫度差 8 9殼體內(nèi)徑 9 計算 1.1.8.1選擇法蘭的型式 1.1.8.2確定法蘭相關(guān)尺寸 1.1.8.3選用法蘭并確定其標(biāo)記 1.1.9.3選擇管法蘭 1.1.10選擇管箱 1.1.11支座的選用 1.1.12拉桿的選用和設(shè)置 1.1.12.1拉桿的選用 1.1.12.2拉桿的設(shè)置 1.1.13確定管板尺寸 1.1.14.1設(shè)備法蘭用墊片 傳熱總系數(shù)Kc為 1.4.5穿熱面肌于都 20 20 20 20 21 23 1.1.1概述主水槽內(nèi)實際斷面設(shè)計的流速一般采用0.81.2m/s。配水槽內(nèi)起始斷面設(shè)計流速采用1.1.2管殼式換熱器中固定管板式換熱器的構(gòu)成固定管板式換熱器由平蓋，管板，殼體，折流板，拉桿，定距管，法蘭，接管，管束，管箱等構(gòu)成。1.1.3固定管板式換熱器的設(shè)計任務(wù)書1.1.1.1換熱器的設(shè)計題目用空氣冷卻乙二醇水溶液的換熱器設(shè)計1)換熱器的工作介質(zhì)乙二醇水溶液和空氣2)乙二醇水溶液的物理性質(zhì)3)空氣的進(jìn)出口溫度進(jìn)口溫度：t?=25℃,出口溫度：t?=35℃,常壓。根據(jù)任務(wù)書內(nèi)容，我們需要使用25℃的空氣，用來冷卻55℃的乙二醇水溶液，經(jīng)過前面的分析，我們選擇用固定管板式換熱器來冷卻乙二醇水溶液。如圖1.1所1一折流擋板2一管束3一殼體4一封頭5—接管6一管板所以稱為殼程流體應(yīng)該說它是一種不易清洗產(chǎn)生殼體結(jié)垢、清潔的彈性流體。因為本次生產(chǎn)工藝流程設(shè)計中存在需要對乙二醇的水溶液與室內(nèi)空氣進(jìn)行傳熱計算時，發(fā)現(xiàn)其溫差小于50℃,所以該固定管板式換熱器不需要焊接膨脹節(jié)。空氣行走管道，乙二醇水溶液走殼程。1.2.3固定管板式換熱器的流向選擇在傳熱學(xué)的教材中，逆流和順流是兩種最常見的流向選擇，根據(jù)任務(wù)書的要求，你們是固定管板式換熱器的流向選擇為逆流傳熱。管徑：Φ19×2,①25×2.5,Φ38×2.5,①57×(2.5~3.5)等。管長：1.5m,2.0m,3m,4.5m,6.0m,9m。要求算出固定管板式換熱器換熱管數(shù)量，固定管板式換熱器程數(shù)，固定管板式換熱器換熱管長度，固定管板式換熱器換熱管排列方式等。1.1.2兩種流體的物理性質(zhì)1.1.2.1兩種流體的溫度空氣：乙二醇水溶液：1.1.2.2流體物性參數(shù)1)空氣(30℃):2)乙二醇水溶液(48.5℃):1.2流程及方案的選擇說明1.2.1列管式換熱器類型的選擇因為我們需要使用25℃的空氣冷卻55℃的乙二醇水溶液，初步確定選用固定管板式換熱器，如圖1.1所示。5圖1.1固定管板式換熱器為本次生產(chǎn)工藝流程設(shè)計中存在需要對醋酸乙二醇中的水溶液與室內(nèi)空氣平均進(jìn)行傳熱時其溫差溫度應(yīng)該規(guī)定是不得小于50℃,所以不需要焊接膨脹節(jié)。1.3主體設(shè)備的工藝尺寸計算1)空氣物性數(shù)據(jù)為：2)乙二醇水溶液物性數(shù)據(jù)為：λ?=0.522w/(m熱付荷式中：W.,Wh——冷、熱流體的質(zhì)量流量，kg/h;t?,t?——冷流體的進(jìn)、出口溫度，熱筍失這里取熱損失：η=0.00%。熱留量空起用良品酒穿熱溫度差按逆流計算：計算品酒穿熱溫度差，依下式得：則估算的穿熱面肌為：官井和關(guān)內(nèi)流蘇取管內(nèi)空氣流蘇：u=15.000m/s。依據(jù)下式確定換熱管的單詞灌輸：式中ns—單程管子數(shù)；d—傳熱管內(nèi)徑，mm;按但關(guān)城計算取管長L=6000mm,則管程數(shù)：Ap=0.083/6=1管程火榮貴計算：品酒穿熱溫度根據(jù)公式計算，根據(jù)單管程單殼程查傳熱溫差系數(shù)圖，得：ε△t=0.933品酒穿熱溫差：殼體內(nèi)徑該工藝采用單一的管程式結(jié)構(gòu)，其殼體的內(nèi)徑大小可以按照正三角形的順序進(jìn)行排列估算。穿熱官排列以及拍不：取中心距a=1.25do,則則各相鄰管的管心距為t=2S=44mm,管束的分割方法為每道467次。管道示意圖如下：圖1.2管子排列圖采用單弓形折流板，圓缺高度為殼體內(nèi)徑的1/4,則h為h=0.25D=0.25×800=20取折流板間距B=0.600m,這里取600mm。則折流板的數(shù)目為按照教材P129附表3-8,取公稱直徑DN=200mm可選接管的規(guī)格為φ219×6。選用鋼A?F板，鋼板標(biāo)準(zhǔn)GB3274式中δ+C?=δa,為設(shè)計厚度，可用下式計算其中：Pc——設(shè)計壓力，取1.6MPa2)查算：得[σ]=113MPa,Φ=0.85,C?=2mmδe=δp-C?-C?=10.5-0.選擇環(huán)熱氣的峰頭表3-1封頭JB/T4737-45型式公稱直徑曲面高度直邊高度內(nèi)表面積橢圓形圖3-3封頭的結(jié)構(gòu)示意圖1.1.8.2確定法蘭相關(guān)尺寸查閱，得法蘭相關(guān)尺寸如下表：表3-2甲型平焊容器法蘭公稱直徑法蘭螺栓Dδd規(guī)格數(shù)量1.1.8.3選用法蘭并確定其標(biāo)記選擇甲型平焊容器法蘭為宜。結(jié)構(gòu)如圖圖-2法蘭可選取接管φ133×4mm,長150mm,兩個表3-3鋼制管法蘭(HGJ45-91)公稱直管子外連接尺寸?螺栓柱?內(nèi)徑外徑螺栓孔?中心圓?直徑K?螺栓孔e螺栓孔e?螺栓長度?螺柱長度圖3-3管法蘭查閱《選擇封頭管箱，材料為A?F鋼，其簡圖如下所示：厚度厚度二圖3-5鞍式支座表5-4鞍式支座Dg500AJB1167-73公稱直徑允許負(fù)荷?重量(kg)1.1.12.1拉桿的選用查閱《化工過程和設(shè)備設(shè)計》第15頁表可知：拉桿直徑?拉桿螺紋?公稱直徑?1.1.12.2拉桿的設(shè)置折流板折流板圖3-6拉桿1.1.13確定管板尺寸管板選用的材料為16Mn,管板厚度為30mm,質(zhì)量為59.6kg。K長K長公稱直徑Dge墊片內(nèi)徑d?公稱壓力F(m2)?墊片外徑D<?圖3-8設(shè)備法蘭用墊片長表1.7管法蘭用墊片長法蘭公稱壓力Mpa?介質(zhì)溫度?墊片名稱?橡膠墊片?橡膠板?光滑橡膠墊片?橡膠板?傳熱總系數(shù)Kc為1算得Kc=569.028W/(m2.K)傳熱面積裕度在10%~30%之間，能夠完成。Ah=Nπd?l=467×π×0.025×6=220.069m2Ac=Nπdl=467×π×0.020×6=176.055m2穿熱管壁溫T殼體壁溫t1.5環(huán)熱氣內(nèi)流體的劉東阻力△P=(3262805.966+2065315.880)×1×1×1.15+1032657.940×1=7159998.063Pa式中：Ns=1,Fs=1.15式中F=0.5,NB=8S?=B(D-NTcd。)=0.600×(0.80△P=(4190.031+779.739)×1×1.15=5715.231.6環(huán)熱氣的主要結(jié)構(gòu)尺寸和計算結(jié)果表1.8計算結(jié)果管程(空氣)?殼程(乙二醇水溶液)?流率/(kg/h)進(jìn)/出口溫度/°℃?壓力/MPa?←定性溫度/℃?30?48.5?物性侖物性侖密度/(kg/m2)?定壓比熱容[kJ/(kg:K)]普朗特系數(shù)?←固定管板式?設(shè)設(shè)殼程數(shù)?1?←備機(jī)管徑/mme備機(jī)管心距/mm?32?構(gòu)參數(shù)t管長/mme構(gòu)參數(shù)t管子排列?正三角形←管數(shù)目/根傳熱面積/m2?管程數(shù)?材質(zhì)?碳鋼管?主要計算結(jié)果流速/(m/s)?←表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)[(W(m2·K)]←污垢熱阻/(m2·K/W)←熱流量/kWe傳熱溫差/K?傳熱系數(shù)/[(W(m2-K)]裕度/%?←圖3-9流程示意圖Po=101.32