《熱交換原理與設(shè)計(jì)第2章 管殼式熱交換器》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《熱交換原理與設(shè)計(jì)第2章 管殼式熱交換器（108頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、2 管殼式熱交換器國(guó)家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局發(fā)布：國(guó)家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局發(fā)布：管殼式換熱器標(biāo)準(zhǔn)管殼式換熱器標(biāo)準(zhǔn)GB1511999（1999-02-26發(fā)布發(fā)布2000-01-01實(shí)施）實(shí)施）2.1.1類型和標(biāo)準(zhǔn)類型和標(biāo)準(zhǔn)2.1 管殼式熱交換器的類型、標(biāo)準(zhǔn)與結(jié)構(gòu)固定管板式：固定管板式：將管子兩端固定在位于殼體兩端的固定管板上，將管子兩端固定在位于殼體兩端的固定管板上， 管板與殼體固定在一起。管板與殼體固定在一起。優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造成本低，規(guī)格范圍廣，工程中應(yīng)用廣泛。優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造成本低，規(guī)格范圍廣，工程中應(yīng)用廣泛。缺點(diǎn)：殼側(cè)不便清洗，只能采用化學(xué)方法清洗，檢修困難，對(duì)較臟缺點(diǎn)：殼側(cè)不便清洗，只能采用

2、化學(xué)方法清洗，檢修困難，對(duì)較臟 或有腐蝕性介質(zhì)不能走殼程。當(dāng)殼體與換熱管溫差很大時(shí)，或有腐蝕性介質(zhì)不能走殼程。當(dāng)殼體與換熱管溫差很大時(shí)， 可設(shè)置單波或多波膨脹節(jié)減小溫差應(yīng)力?？稍O(shè)置單波或多波膨脹節(jié)減小溫差應(yīng)力。 管殼式換熱器結(jié)構(gòu)名稱管殼式換熱器結(jié)構(gòu)名稱單程管殼式換熱器單程管殼式換熱器1外殼，外殼，2管束，管束，3、4接管，接管，5封頭封頭6管板，管板，7折流板折流板管子兩端固定在管板上，管束與管板再封裝管子兩端固定在管板上，管束與管板再封裝在外殼內(nèi)。兩種流體分在外殼內(nèi)。兩種流體分管程管程和和殼程。殼程。outBT,side) (shell ,inBTside) (tube ,inAToutAT

3、,U U形管式：形管式：將換熱管彎成將換熱管彎成U形，管子兩端固定在同一塊形，管子兩端固定在同一塊 管板上，彎曲端不加固定。管板上，彎曲端不加固定。 換熱管可以自由伸縮，所以殼體與換熱管無(wú)溫差應(yīng)力。換熱管可以自由伸縮，所以殼體與換熱管無(wú)溫差應(yīng)力。 只有一塊管板，結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，管束可從殼體內(nèi)抽出，殼只有一塊管板，結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，管束可從殼體內(nèi)抽出，殼側(cè)便于清洗，但管內(nèi)清洗困難，管內(nèi)介質(zhì)必須清潔且不易側(cè)便于清洗，但管內(nèi)清洗困難，管內(nèi)介質(zhì)必須清潔且不易結(jié)垢。結(jié)垢。 殼程可設(shè)置縱向隔板，將殼程分為兩程。殼程可設(shè)置縱向隔板，將殼程分為兩程。浮頭式：浮頭式：一端管板與殼體固定，另一端管板可以在殼體內(nèi)自由浮動(dòng)。一

4、端管板與殼體固定，另一端管板可以在殼體內(nèi)自由浮動(dòng)。優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：1.殼體和管束熱變形自由，不產(chǎn)生熱應(yīng)力。殼體和管束熱變形自由，不產(chǎn)生熱應(yīng)力。2.管束可從殼體中抽出，便于殼程的檢修和清洗。管束可從殼體中抽出，便于殼程的檢修和清洗。缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：1.結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價(jià)高。結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價(jià)高。2.需增加內(nèi)浮頭及相關(guān)連接件以保證密封，如果內(nèi)浮頭連接需增加內(nèi)浮頭及相關(guān)連接件以保證密封，如果內(nèi)浮頭連接處泄漏將無(wú)法發(fā)現(xiàn)，所以應(yīng)嚴(yán)格保證其密封性能。處泄漏將無(wú)法發(fā)現(xiàn)，所以應(yīng)嚴(yán)格保證其密封性能。適用：適用：管殼間溫差大，殼程介質(zhì)腐蝕性強(qiáng)、易結(jié)垢的情況。管殼間溫差大，殼程介質(zhì)腐蝕性強(qiáng)、易結(jié)垢的情況。填料函式：填料函式： 一端

5、管板固定，另一端管板在填料函中滑動(dòng)。一端管板固定，另一端管板在填料函中滑動(dòng)。 將浮頭露在殼體外面的浮頭式換熱器，將浮頭露在殼體外面的浮頭式換熱器， 又稱外浮頭式換熱器。又稱外浮頭式換熱器。 填料密封處容易泄露，不宜用于易揮發(fā)、易燃、易爆、填料密封處容易泄露，不宜用于易揮發(fā)、易燃、易爆、 有毒和高壓的流體有毒和高壓的流體。且制造復(fù)雜，安置不便。且制造復(fù)雜，安置不便。主要部件的分類及代號(hào)主要部件的分類及代號(hào)主要部件的分類及代號(hào)主要部件的分類及代號(hào)(a)等邊三角形法；等邊三角形法；(b)同心圓法；同心圓法；(c)正方形法正方形法 圖2.7 管子在管排上的排列2.1.2管子在管板上的固定與排列管子在管

6、板上的固定與排列換熱管外徑換熱管外徑10 12 14 16 19 20 22 25 30 32 35 38 45 50 55 57換熱管中心換熱管中心距距s131416 19 22 25 26 28 32 38 40 44 48 57 64 70 72分程隔板槽兩分程隔板槽兩側(cè)相鄰管中心側(cè)相鄰管中心距距l(xiāng)E28 30 32 35 38 40 42 44 50 52 56 60 68 76 78 80表表2.3換熱管中心距換熱管中心距mm浮頭式：DL=Di 2(b1+b2+b)固定管板式、U型管式：DL=Di2b3b3=0.25d；且10mm布管限定圓管板與殼體的連接2.1.3管板管板換熱管外換

7、熱管外徑徑d02525d05050管板最小管板最小厚度厚度min用于易燃易爆用于易燃易爆有毒介質(zhì)等嚴(yán)有毒介質(zhì)等嚴(yán)格場(chǎng)合格場(chǎng)合 d0用于無(wú)害介質(zhì)用于無(wú)害介質(zhì)的一般場(chǎng)合的一般場(chǎng)合0.75d00.70d00.65d0表 2.4 管板最小厚度 mm程程數(shù)數(shù)24(平行平行)4(丁字形丁字形)6分分程程圖圖流口流口體端體端進(jìn)隔進(jìn)隔出出板板另另一一隔端隔端板板分程隔板分程隔板2.1.5縱向隔板、折流板和支持板縱向隔板、折流板和支持板為提高流體流速和湍流程度，強(qiáng)化殼程流體為提高流體流速和湍流程度，強(qiáng)化殼程流體傳熱，在殼程常裝設(shè)縱向隔板或折流板。傳熱，在殼程常裝設(shè)縱向隔板或折流板。折流板除使流體橫過(guò)管束流動(dòng)外，

8、還有支撐折流板除使流體橫過(guò)管束流動(dòng)外，還有支撐管束、防止管束振動(dòng)和彎曲的作用。管束、防止管束振動(dòng)和彎曲的作用。折流板常用形式有：弓形、盤(pán)環(huán)形折流板常用形式有：弓形、盤(pán)環(huán)形(或稱圓或稱圓盤(pán)圓環(huán)形盤(pán)圓環(huán)形)。弓形折流板有。弓形折流板有單弓形、雙弓形和三弓形三種。單弓形、雙弓形和三弓形三種。弓形弓形圓盤(pán)形圓盤(pán)形管板管板折流板折流板單殼程水平圓缺形折流板管殼式換熱器流體在殼內(nèi)的流動(dòng)單殼程水平圓缺形折流板管殼式換熱器流體在殼內(nèi)的流動(dòng)管板管板圓盤(pán)形折流板圓盤(pán)形折流板單殼程圓盤(pán)形折流板管殼式換熱器流體在殼內(nèi)的流動(dòng)單殼程圓盤(pán)形折流板管殼式換熱器流體在殼內(nèi)的流動(dòng)(b)缺口左右交替排列缺口左右交替排列圖圖2.17

9、弓形折流板的排列弓形折流板的排列圖圖2.18缺口高度及板間距對(duì)流動(dòng)的影響缺口高度及板間距對(duì)流動(dòng)的影響(a)缺口高度過(guò)小，板間距過(guò)大缺口高度過(guò)小，板間距過(guò)大(c)缺口高度過(guò)大，板間距過(guò)小缺口高度過(guò)大，板間距過(guò)小換熱管外徑換熱管外徑1014192532384557最大無(wú)支持跨距最大無(wú)支持跨距8001100 1500 1900 2200 2500 2800 3200表表2.5折流板最大間距折流板最大間距(b)正常正常(a)缺口上下交替排列缺口上下交替排列(a)(c)圖圖2.20折流板的安裝和固定折流板的安裝和固定2.1.6擋管和旁路擋板擋管和旁路擋板浮頭式熱交換器中，由于安裝浮頭法蘭需要，圓筒內(nèi)有一

10、浮頭式熱交換器中，由于安裝浮頭法蘭需要，圓筒內(nèi)有一圈較大沒(méi)有排列管子的間隙，使部分流體由此間隙短路，使圈較大沒(méi)有排列管子的間隙，使部分流體由此間隙短路，使主流速度及換熱系數(shù)下降。而旁路流體未經(jīng)換熱就達(dá)出口，主流速度及換熱系數(shù)下降。而旁路流體未經(jīng)換熱就達(dá)出口，與主流混合必使流體出口溫度達(dá)不到預(yù)期數(shù)值。擋管和旁路與主流混合必使流體出口溫度達(dá)不到預(yù)期數(shù)值。擋管和旁路擋板就是為了防止流體短路而設(shè)立的構(gòu)件。擋板就是為了防止流體短路而設(shè)立的構(gòu)件。擋管是兩端堵死的管子，安置在相應(yīng)于分程隔板槽后面的擋管是兩端堵死的管子，安置在相應(yīng)于分程隔板槽后面的位置上，每根擋管占據(jù)一根換熱管的位置，但不穿過(guò)管板，位置上，每

11、根擋管占據(jù)一根換熱管的位置，但不穿過(guò)管板，用點(diǎn)焊的方法固定于折流板上。通常每隔用點(diǎn)焊的方法固定于折流板上。通常每隔34排管子安排一排管子安排一根擋管，但不應(yīng)設(shè)置在折流板缺口處，也可用帶定距管的拉根擋管，但不應(yīng)設(shè)置在折流板缺口處，也可用帶定距管的拉桿來(lái)代替擋管。桿來(lái)代替擋管。旁路擋板可減小管束外環(huán)間隙的短路，用它增加阻力，迫旁路擋板可減小管束外環(huán)間隙的短路，用它增加阻力，迫使大部分流體通過(guò)管束進(jìn)行熱交換。其厚度一般與折流板厚使大部分流體通過(guò)管束進(jìn)行熱交換。其厚度一般與折流板厚度相同，將它嵌入折流板槽內(nèi)，并點(diǎn)焊在每塊折流板上。度相同，將它嵌入折流板槽內(nèi)，并點(diǎn)焊在每塊折流板上。圖圖2.21旁路擋板旁

12、路擋板圖圖2.22旁路擋板和擋管旁路擋板和擋管2.1.7防沖板和導(dǎo)流筒防沖板和導(dǎo)流筒當(dāng)管程采用軸向入口或換熱管內(nèi)流速超過(guò)當(dāng)管程采用軸向入口或換熱管內(nèi)流速超過(guò)3m/s，應(yīng)設(shè)置，應(yīng)設(shè)置防沖板，以減少流體分布不均和對(duì)換熱管端的沖蝕。防沖板，以減少流體分布不均和對(duì)換熱管端的沖蝕。防沖板結(jié)構(gòu)尺寸防沖板結(jié)構(gòu)尺寸v防沖板外表面到殼體內(nèi)壁的距離不小于接管內(nèi)徑的防沖板外表面到殼體內(nèi)壁的距離不小于接管內(nèi)徑的1/4，其通道流通面積須大于接管流通面積；，其通道流通面積須大于接管流通面積；v防沖板的直徑或邊長(zhǎng)，應(yīng)大于接管外徑防沖板的直徑或邊長(zhǎng)，應(yīng)大于接管外徑50mm；v防沖板最小厚度：碳鋼為防沖板最小厚度：碳鋼為4.5

13、mm，不銹鋼為，不銹鋼為3mm。防沖板固定形式防沖板固定形式v防沖板的兩側(cè)焊在定距管或接桿上，也可同時(shí)焊在防沖板的兩側(cè)焊在定距管或接桿上，也可同時(shí)焊在靠近管板的第一塊折流板上；靠近管板的第一塊折流板上；v防沖板焊在圓筒上；防沖板焊在圓筒上；v用用U形螺栓將防沖板固定在換熱管上（不允許防沖板形螺栓將防沖板固定在換熱管上（不允許防沖板焊在換熱管上）。焊在換熱管上）。圖圖2.23防沖板的形式防沖板的形式a)內(nèi)導(dǎo)流筒內(nèi)導(dǎo)流筒b)外導(dǎo)流筒外導(dǎo)流筒圖圖2.24導(dǎo)流筒的結(jié)構(gòu)導(dǎo)流筒的結(jié)構(gòu)導(dǎo)流筒導(dǎo)流筒v在立式換熱器殼程中，為使氣、液介質(zhì)更均勻地流入管間，在立式換熱器殼程中，為使氣、液介質(zhì)更均勻地流入管間，防止流

14、體對(duì)進(jìn)口處管束段的沖刷，而采用導(dǎo)流筒結(jié)構(gòu)。防止流體對(duì)進(jìn)口處管束段的沖刷，而采用導(dǎo)流筒結(jié)構(gòu)。v導(dǎo)流筒有內(nèi)導(dǎo)流筒與外導(dǎo)流筒兩種形式。內(nèi)導(dǎo)流筒的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)導(dǎo)流筒有內(nèi)導(dǎo)流筒與外導(dǎo)流筒兩種形式。內(nèi)導(dǎo)流筒的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造方便，但它占據(jù)殼程空間，而使布管數(shù)相應(yīng)減少。單、制造方便，但它占據(jù)殼程空間，而使布管數(shù)相應(yīng)減少。外導(dǎo)流筒是在進(jìn)口處采用擴(kuò)大環(huán)形通道，考慮到環(huán)形通道進(jìn)外導(dǎo)流筒是在進(jìn)口處采用擴(kuò)大環(huán)形通道，考慮到環(huán)形通道進(jìn)口處的線速度較高，為保證氣體沿圓周方向均勻的進(jìn)入，導(dǎo)口處的線速度較高，為保證氣體沿圓周方向均勻的進(jìn)入，導(dǎo)流筒應(yīng)做成斜口形。流筒應(yīng)做成斜口形。v1.內(nèi)導(dǎo)流筒內(nèi)導(dǎo)流筒導(dǎo)流筒外表面到殼體圓筒內(nèi)壁的距離宜

15、不小于導(dǎo)流筒外表面到殼體圓筒內(nèi)壁的距離宜不小于接管外徑的接管外徑的1/3。導(dǎo)流筒端部至管板的距離，應(yīng)使該處的流通。導(dǎo)流筒端部至管板的距離，應(yīng)使該處的流通面積不小于導(dǎo)流筒的處側(cè)流通面積。面積不小于導(dǎo)流筒的處側(cè)流通面積。v2.外導(dǎo)流筒外導(dǎo)流筒內(nèi)襯筒表面到外導(dǎo)流筒的內(nèi)表面間距為：內(nèi)襯筒表面到外導(dǎo)流筒的內(nèi)表面間距為：接管外徑接管外徑d200mm時(shí)，間距不小于時(shí)，間距不小于50mm；接管外徑接管外徑d200mm時(shí)，間距不小于時(shí)，間距不小于75mm；立式外導(dǎo)流換熱器，應(yīng)在內(nèi)襯筒下端開(kāi)淚孔。立式外導(dǎo)流換熱器，應(yīng)在內(nèi)襯筒下端開(kāi)淚孔。拉桿的布置拉桿的布置v拉桿應(yīng)盡量均勻布置在管束的外邊緣。對(duì)大直徑換熱拉桿應(yīng)盡量

16、均勻布置在管束的外邊緣。對(duì)大直徑換熱器，在布管區(qū)內(nèi)或靠近折流板缺口處應(yīng)布置適當(dāng)數(shù)量器，在布管區(qū)內(nèi)或靠近折流板缺口處應(yīng)布置適當(dāng)數(shù)量的拉桿，任何折流板應(yīng)不少于的拉桿，任何折流板應(yīng)不少于3個(gè)支承點(diǎn)。個(gè)支承點(diǎn)。v拉桿布置應(yīng)根據(jù)折流板缺口位置及折流板缺口與殼程拉桿布置應(yīng)根據(jù)折流板缺口位置及折流板缺口與殼程進(jìn)出管的相對(duì)位置定。進(jìn)出管的相對(duì)位置定。設(shè)計(jì)中注意事項(xiàng)設(shè)計(jì)中注意事項(xiàng)v設(shè)置排氣孔和排液孔，注意排氣孔和排液孔與管板連設(shè)置排氣孔和排液孔，注意排氣孔和排液孔與管板連接螺栓的位置，不要影響螺栓的拆卸；接螺栓的位置，不要影響螺栓的拆卸；v注意折流板缺口與進(jìn)出管的相對(duì)位置，缺口應(yīng)與進(jìn)出注意折流板缺口與進(jìn)出管的相

17、對(duì)位置，缺口應(yīng)與進(jìn)出管垂直；管垂直；v注意管殼層試驗(yàn)壓力的確定；注意管殼層試驗(yàn)壓力的確定；v對(duì)多管程，注意分程隔板的設(shè)置與密封面的關(guān)系；對(duì)多管程，注意分程隔板的設(shè)置與密封面的關(guān)系；v注意考慮防沖板和膨脹節(jié)的設(shè)置。注意考慮防沖板和膨脹節(jié)的設(shè)置。2.2管殼式熱交換器的結(jié)構(gòu)計(jì)算管殼式熱交換器的結(jié)構(gòu)計(jì)算在熱交換器設(shè)計(jì)中，完成傳熱計(jì)算之后，在熱交換器設(shè)計(jì)中，完成傳熱計(jì)算之后，接著就應(yīng)進(jìn)行結(jié)構(gòu)計(jì)算。接著就應(yīng)進(jìn)行結(jié)構(gòu)計(jì)算。結(jié)構(gòu)計(jì)算的任務(wù)在于確定設(shè)備的主要尺寸，結(jié)構(gòu)計(jì)算的任務(wù)在于確定設(shè)備的主要尺寸，對(duì)于管殼式熱交換器包括下列各項(xiàng)：對(duì)于管殼式熱交換器包括下列各項(xiàng)：計(jì)算管程流通截面積，包括確定管子尺寸、計(jì)算管程流

18、通截面積，包括確定管子尺寸、數(shù)目及程數(shù)，并選擇管子的排列方式；數(shù)目及程數(shù)，并選擇管子的排列方式；確定殼體直徑；確定殼體直徑；計(jì)算殼程流通截面積；計(jì)算殼程流通截面積；計(jì)算進(jìn)出口連接管尺寸。計(jì)算進(jìn)出口連接管尺寸。2.2.1管程流通截面積的計(jì)算管程流通截面積的計(jì)算連續(xù)性方程，單管程的流通截面積為：連續(xù)性方程，單管程的流通截面積為： At = Mt /t wtm2(2.4)式中：式中：At管程流通截面積，管程流通截面積，m2； Mt管程流體的質(zhì)量流量，管程流體的質(zhì)量流量，kg/s； t管程流體的密度，管程流體的密度，kg/m3； wt管程流體的流速，管程流體的流速，m/s。為保證上述流量和流速，則所需

19、管數(shù)為保證上述流量和流速，則所需管數(shù)n 為：為： n=4At/di2 (2.5)式中式中di管子內(nèi)徑，管子內(nèi)徑，m。滿足傳熱面積滿足傳熱面積F，每根管子的長(zhǎng)度，每根管子的長(zhǎng)度L 應(yīng)為：應(yīng)為： L =F/(dn)m(2.6)式中式中d 為管子的計(jì)算直徑，為管子的計(jì)算直徑，m一般情況下，一般情況下，d 取換熱系數(shù)小的那一側(cè)取換熱系數(shù)小的那一側(cè)目前所采用的換熱管目前所采用的換熱管“長(zhǎng)徑比長(zhǎng)徑比”，一般在，一般在425之間，通常為之間，通常為610。GB1511999推薦的換熱管推薦的換熱管長(zhǎng)度采用：長(zhǎng)度采用：1.0、1.5、2.0、2.5、3.0、4.5、6.0、7.5、9.0、12.0m等。等。

20、管長(zhǎng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)，就應(yīng)做成多流程的熱交換器管長(zhǎng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)，就應(yīng)做成多流程的熱交換器。管子長(zhǎng)度選為管子長(zhǎng)度選為l 后，所需管程數(shù)后，所需管程數(shù)Zt就可確定：就可確定： Zt=L/l (2.7)總管子根數(shù)為：總管子根數(shù)為： nt=n Zt(2.8)式中：式中：L管程總長(zhǎng)，管程總長(zhǎng)，m； n每程管數(shù)。每程管數(shù)。確定流程數(shù)時(shí)，要考慮程數(shù)過(guò)多會(huì)使隔板在管板上確定流程數(shù)時(shí)，要考慮程數(shù)過(guò)多會(huì)使隔板在管板上占過(guò)多的面積，使管板上排列的管數(shù)減少。程數(shù)多占過(guò)多的面積，使管板上排列的管數(shù)減少。程數(shù)多還會(huì)增加流體的轉(zhuǎn)彎次數(shù)并增加流動(dòng)阻力。還會(huì)增加流體的轉(zhuǎn)彎次數(shù)并增加流動(dòng)阻力。2.2.2殼體直徑殼體直徑DS = (b1)s+2b

21、b 管束中心線上最外層管中心至管束中心線上最外層管中心至殼體內(nèi)壁距離：殼體內(nèi)壁距離：b=(11.5) do b 管沿六邊形對(duì)角線上的管數(shù)。管沿六邊形對(duì)角線上的管數(shù)。三角形排列時(shí)，三角形排列時(shí)，b=1.1nt。正方形排列時(shí)，正方形排列時(shí)，b=1.19nt。2.2.3殼程流通截面積的計(jì)算殼程流通截面積的計(jì)算1)縱向隔板縱向隔板 As=Ms /s ws As= /4Zs(Ds2 nt do2)2)折流板折流板Ab=缺口處總截面積缺口處總截面積Awg 缺口處管子所占面積缺口處管子所占面積Awtct2owtS2SwgF1n8dA 2sinD2h1214DAFc 為錯(cuò)流區(qū)內(nèi)管子數(shù)占總管子數(shù)的百分?jǐn)?shù)為錯(cuò)流區(qū)

22、內(nèi)管子數(shù)占總管子數(shù)的百分?jǐn)?shù)LSLSLScD2hD2arccosD2hDcosarc sinD2hD21Fh折流板缺口高度，折流板缺口高度，DL最大布管圓直徑，最大布管圓直徑，DS熱交換器殼體內(nèi)徑，熱交換器殼體內(nèi)徑， 折流板切口中心角，弧度：折流板切口中心角，弧度：折流板間錯(cuò)流面積：折流板間錯(cuò)流面積：當(dāng)排列方式為正方形斜轉(zhuǎn)或直列排列時(shí)：當(dāng)排列方式為正方形斜轉(zhuǎn)或直列排列時(shí)：SD2h12arccosOnoLLSScdsSdDDDlAooLLSSCdssdDDDlA當(dāng)排列方式為三角形排列時(shí)：當(dāng)排列方式為三角形排列時(shí)：As,Ab,Ac之間滿足以下關(guān)系：之間滿足以下關(guān)系：cbSAAA圖圖2.25折流板的幾

23、何關(guān)系折流板的幾何關(guān)系2.2.4進(jìn)出口連接管直徑的計(jì)算進(jìn)出口連接管直徑的計(jì)算進(jìn)出口連接管直徑的計(jì)算進(jìn)出口連接管直徑的計(jì)算仍用連續(xù)性方程，仍用連續(xù)性方程，經(jīng)簡(jiǎn)化后計(jì)算公式為經(jīng)簡(jiǎn)化后計(jì)算公式為：wM1.13w4MD2.3管殼式熱交換器的傳熱計(jì)算1)選用經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)：根據(jù)經(jīng)驗(yàn)或參考資料選用工藝條選用經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)：根據(jù)經(jīng)驗(yàn)或參考資料選用工藝條件相仿、設(shè)備類型類似的傳熱系數(shù)作為設(shè)計(jì)依據(jù)。件相仿、設(shè)備類型類似的傳熱系數(shù)作為設(shè)計(jì)依據(jù)。如附錄如附錄A。2)實(shí)驗(yàn)測(cè)定：實(shí)驗(yàn)測(cè)定傳熱系數(shù)比較可靠，不但可實(shí)驗(yàn)測(cè)定：實(shí)驗(yàn)測(cè)定傳熱系數(shù)比較可靠，不但可為設(shè)計(jì)提供依據(jù)，而且可以了解設(shè)備的性能。但實(shí)為設(shè)計(jì)提供依據(jù)，而且可以了解設(shè)備的性

24、能。但實(shí)驗(yàn)數(shù)值一般只能在與使用條件相同的情況下應(yīng)用。驗(yàn)數(shù)值一般只能在與使用條件相同的情況下應(yīng)用。3)計(jì)算：計(jì)算得到的傳熱系數(shù)往往與實(shí)際有出入，計(jì)算：計(jì)算得到的傳熱系數(shù)往往與實(shí)際有出入，主要有換熱系數(shù)的公式不完全準(zhǔn)確，污垢熱阻不易主要有換熱系數(shù)的公式不完全準(zhǔn)確，污垢熱阻不易準(zhǔn)確估計(jì)等原因。準(zhǔn)確估計(jì)等原因。流體種類流體種類傳熱系數(shù)傳熱系數(shù)K W/(m2K)水水氣體氣體1260水水水水8001800水水煤油煤油350左右左右水水有機(jī)溶劑有機(jī)溶劑280850氣體氣體氣體氣體1235飽和水蒸氣飽和水蒸氣水水14004700飽和水蒸氣飽和水蒸氣氣體氣體30300飽和水蒸氣飽和水蒸氣油油60350飽和水蒸氣

25、飽和水蒸氣沸騰油沸騰油290870傳熱系數(shù)傳熱系數(shù)_經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)v一個(gè)現(xiàn)實(shí)的、無(wú)法回避的問(wèn)題。一個(gè)現(xiàn)實(shí)的、無(wú)法回避的問(wèn)題。v換熱器的換熱器的污垢污垢，通常是指含有多種雜質(zhì)、，通常是指含有多種雜質(zhì)、污物及化學(xué)成分的工藝流體或冷卻水在換熱污物及化學(xué)成分的工藝流體或冷卻水在換熱表面上逐步沉積形成的一層固態(tài)物質(zhì)。表面上逐步沉積形成的一層固態(tài)物質(zhì)。v水垢的導(dǎo)熱熱阻大約是碳鋼的水垢的導(dǎo)熱熱阻大約是碳鋼的4050倍，倍，是鋁材的是鋁材的160240倍。倍。v污垢形成機(jī)理十分復(fù)雜，垢阻具體數(shù)值污垢形成機(jī)理十分復(fù)雜，垢阻具體數(shù)值 無(wú)法作準(zhǔn)確預(yù)測(cè)和計(jì)算，無(wú)法作準(zhǔn)確預(yù)測(cè)和計(jì)算， 可靠方法是實(shí)際測(cè)量?？煽糠椒ㄊ菍?shí)

26、際測(cè)量。換熱器的污垢熱阻流流體體種種類類污垢熱阻污垢熱阻m2/W流體種類流體種類污垢熱阻污垢熱阻m2/W水水(u1m/s,t50)蒸氣蒸氣海水海水0.0001有機(jī)蒸汽有機(jī)蒸汽0.0002河水河水0.0006水蒸氣水蒸氣(不含油不含油)0.0001井水井水0.00058水蒸氣廢氣水蒸氣廢氣(含油含油)0.0002蒸餾水蒸餾水0.0001制冷劑蒸汽制冷劑蒸汽(含油含油)0.0004鍋爐給水鍋爐給水0.00026氣體氣體未處理的涼水塔用水未處理的涼水塔用水0.00058空氣空氣0.0003經(jīng)處理的涼水塔用水經(jīng)處理的涼水塔用水0.00026壓縮氣體壓縮氣體0.0004多泥沙的水多泥沙的水0.0006天

27、然氣天然氣0.002鹽水鹽水0.0004焦?fàn)t氣焦?fàn)t氣0.002污垢熱阻污垢熱阻經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)_附錄附錄C、D、E0j1jn1jj0i0i01ddln2ddd1K10i0j1jn1jjiiidd1ddln2d1K10s,0m0wwi0s,ii0i01rddddrdd1K10i00is,0miwws,iiidd1ddrddr1K1以內(nèi)表面為準(zhǔn)時(shí)以外表面為準(zhǔn)時(shí)_含污垢熱阻以外表面為準(zhǔn)時(shí)以內(nèi)表面為準(zhǔn)時(shí)_含污垢熱阻2.3.1傳熱系數(shù)的確定2.3.2換熱系數(shù)的計(jì)算換熱系數(shù)的計(jì)算1)管內(nèi)、外換熱系數(shù)管內(nèi)、外換熱系數(shù) Nu = l / Re = wl / v流動(dòng)有層流和湍流之分：流動(dòng)有層流和湍流之分：層流：

28、層流：Re2200過(guò)渡區(qū)：過(guò)渡區(qū)：2200Re10000狀態(tài)狀態(tài)準(zhǔn)則方程式準(zhǔn)則方程式適用范圍適用范圍圓管圓管層流層流Re2200,0.48Pr167000.0044 /w10湍湍流流流體被加熱：流體被加熱：n=0.4；被冷卻：；被冷卻：n=0.3Re =1041.2*105,l /d60Pr =0.7120，光滑管，光滑管Re104,l/d60，Pr =0.716700過(guò)過(guò)渡渡流流氣體氣體2100Re104,0.6Pr1.50.5Tm /Tw1.5液體液體2200Re104,1.5Pr5000.05Pr/Prw0.6管內(nèi)對(duì)流換熱準(zhǔn)則方程式管內(nèi)對(duì)流換熱準(zhǔn)則方程式符號(hào)：符號(hào)：l 管道長(zhǎng)度，管道長(zhǎng)度

29、，m；Tw璧面溫度，璧面溫度，Ktm流體平均溫度，流體平均溫度，；流體動(dòng)力粘度，流體動(dòng)力粘度，N.s/m2Tm流體平均溫度，流體平均溫度，K；w璧溫下流體動(dòng)力粘度，璧溫下流體動(dòng)力粘度，N.s/m20.14w1/31/3)/ (d/l)1.86(RePr)Nu n0.8Pr0.023ReNu 0.141/30.8)(Pr0.027ReNuw/0.45wm2/3e0.40.8)/T(T/l)(d1 100)Pr-0.0214(ReNu0.14w2/3e1/32/3)(/l)(d1 125)Pr-0.116(ReNu/0.14w2/3e0.40.87)(Pr/Pr/l)(d1 280)Pr-0.01

30、2(ReNu傳熱因子科恩傳熱因子(Kern)和柯?tīng)柋緜鳠嵋蜃?Colburn)科恩傳熱因子：柯?tīng)柋緜鳠嵋蜃樱?.14-)w/ (1/3-PrNuhj0.14)w/ (2/3Pr/(wc)0.14)w/ (2/3PrPr)Nu/(ReHj-二者間關(guān)系：二者間關(guān)系： jh= jH Re圖圖2.26管內(nèi)換熱時(shí)管內(nèi)換熱時(shí)jh與與Re的關(guān)系的關(guān)系 殼側(cè)換熱系數(shù)殼側(cè)換熱系數(shù)的計(jì)算，特別是在殼側(cè)裝有折殼側(cè)換熱系數(shù)的計(jì)算，特別是在殼側(cè)裝有折流板時(shí)，由于其中的流動(dòng)并非典型的錯(cuò)流，流板時(shí)，由于其中的流動(dòng)并非典型的錯(cuò)流，而且由于旁流和泄漏的存在、使流動(dòng)的復(fù)雜而且由于旁流和泄漏的存在、使流動(dòng)的復(fù)雜性大為增加。性大為增

31、加。理想管束：管子與折流板上的管孔之間、殼管子與折流板上的管孔之間、殼體內(nèi)壁與折流板的外緣之間、殼體內(nèi)壁與管體內(nèi)壁與折流板的外緣之間、殼體內(nèi)壁與管束外緣之間均無(wú)間隙的換熱管束。束外緣之間均無(wú)間隙的換熱管束。貝爾法是假定全部殼程流體都以錯(cuò)流形式通過(guò)理想管束，貝爾法是假定全部殼程流體都以錯(cuò)流形式通過(guò)理想管束，求得理想管束的傳熱因子，然后根據(jù)熱交換器結(jié)構(gòu)參數(shù)求得理想管束的傳熱因子，然后根據(jù)熱交換器結(jié)構(gòu)參數(shù)及操作條件的不同，引入各項(xiàng)校正因子。及操作條件的不同，引入各項(xiàng)校正因子。(1)總管數(shù)總管數(shù)nt ，從圖紙上讀出。從圖紙上讀出。(2)錯(cuò)流區(qū)管排數(shù)錯(cuò)流區(qū)管排數(shù)Nc，最好從圖紙上讀出，否則按下式估算：最

32、好從圖紙上讀出，否則按下式估算：Nc =Ds (1 2h/Ds ) /sp(2.34)sp 見(jiàn)圖見(jiàn)圖2.25(3)錯(cuò)流區(qū)內(nèi)管子數(shù)占總管數(shù)的百分?jǐn)?shù)錯(cuò)流區(qū)內(nèi)管子數(shù)占總管數(shù)的百分?jǐn)?shù)Fc見(jiàn)式見(jiàn)式(2.15)。(4)每一缺口內(nèi)的有效錯(cuò)流管排數(shù)每一缺口內(nèi)的有效錯(cuò)流管排數(shù)NcwNcw = 0.8h /sp(2.35)(5)錯(cuò)流面積中旁流面積所占分?jǐn)?shù)錯(cuò)流面積中旁流面積所占分?jǐn)?shù)FbpFbp = (Ds DL ) ls /Ac(2.36)若有若有E流路存在時(shí)，則：流路存在時(shí)，則：Fbp = (Ds DL + NE lE /2) ls /Ac(2.37)式中式中NE管程隔板所占的通道數(shù)管程隔板所占的通道數(shù)(E流路數(shù)

33、流路數(shù))；lEE流道的寬度。流道的寬度。(6)一塊折流板上管子和管孔之間的泄漏面積一塊折流板上管子和管孔之間的泄漏面積AtbAtb = do tb (1+Fc ) nt /2(2.38)式中式中tb =dH do，dH為管孔直徑。為管孔直徑。(7)折流板外緣與殼體內(nèi)壁之間的泄漏面積折流板外緣與殼體內(nèi)壁之間的泄漏面積AsbAsb = Ds (DsDb ) /2 arc cos(12h/Ds)(2.39)式中：式中：Db折流板直徑。折流板直徑。(8)流體通過(guò)缺口的流通面積流體通過(guò)缺口的流通面積Ab，見(jiàn)式，見(jiàn)式(2.13)及及(2.14)，Ab 為該兩式相減后的值。為該兩式相減后的值。(9)缺口的當(dāng)

34、量直徑缺口的當(dāng)量直徑Dw(用于用于Re100的情況的情況)，這個(gè)值僅在層流區(qū)內(nèi)這個(gè)值僅在層流區(qū)內(nèi)(Re100)才需要。才需要。Dw = 4Ab /nt (1+Fc ) do /2+Ds (2.40)(10)折流板數(shù)目折流板數(shù)目Nb = l / ls 1(2.41)若進(jìn)出口段板間距不等于若進(jìn)出口段板間距不等于ls，則，則Nb = (l ls, i ls, o ) / ls ) +1(2.42)式中式中l(wèi)s, i，ls, o分別為進(jìn)出口段從折流板到管板的距離。分別為進(jìn)出口段從折流板到管板的距離。在明確結(jié)構(gòu)參數(shù)后，貝爾法計(jì)算殼程換熱系數(shù)過(guò)程如下：在明確結(jié)構(gòu)參數(shù)后，貝爾法計(jì)算殼程換熱系數(shù)過(guò)程如下：(1

35、)由圖由圖2.28查熱交換器中心線處，假定殼程流體全部錯(cuò)流查熱交換器中心線處，假定殼程流體全部錯(cuò)流流過(guò)管束，在此理想管束中純錯(cuò)流時(shí)的柯?tīng)柋緜鳠嵋蜃恿鬟^(guò)管束，在此理想管束中純錯(cuò)流時(shí)的柯?tīng)柋緜鳠嵋蜃觠HjH=o/GscpPr2/3(/w)-0.14(2.43)式中式中Gs殼程流體質(zhì)量流速，殼程流體質(zhì)量流速，kg/(m2s)；以流體平均溫度為定性溫度的黏度，以流體平均溫度為定性溫度的黏度，Pas；w以壁溫為定性溫度的黏度，以壁溫為定性溫度的黏度，Pas；cp流體比熱，流體比熱，J/(kg)。圖2.28 理想管束的傳熱因子(2)由圖由圖2.29查折流板缺口的校正因子查折流板缺口的校正因子jc，jc是是

36、Fc的函數(shù)，的函數(shù)，對(duì)于缺口處不排管的結(jié)構(gòu)，對(duì)于缺口處不排管的結(jié)構(gòu)，jc=1。(3)由圖由圖2.30查折流板泄漏影響校正因子查折流板泄漏影響校正因子jl(A和和D流路流路)，它是它是Asb /(Asb+Atb )及及(Asb+Atb ) /Ac的函數(shù)。的函數(shù)。(4)由圖由圖2.31查取管束旁通影響的校正因子查取管束旁通影響的校正因子jb，它是，它是Fbp和和Nss/Nc(Nss為每一錯(cuò)流區(qū)內(nèi)旁路擋板對(duì)數(shù)，為每一錯(cuò)流區(qū)內(nèi)旁路擋板對(duì)數(shù)，Nc為錯(cuò)流區(qū)內(nèi)管排數(shù)為錯(cuò)流區(qū)內(nèi)管排數(shù))的函數(shù)。的函數(shù)。(5)由下式計(jì)算當(dāng)熱交換器進(jìn)、出口段折流板間距由下式計(jì)算當(dāng)熱交換器進(jìn)、出口段折流板間距不等時(shí)的校正因子不等時(shí)的

37、校正因子js(2.44)式中，當(dāng)式中，當(dāng)Re100時(shí)，時(shí)，n=0.6；當(dāng)當(dāng)Re100時(shí)，時(shí)，n=1/3。sos,ss,ibn1sos,n1ss,ibsllll1)(Nllll1)(Nj圖圖2.29折流板缺口校正因子折流板缺口校正因子jc圖圖2.30折流板泄漏校正因子折流板泄漏校正因子jl圖圖2.32低低Re時(shí)逆溫度梯度的校正因子時(shí)逆溫度梯度的校正因子jr*圖圖2.31旁通校正因子旁通校正因子 jb圖圖2.33中等中等Re時(shí)逆溫度梯度的校正因子時(shí)逆溫度梯度的校正因子jr(6)當(dāng)雷諾數(shù)較低時(shí)當(dāng)雷諾數(shù)較低時(shí)(殼程殼程Re100)，將出現(xiàn)逆向，將出現(xiàn)逆向溫度梯度，采用校正因子溫度梯度，采用校正因子jr

38、以考慮其影響。以考慮其影響。當(dāng)當(dāng)Re20時(shí)，從圖時(shí)，從圖2.32查取查取jrjr*。當(dāng)當(dāng)20Re100，從圖，從圖2.32查查jr*，再?gòu)膱D，再?gòu)膱D2.33查查jr(7)計(jì)算殼程傳熱因子計(jì)算殼程傳熱因子jojo= jH jc jl jb js jr (2.45)并按式并按式(2.43)算出殼程換熱系數(shù)算出殼程換熱系數(shù)o與換熱系數(shù)有關(guān)的幾個(gè)問(wèn)題與換熱系數(shù)有關(guān)的幾個(gè)問(wèn)題1)定性溫度：定性溫度：流體物性，如: 、Pr 等，取決于溫度。 確定物性的溫度即定性溫度。a)流體的平均溫度：流體的平均溫度：tf = (tf + tf)/2b)壁面溫度：壁面溫度：twc)流體和壁面的平均溫度：流體和壁面的平均溫

39、度：tm = (tw + tf )/2卡路里溫度 高粘度流體 熱流體平均溫度：tm1=t1+Fc (t1t1) 冷流體平均溫度：tm2=t2+Fc(t2t2) Fc 卡路里分?jǐn)?shù)： 殼側(cè)流體被管側(cè)的水冷卻：Fc =0.3； 殼側(cè)流體被管程的水蒸汽加熱：Fc =0.55； 殼側(cè)和管側(cè)均為油：Fc =0.45； 粘度10-3Pa.s以下低粘性液體：Fc =0.5。A流體流通截面積，流體流通截面積，m2U濕周邊或熱周邊，濕周邊或熱周邊，mU4AdebaaarrU =2rr4a2(a+b)R =r/2r/2a/4ab/2(a+b)de =2r2ra2ab/(a+b)2)定型尺寸定型尺寸對(duì)流動(dòng)和換熱有顯著

40、影響的幾何尺度對(duì)流動(dòng)和換熱有顯著影響的幾何尺度如：如：管內(nèi)流動(dòng)換熱：取直徑管內(nèi)流動(dòng)換熱：取直徑d流體在流通截面形狀不規(guī)則的槽道中流動(dòng)：流體在流通截面形狀不規(guī)則的槽道中流動(dòng)：取當(dāng)量直徑取當(dāng)量直徑(de)作為定型尺寸。作為定型尺寸。通道形狀通道形狀de備注備注傳熱計(jì)算傳熱計(jì)算阻力計(jì)算阻力計(jì)算套管熱交換器套管熱交換器d2 d1d1內(nèi)管外徑內(nèi)管外徑d2外管內(nèi)徑外管內(nèi)徑板式熱交換器板式熱交換器2b2Lb/(L+b)L板有效寬板有效寬B板間距板間距螺旋板式熱交螺旋板式熱交換器換器2b2Hb/(H+b)H板有效寬板有效寬b通道間距通道間距當(dāng)量直徑de 附錄B12122ddd 3)黏度修正黏度修正在某些準(zhǔn)則方

41、程式中在某些準(zhǔn)則方程式中，為了考慮非定溫流動(dòng)和為了考慮非定溫流動(dòng)和熱流方向?qū)Q熱的影響熱流方向?qū)Q熱的影響，常乘有常乘有(f /w)n，(Prf /Prw)m 因子的修正項(xiàng)因子的修正項(xiàng)，或準(zhǔn)則方程式中的或準(zhǔn)則方程式中的Pr項(xiàng)對(duì)加熱和冷卻采用不同的方次。項(xiàng)對(duì)加熱和冷卻采用不同的方次。此修正項(xiàng)計(jì)算此修正項(xiàng)計(jì)算，往往由于壁溫未知而要用試差法；往往由于壁溫未知而要用試差法；但也可取近似值：但也可取近似值：液體被加熱時(shí)液體被加熱時(shí)，取取( /w)0.141.05液體被冷卻時(shí)液體被冷卻時(shí)，則取則取( /w)0.140.95對(duì)氣體對(duì)氣體，若也用若也用( /w)0.14因子來(lái)校正因子來(lái)校正，不論加熱或冷卻不論

42、加熱或冷卻，均可取均可取( /w)0.14=1.02.3.3 壁溫的計(jì)算放熱側(cè)壁溫：tw1= t1 q1 (1/1 + rs,1 )吸熱側(cè)壁溫：tw2= t2 +q2 (1/2 + rs,2 )壁溫和換熱系數(shù)試算壁溫和換熱系數(shù)試算假定一側(cè)壁溫（如假定一側(cè)壁溫（如tw1）求該側(cè)換熱系數(shù)（求該側(cè)換熱系數(shù)（1）計(jì)算該側(cè)單位面積傳熱量：計(jì)算該側(cè)單位面積傳熱量：q1 =1 (t1 tw1 )根據(jù)壁面熱阻根據(jù)壁面熱阻rw計(jì)算另一側(cè)壁溫（計(jì)算另一側(cè)壁溫（tw2） q1= (tw1 tw2 ) /rw tw2 求另一側(cè)換熱系數(shù)（求另一側(cè)換熱系數(shù)（2）計(jì)算另一側(cè)單位面積傳熱量：計(jì)算另一側(cè)單位面積傳熱量：q2 =

43、2 (tw2 t2 )如假定正確：如假定正確：q1 = q2熱熱流流體體冷冷流流體體t1t2tw1tw2q1q2計(jì)算的項(xiàng)目及公式計(jì)算的項(xiàng)目及公式單位單位壁溫壁溫tw1()909597.89100溶液側(cè)單位傳熱面的傳熱量溶液側(cè)單位傳熱面的傳熱量 q2=(tw1t2)/()=2966(tw168)W/m265253800848865594914凝結(jié)液膜的平均溫度凝結(jié)液膜的平均溫度t1=(ts+tw1)/2=(111.38+tw1)/2100.69103.19104.64 105.69蒸汽與壁面間溫差蒸汽與壁面間溫差tf=tstw121.3816.3813.4911.38蒸汽凝結(jié)的換熱系蒸汽凝結(jié)的換

44、熱系數(shù)數(shù) 1=69.8W/(m2)5808624165726873蒸汽側(cè)單位傳熱面的傳熱量蒸汽側(cè)單位傳熱面的傳熱量 q1 =1 (tstw1)W/m21241861022308865478214表表2.9例題例題2.1的計(jì)算表格的計(jì)算表格ww211/4fl2l3lt管殼式換熱器允許的壓降范圍 2.4.1管程阻力計(jì)算管程阻力計(jì)算pt=pi+pr+pNpt管程總阻力，管程總阻力，Pa；pi沿程阻力，沿程阻力，Pa；pr回彎阻力，回彎阻力，Pa；pN進(jìn)、出口連接管阻力，進(jìn)、出口連接管阻力，Pa2.4 管殼式熱交換器的流動(dòng)阻力計(jì)算熱交換器的操作壓熱交換器的操作壓力力(Pa)允許的壓允許的壓降降(Pa)

45、p105(表表壓壓)p2100時(shí)：時(shí)：Re2320時(shí)，流動(dòng)呈紊流狀態(tài)，可分為三個(gè)區(qū)域：時(shí)，流動(dòng)呈紊流狀態(tài)，可分為三個(gè)區(qū)域：1、水力光滑管區(qū)： 可用可用布拉修斯公式布拉修斯公式計(jì)算：計(jì)算：2、過(guò)渡區(qū)： 可用可用洛巴耶夫公式洛巴耶夫公式計(jì)算：計(jì)算：3、粗糙管區(qū)（阻力平方區(qū)）： 取決于管壁的取決于管壁的相對(duì)粗糙度相對(duì)粗糙度，可用可用尼古拉茲公式尼古拉茲公式計(jì)算：計(jì)算：紊流流動(dòng)0.25Re0.3164 2)Kd(logRe1.422)Kd2log(1.141t2trZ24p PaZt管程數(shù)管程數(shù)進(jìn)出口連接管阻力的計(jì)算式：21.5p2nNsalippppp總流動(dòng)阻力為：Pa回彎阻力用下式計(jì)算：Pa順列管

46、束：順列管束：ps =0.66Re-1/5 wmax2 ( /w )0.14NPa(2.58)錯(cuò)列管束：錯(cuò)列管束：ps=1.5Re-1/5 wmax2 ( /w)0.14NPa(2.59)式中式中N流體橫掠過(guò)的管排數(shù)目；流體橫掠過(guò)的管排數(shù)目； wmax最窄流通截面處的流速，最窄流通截面處的流速，m/s。弓形折流板弓形折流板的殼程阻力，基于廷克流路分析基礎(chǔ)上的殼程阻力，基于廷克流路分析基礎(chǔ)上的貝爾計(jì)算法：的貝爾計(jì)算法：1)由圖由圖2.36查取理想管束的摩擦系數(shù)查取理想管束的摩擦系數(shù)fk。2)計(jì)算每一理想錯(cuò)流段阻力計(jì)算每一理想錯(cuò)流段阻力pbkpbk=4fk (Ms2 Nc )/ (2Ac2 ) (

47、/w)-0.14Pa(2.60)式中：式中：Ms殼程流體質(zhì)量流量，殼程流體質(zhì)量流量，kg/s。2.4.2 殼程阻力計(jì)算無(wú)無(wú)折折流流板板圖圖2.36理理想想管管排排摩摩擦擦系系數(shù)數(shù)圖圖2.37折流板泄漏對(duì)阻力影響的校正系數(shù)折流板泄漏對(duì)阻力影響的校正系數(shù)圖圖2.38旁路對(duì)阻力影響的校正系數(shù)旁路對(duì)阻力影響的校正系數(shù)3)計(jì)算每一理想缺口阻力計(jì)算每一理想缺口阻力pwk當(dāng)當(dāng)Re100時(shí)：時(shí)：pwk=M2s/(2Ab Ac )(2+0.6Ncw)Pa(2.61)當(dāng)當(dāng)Re100時(shí)時(shí)：Pa(2.62)4)折流板泄漏的校正系數(shù)折流板泄漏的校正系數(shù)Rl 可由圖可由圖2.37查得。查得。旁路校正系數(shù)旁路校正系數(shù)Rb可

48、由圖可由圖2.38查得。查得。進(jìn)、出口段折流板間距不同的校正系數(shù)進(jìn)、出口段折流板間距不同的校正系數(shù)Rs：(2.63)當(dāng)當(dāng)Re100時(shí)，時(shí)，n=1.6當(dāng)當(dāng)Rets，twts)。在該區(qū)段。在該區(qū)段蒸汽并不凝結(jié)而只是被冷卻蒸汽并不凝結(jié)而只是被冷卻，傳熱傳熱屬于單相對(duì)流熱交換屬于單相對(duì)流熱交換，顯熱顯熱傳遞。傳遞。2)區(qū)段區(qū)段b：蒸汽溫度高于飽和溫度蒸汽溫度高于飽和溫度，而壁面溫度已低于飽和溫度而壁面溫度已低于飽和溫度(即即tts，twts仍存在顯熱仍存在顯熱傳遞傳遞，與壁面接觸的蒸汽卻進(jìn)行與壁面接觸的蒸汽卻進(jìn)行冷凝換熱冷凝換熱，潛熱潛熱傳遞。傳遞。3)區(qū)段區(qū)段c：蒸汽溫度等于飽和溫度蒸汽溫度等于飽和

49、溫度而壁面溫度低于飽和溫度而壁面溫度低于飽和溫度(即即t=ts，twts)。屬于單一的。屬于單一的冷凝冷凝換熱。換熱。圖圖2.51互溶液體的蒸汽的冷凝過(guò)程互溶液體的蒸汽的冷凝過(guò)程液相線液相線或沸騰等壓線：一定或沸騰等壓線：一定壓力，不同組成的溶液開(kāi)始沸壓力，不同組成的溶液開(kāi)始沸騰時(shí)的溫度騰時(shí)的溫度泡點(diǎn)泡點(diǎn)。氣相線氣相線或冷凝等壓線：一定或冷凝等壓線：一定壓力，不同組成的氣體開(kāi)始冷壓力，不同組成的氣體開(kāi)始冷凝時(shí)的溫度凝時(shí)的溫度露點(diǎn)露點(diǎn)。組成為組成為y1混合蒸汽，被冷卻到混合蒸汽，被冷卻到tv時(shí)開(kāi)始冷凝時(shí)開(kāi)始冷凝(H點(diǎn)點(diǎn)露點(diǎn)露點(diǎn))，出，出現(xiàn)冷凝的液體現(xiàn)冷凝的液體N點(diǎn)對(duì)應(yīng)的點(diǎn)對(duì)應(yīng)的x1。由于由于x1

50、y1，其余蒸汽中的組分，其余蒸汽中的組分含量增加，它必須冷卻到更低含量增加，它必須冷卻到更低溫度下才能冷凝。冷卻到溫度下才能冷凝。冷卻到ti (E點(diǎn)點(diǎn))，它的成分與前不同，它的成分與前不同,分別為分別為xi與與yi (F點(diǎn)和點(diǎn)和G點(diǎn)點(diǎn))。進(jìn)一步冷凝。進(jìn)一步冷凝到到tc時(shí)，混合物全部冷凝成液體時(shí)，混合物全部冷凝成液體(J點(diǎn)點(diǎn)泡點(diǎn)泡點(diǎn))，x1=y1。對(duì)應(yīng)的對(duì)應(yīng)的最最后一點(diǎn)蒸汽為后一點(diǎn)蒸汽為yc?；旌险羝睦淠旌险羝睦淠?.7.2管管殼殼式式蒸蒸發(fā)發(fā)器器的的工工作作特特點(diǎn)點(diǎn)圖圖2.52中心循環(huán)管式蒸發(fā)器中心循環(huán)管式蒸發(fā)器1加熱管束；加熱管束；2中央循環(huán)管；中央循環(huán)管；3汽液分離空間；汽液分離空間

51、；4加熱室加熱室臥式殼管式臥式殼管式冷凝器冷凝器液態(tài)制冷劑入口液態(tài)制冷劑入口制冷劑蒸氣出口制冷劑蒸氣出口傳熱管傳熱管外殼外殼液態(tài)制冷劑液態(tài)制冷劑滿液式臥式殼管式蒸發(fā)器冷凍水冷凍水進(jìn)口進(jìn)口冷凍水冷凍水出口出口圖圖2.53滑動(dòng)管板式浮頭熱交換器滑動(dòng)管板式浮頭熱交換器2.8高溫、低溫高溫、低溫?zé)峤粨Q器綜述熱交換器綜述圖圖2.54管端的防護(hù)結(jié)構(gòu)管端的防護(hù)結(jié)構(gòu)通常指工作溫度通常指工作溫度350以上，壓力以上，壓力10MPa以上。以上。溫度超過(guò)溫度超過(guò)10001500、壓力超過(guò)、壓力超過(guò)2030MPa的熱交換器的熱交換器也也屢屢見(jiàn)不鮮。見(jiàn)不鮮。2.8.1 高溫高壓管殼式熱交換器高溫高壓管殼式熱交換器2.8

52、.2工業(yè)爐用高溫?zé)峤粨Q器工業(yè)爐用高溫?zé)峤粨Q器圖圖2.56整體式熱交換器結(jié)構(gòu)整體式熱交換器結(jié)構(gòu)圖圖2.55鑄鐵針片管鑄鐵針片管圖圖2.57環(huán)縫式輻射熱交換器環(huán)縫式輻射熱交換器圖圖2.58環(huán)縫式輻射熱交換器的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)環(huán)縫式輻射熱交換器的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)圖圖2.59圓柵管式輻射熱交換器圓柵管式輻射熱交換器圖圖2.60管式輻射熱交換器和對(duì)流管式輻射熱交換器和對(duì)流熱交換器的組合裝置熱交換器的組合裝置1管式輻射熱交換器；管式輻射熱交換器；2對(duì)流熱交換器對(duì)流熱交換器2.8.3低低溫?zé)峤粨Q器溫?zé)峤粨Q器圖圖2.64150m3/h制氧裝置原理流程圖制氧裝置原理流程圖圖圖2.66卵卵石石蓄蓄冷冷器器圖圖2.6550m3/h制氧制氧機(jī)的主熱交換器機(jī)的主熱交換器1,5補(bǔ)償接頭；補(bǔ)償接頭；2上蓋板；上蓋板；3中心管；中心管；4下蓋板下蓋板