化工原理课程设计课件2.pptVIP

式中,Q为换热器热负荷,W;Tm为热流体的平均温度, ℃;Tw为热流体侧的管壁平均温度, ℃;tm为冷流体的平均温度, ℃;tw为冷流体侧的管壁平均温度, ℃;αh为热流体侧的传热膜系数,W/(m2·℃);αc为冷流体侧的传热膜系数,W/(m2·℃);Ah为热流体侧的传热面积,m2;Ac为冷流体侧的传热面积,m2。 其余符号意义同前。 将式(3-19)整理得: Tw=Tm-Q/αhAh, 　tw=tm+Q/αcAc(3-28) 考虑两侧污垢热阻,则 ?(3-29) 式中,Rh、Rc分别为热流体和冷流体侧的污垢热阻,(m2·℃)/W。其余符号意义同前。 ② 传热管壁温度　一般情况下,管壁温度可取为: t=? (3-30) 当管壁热阻很小,可忽略不计时,可依下式计算管壁温度 t=? (3-31) 关于式(3-19)~式(3-23)中的Tm和tm与定性温度有区别,其规定如下: a.液体平均温度(过渡流及湍流) Tm=0.4T1+0.6T2, 　tm=0.4t2+0.6t1(3-32) b.液体(层流阶段)及气体的平均温度 Tm=?,　tm=? (3-33) 式中符号意义同前。 (2)壳体壁温 壳体壁温的计算方法与传热管壁温的计算方法类似。当壳体外部有良好的保温,或壳程流体接近环境温度,或传热条件使壳体壁温接近介质温度时,则壳体壁温可取壳程流体的平均温度。 b.环盘型折流板　环盘型折流板压降较小,但传热效果也差些,应用较少。 c.孔流型折流板　流体穿过折流板孔和管子之间的缝隙流动,压降大,仅适用于清洁流体,其应用更少。 ② 壳程分程隔板　分程隔板一般纵向设置,故又称为纵向分程隔板。分程隔板主要用于管程与壳程的分程,从而实现多管程和多壳程结构。用于管程分程的隔板一般设置在换热管束的前端管箱和后端结构之中,将单管程结构变成多管程结构(见管程结构及表3-7和图3-8)。用于壳程分程的隔板尚需分隔前端管箱、换热管束和后端结构,从而将单壳程结构变成多壳程结构。单壳程的换热器仅需设置横向折流挡板,多壳程换热器不但需要设置横向折流挡板,而且还需要设置纵向折流隔板将换热器分为多壳程结构。对于多壳程换热器,设置纵向折流隔板的目的不仅在于提高壳程流体的流速,而且是为了实现多壳程结构,减小多管程结构造成的温差损失。实际生产过程中,如果没有特别的要求,出于设计、制造、安装、清洗和检修的方便,对于多壳程换热器,通常情况下不是采用单壳程换热器隔板分程的方式,而是多台单壳程换热器的组合。 (3)其他主要部件 ① 缓冲板与导流筒　在壳程进口接管处常装有防冲挡板,或称缓冲板。它可防止进口流体直接冲击管束而造成管子的侵蚀和管束振动,还有使流体沿管束均匀分布的作用。也有在管束两端放置导流筒,不仅起防冲板的作用,还可改善两端流体的分布,提高传热效率。 图3-10所示为两种进口接管和防冲板的布置。图3-10(a)是普通接管,进口处抽出一些管子,以减少局部阻力,致使传热面积略有减少。图3-10(b)是一扩大型接管,防冲板放在扩大部分,不影响管数。 图3-10　进口接管及防冲板布置 图3-11　导流筒结构示意图 图3-11为两种不同结构的导流筒,图3-11(a)结构较简单,但要抽出一部分管子,图3-11(b)是在壳体外焊有一段环状夹套,在原壳体壁面上沿圆周开有方形或长方形孔,孔的总面积远远大于进口接管的截面积。(b)型结构可作为气体或蒸气进口的分布器。导流筒不仅用于进口,也可用于出口。大型换热器在高流速下工作时,导流筒更显示出其优越性。 ③ 旁流挡板与假管　当管束与壳体之间的间隙较大时,会形成旁流,影响传热,其间应设置旁流挡板,或称密封条。当管束中间由于管程分程隔板而引起较大的空隙时,可装一些假管,以减少旁流。假管是一些不穿过管板的管子,它们的一端或两端都是封闭的,没有流体通过,不起换热作用。 3　管壳式换热器的工艺设计计算 　设计步骤 ② 拉杆和定距管　折流板用拉杆和定距管连接在一起。拉杆的数量取决于壳体的直径,从4根到10根,直径10~12mm。定距管直径一般与换热管相同。有时也可将折流板与拉杆焊在一起而不用定距管。 管壳式换热器国家已有系列标准,设计中应尽可能选用系列化的标准产品,这样可简化设计和加工。但是实际生产条件千变万化,当系列化产品不能满足需要时,仍应根据生产的具体要求自行设计非标准系列的换热器。此处将扼要介绍这两者设计计算的基本步骤。 (1)非标准系列换热器的一般设计步骤 ① 了解换热流体的物理化学性质和腐蚀性能。 ② 由热平衡计算传热量的大小,并确定第二种