化工机器课程设计说明
正三角形排列结构紧凑；正方形排列便于机械清洗。对于多管程换热器，常采用组合排列方式。每程内都采用正三角形排列，而在各程之间为了便于安装隔板，采用正方形排列方式。
管板的作用是将受热管束连接在一起，并将管程和壳程的流体分隔开来。管板与管子的连接可胀接或焊接。
1.3.5壳程结构与相关计算公式
介质流经传热管外面的通道部分称为壳程。 壳程内的结构，主要由折流板、支承板、纵向隔板、旁路挡板及缓冲板等元件组成。由于各种换热器的工艺性能、使用的场合不同，壳程内对各种元件的设置形式亦不同，以此来满足设计的要求。各元件在壳程的设置，按其不同的作用可分为两类：一类是为了壳侧介质对传热管最有效的流动，来提高换热设备的传热效果而设置的各种挡板，如折流板、纵向挡板。旁路挡板等；另一类是为了管束的安装及保护列管而设置的支承板、管束的导轨以及缓冲板等。
壳体是一个圆筒形的容器，壳壁上焊有接管，供壳程流体进人和排出之用。直径小于400mm的壳体通常用钢管制成，大于400mrn的可用钢板卷焊而成。壳体材料根据工作温度选择，有防腐要求时，大多考虑使用复合金属板。 介质在壳程的流动方式有多种型式，单壳程型式应用最为普遍。如壳侧传热膜系数远小于管侧，则可用纵向挡板分隔成双壳程型式。用两个换热器串联也可得到同样的效果。为降低壳程压降，可采用分流或错流等型式。 壳体内径D取决于传热管数N、排列方式和管心距t。计算式如下： 单管程
D=t(nc-1)+(2~3)d0 式中 t——管心距，mm；
d0——换热管外径，mm；
nc——横过管束中心线的管数，该值与管子排列方式有关。 正三角形排列： 正方形排列： 多管程
式中 N——排列管子数目； η——管板利用率。
正角形排列：2管程 η=0.7~0.85 >4管程 η=0.6~0.8 正方形排列：2管程 η=0.55~0.7 >4管程 η=0.45~0.65 壳体内径D的计算值最终应圆整到标准值。
在壳程管束中，一般都装有横向折流板，用以引导流体横向流过管束，增加
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流体速度，以增强传热；同时起支撑管束、防止管束振动和管子弯曲的作用。 折流板的型式有圆缺型、环盘型和孔流型等。
圆缺形折流板又称弓形折流板，是常用的折流板，有水平圆缺和垂直圆缺两种。切缺率(切掉圆弧的高度与壳内径之比)通常为20％~50％。垂直圆缺用于水平冷凝器、水平再沸器和含有悬浮固体粒子流体用的水平热交换器等。垂直圆缺时，不凝气不能在折流板顶部积存，而在冷凝器中，排水也不能在折流板底部积存。弓形折流板有单弓形和双弓形，双弓形折流板多用于大直径的换热器中。 折流板的间隔，在允许的压力损失范围内希望尽可能小。一般推荐折流板间隔最小值为壳内径的1/5或者不小于50 mm，最大值决定于支持管所必要的最大间隔。
壳程流体进出口的设计直接影响换热器的传热效率和换热管的寿命。当加热蒸汽或高速流体流入壳程时，对换热管会造成很大的冲刷，所以常将壳程接管在入口处加以扩大，即将接管做成喇叭形，以起缓冲的作用；或者在换热器进口处设置挡板。
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第二章 换热器设计方案的确定
2.1确定设计方案
1.选择换热器类型：浮头式换热器
2.流经的选择：煤油走壳程，循环水走管程 3.管程循环水流速取1.2m/s 4.材质：不锈钢 5.管径：φ25*2.5mm
2.2确定物性数据
定性温度：煤油T?
20℃?40℃140℃?40℃?30℃ ?90℃ 水t?22?c?825kg/m3煤油参数（90℃）
?c?7.05?10?4Pa?scpc?2.22kJ/kg?oC??
?c?0.14W/?m?oC?
??994(Kg/m3)水（30℃）
Cp?4.08(KJ/Kg?k)??0.626(w/m?k)??0.725?10?3(Pa?s)
2.3计算总传热系数
2.3.1热流量（对应煤油）
200000?1000 Q =q m 1c pc(T1-T2)=?2.22?(140?40)?5606060.6KJ/h?1557.2Kw
330?242.3.2平均传热温差：
?tm?(140?40)?(40?20)?49.71℃
(140?40)ln(40?20)2.3.3冷却水用量（忽略热损失） q m 2 =
Q5606060.6??68701.7kg/h?19.1kg/s Cp?t4.08?(40?20)8
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2.3.4总传热系数K（取流速u?1.4m/s)
（内径）...............di?0.020m（外径）...............d0?0.025m其中
（平均直径）.......dm?0.225m（换热器壁厚）...b?0.0025m管程：Re?du???0.02?1.2?994?32905 ?30.725?10?du?0.8Cp??n)()（其中被加热介质对流传热系数 ?i?0.023(di??n=0.4) 、）
‘
3?30.6260.84.08?10?0.725?10 ?0.023(32905)()0.4?5506(w/m2?℃）0.020.626
自选壳程传热系数范围为850~1700，煤油取?0?1000
（内侧）Rsi?0.000335(m2?℃/w)污垢热阻 2（外侧）Rs0?0.000161(m?℃/w)
K?1
d0d0bd01?Rsi??Rs0??ididi?dm?0?1
0.0250.0250.0025?0.0251?0.000335??0.000161?4194?0.020.0217.4?0.02251000?491.1(w/m2?℃）
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