第四章 研究步骤、方法及设计产品的确定
管子材料、规格及管内水的流速选择
管子材料及规格选用碳Φ25*2.5的碳钢无缝钢管。
因为所选择的流速要使流体呈湍流状态，所以保证设备在较大的传热系数下进行热交换，所以选用管程内水的流速w2?1.5m/s。 管程所需流通截面
At?M2?0.02254m2?2w2（4-8）
每程管数
n?每根管长
4At?722?di'（4-9）
现取每根管长为6m
L?F?21.7?d0n
（4-10）
L则 （4-11） Zt??3.616?4l
所以选用两台<1-2>型浮头式换热器 管子排列
管子的排列方式常用友：等边三角形排列法（或称正六角形排列）、同
心圆排列法和正方形排列法，本次管子排列方式选为等边三角形。
按等边三角形排列时，流体流动方向与三角形的一条边垂直，最内侧六边形的边长等于S，通常在管板周边与六边形的边之间的六个弓形部分内部排列管子，但当层数a>6时，则在这些弓形部分也应排列管子，这时最外层管子的中心不应超出最大六边形的外接圆周。
由《热交换器原理与设计》中表2.3可知管中心距s=32mm 分程隔板槽处管中心距lE=44mm
平行于流向的管距sP?s?cos300?27.2mm 垂直于流向的管距sn?s?sin300?16mm
由《热交换器原理与设计》中的2.1.5节得出拉杆直径为16mm 作管子排列草图,如图4-1所示。
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燕山大学本科生毕业设计（论文）
图4-1 管子排列草图
由草图可知 六边形层数a=6。 一台管子数nt?144。
估计壳体直径在400~700mm之间，所以由《热交换器原理与设计》的表2.7可知一台拉杆数为4。
一台传热面积：F1''?nt?dl?67.82m2 两台传热面积：F''?2?F1''?135.64m2 管束中心至最外层管中心距离：0.226m 管束外缘直径DL?0.226?2?0.025?0.502m 壳体内径
DS?DL?2b3且b3?8mm，故
（4-12）
DS?0.502?2?0.008?0.518m （4-13）
按GB151-1999规定，取标准直径DN=0.6m 630?16mm的无缝钢管作为壳体。 长径比：
l/DS?6/0.6?10 合理
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第四章 研究步骤、方法及设计产品的确定
4.5 管程计算
管程接管直径
取标准无缝钢管 d2?140?6mm 管程雷诺数
管程换热系数
?2??d
2?0.023Re2Pr0.4
di4.6 壳程结构及壳程计算
折流板形式选为弓形
折流板缺口高度：h?0.25DSRe22?4205?0.15m 2折流板的圆心角为120° 折流板间距： 取0.3m 折流板数目：
折流板上管孔数：146个
折流板上管孔直径dH由GB151-1999查得为0.0254m 通过折流板上管子数为136个 折流板缺口处管子数为8l
根
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s（4-14）
（4-15）
（4-16）
（4-17）
（4-18）
?2??燕山大学本科生毕业设计（论文）
折流板直径由GB151-1999规定为：
折流板缺口面积：
错流区内管数占总管数的百分数：D
b
缺口处管子所占面积：
A?d20wt??
8nt1?Fc??0.01096m2流体在缺口处流通面积：
Ab?Awg?Awt?0.091m2流体在两折流板间错流流通截面积：
A??D? d0?DN?DL?s?d?c?lsL?s0????0.061m2
As?Ab?Ac?0.0745m2壳程接管直径：FAwg
c?d4M 11??w?0.083m
120
（4-19）
?（4-20） （4-21）
（4-221?）
（4-23）
（4-24）
（4-25）
（?4-26）
壳程流通截面积：0
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