《热交换器原理与设计》管壳式热交换器设计21-23分析.ppt

● 折流板的固定 折流板的固定是通过拉杆和定距管来实现的。 Thank you for attention! 流路在环形间隙内有较高的换热系数，主流速度低，对传热不利。 特点 流路B 横向流过管束 特点 对传热和阻力影响最大 流路C 管束最外层管子与壳体之间存在间隙而产生的旁路。 通过设置旁路挡板，改善这个流路对传热的影响 特点 流路D 折流板和壳体内壁间存在一定间隙所形成的漏流。 特点 漏流 温度发生畸变 流路E 多管程，安置分程隔板而使壳程形成了不为管子所 占据的通道，若用来形成多管程的隔板设置在主横 向流的方向上它将会造成一股或多股旁路 特点 设置挡管 贝尔法 内容： 理想管束的传热因子 校正 错流通过理想管束 换器结构参数 操作条件 旁路挡板 折流板 旁路挡板 为了防止 壳程边缘 介质短路 挡管 挡 管 挡管结构 防止管间短路； 分程隔板槽背面两管板之间设置两端堵死的管子，即挡管； 挡管一般与换热管规格相同，可与折流板点焊固定，也可用 拉杆（带定距管或不带定距管）代替。 挡管每隔3～4排换热管设置一根，但不设置在折流板缺口处 中间挡板 中间挡板 U形管束中心部分存在较大间隙 ，防止管间短路； 中间挡板一般与折流板点焊固定； 壳体DN≤500mm时→设置1块挡板 500＜DN＜1000mm时→设置2块挡板 DN≥1000mm时→设置不少于3块挡板 (5)壳程分程(纵向隔板) 目的: a.满足工艺设计要求 b.增大壳程流体传热系数 型式: E型、F型、G型、H型 保证隔板与壳体间密封→ 防介质短路 纵向隔板与壳体的连接形式: 焊接—将隔板与壳体内壁焊接 可拆—有密封元件 壳程分程较管程分程困难，所以一般壳程≤2 注: 折流板仅改变流向而不是分程 壳程分程 对分流 双分流 第二节 管壳式热交换器的结构计算 任务:确定设备的主要尺寸 内容 : 管程流通截面积 确定壳体直径 壳程流通截面积 进出口连接管尺寸 一、管程流通截面积的计算 单管程热交换器的管程流通截面积为： 式中： At——为管程流通截面积，m2； Mt——为管程流体的质量流量，Kg/s； ρt——为管程流体的密度，Kg/m3； Wt——为管程流体的流速，m/s； 需管数n 式中： d1——管子内径，m； 每根管子的长度L为 式中： F——热计算所需要的传热面m2； d——管子的计算直径，m 计算直径的选取方法： 一般情况下，管子的计算直径取换热系数小的 那一侧的，只有在两侧的换热系数相近时才取平均 直径作为计算直径。 换热管的长度与壳体直径的比值在4－25之间； 一般为6－10，对于立式热交换器而言比值为4－6。 若算得的管长过长，则应该做成多程的热交换器。 换热管长度取值： 管程数Zt为： 式中： l——所确定的管子的长度m L——管程总长，m； 管子的总根数 n——每程管数 式中： 流程数的选取： 过多 隔板在管板上占去过多的面积，管板排管数降低 增加流体穿过隔板垫片短路的机会 增加流体的转弯次数及流动阻力 流程数适中 程数宜取偶数，以使流体的进、出口 连接管做在同一封头管箱上，便于制造。 二、壳体直径的确定 内径 方法 作图（可靠，准确） 估算 式中： b′——管束中心线上最外层管中心至壳体内壁距离， b′＝（1～1.5）d0(d0为管外径)。 b ——沿六边形对角线上的管数。 估算 当管子按照等边三角形排列时， ； 当管子接正方形排列时 壳体的外径 强度 钢制压力容器标准的规定加以确定 公称直径小于或等于400mm的热交换器，可以采用无缝钢管 制作圆筒，卷制圆筒的公称直径以400mm为基础，以100mm， 为进级档，必要的时候允许以50mm为进级档。 三、壳程流通截面积的计算 内容： 确定纵向隔板或折流板的数目与尺寸。 纵向隔板 式中： AS′——为壳程流通截面积，m2； Ms——壳程流体的质量流量，Kg/s； ρs——壳程流体的密度，Kg/m3 ws——壳程流体的流速，m/s； 纵向隔板长度确定的基本原则： 流体在纵向隔板转弯时的流速 各流程中顺管束流动时速度。 壳程流通截面积 流程数 弓形折流板 缺口高度 缺口处的流通截面积 两折流板间错流的流通截面积 缺口高度确定原则 为避免流动速度变化引起压降，流体在缺口处的流通 截面积与流体在两折流板间错流的流通截面积接近。 流体在缺口处的流通截面积Ab 缺口总截面积 缺口处管子所占面积 FC——为错流区内管子数占总管数的百分数 式中： h——表示折流板缺口高度，m； Ds——表示热交换器壳体内径，m； 式中： DL——表示最大布管圆直径，m θ——折流