换热器设计说明书
换热器课程设计说明书
一 设计任务与条件现试设计一台正戊烷冷凝器，实现正戊烷蒸汽由160C ︒冷却至40C ︒，正戊烷的流量为7200h kg /，操作压力为0.175MPa 。
水蒸气的入口水温为30C ︒，出口水温为40C ︒。
二 设计计算〈一〉 确定设计方案 （1） 选择换热器的类型正戊烷蒸汽： 160C ︒→40C ︒ 冷却水： 30C ︒→40C ︒因为壳体与传热管壁温差大于50C ︒，初步确定选用带有补偿圈的固定管板式换热器。
（2）管程安排考虑到冷却水若走壳程由于流速较低易结垢，确定水蒸气走管程正戊烷饱和蒸汽走壳程。
〈二〉确定物性数据正戊烷蒸汽定性温度： 100240160=+=T )(C ︒ 冷却水定性温度： 3524030=+=t )(C ︒正戊烷蒸汽在100℃,0.175MPa 条件下的有关物性数据如下：06.4)1000273(314.8072.01017531=+⨯⨯⨯==RT PM ρ)/(3m kg)/(1057.131,K kg J c p ⋅⨯= )/(0128..01K m W ⋅=λ s Pa ⋅⨯=-5110874.0μ水在35℃时的有关物性数据如下： 31/7.995m kg =ρ )/(10174.431,C kg J c p ︒⋅⨯=)/(6176.01C m W ︒⋅=λ s Pa ⋅⨯=-511075μ 〈三〉估算传热面积 （1）热流量8.376)40160(57.13600/7200,,=-⨯⨯=∆⋅⋅=T c q Q h p h m T )(kW(2)冷却水用量9.32709)3040(10147.43600108.37633,,=-⨯⨯⨯⨯=∆⋅=t c Q q c p T cm )/(h kg （3）平均传热温差，按逆流算3.44304040160ln)3040()40160(=-----=∆m t )(C ︒（4）初算传热面积 由于在高压力下操作，假设)/(1102C m W K ︒⋅=则估算的传热面积为3.773.44110108.3763=⨯⨯=∆=m T t K Q S 估)(2m 〈四〉工艺结构尺寸 （1）管径和管内流速选用mm mm 5.225⨯φ较高级冷拔传热管（碳钢），取管内流速为s m u i /6.0=。
换热器设计说明书
3 U 形管换热器设计计算及强度校核...........................................................................................33 3.1 筒体、封头的厚度计算及压力试验校核 ....................................................................... 33 3.1.1 筒体厚度计算 ........................................................................................................ 33 3.1.2 前端管箱筒体计算 ................................................................................................ 34 3.1.3 前端管箱封头计算 ................................................................................................ 35 3.1.4 后端封头计算 ........................................................................................................ 36 3.2 水压试验校核 ................................................................................................................... 37 3.2.1 筒体的水压试验校核 ............................................................................................ 37 3.2.2 前端管箱封头，后端封头的水压试验校核......................................................... 39 3.3 法兰和螺栓 ....................................................................................................................... 40 3.3.1 垫片的选择及计算 ..............................................பைடு நூலகம்............................................... 40 3.3.2 螺栓的选择及计算 ................................................................................................ 41 3.3.3 法兰的选择 ............................................................................................................ 42 3.4 开孔补强计算 ................................................................................................................... 43 3.4.1 进口接管①、出口接管⑤ .................................................................................... 43 3.4.2 进口接管② ............................................................................................................ 45 3.4.3 出口接管④ ............................................................................................................ 47 3.5 管板及换热管的选择计算 ............................................................................................... 50 3.5.1 换热管的尺寸及排布 ............................................................................................ 50 3.5.2 管板的设计计算 .................................................................................................... 50
管板式换热器设计说明书
管板式换热器设计说明书管板式换热器设计说明书一、概述管板式换热器是一种高效的换热设备，广泛应用于化工、石油、制药、食品等多个领域。
本设计说明书旨在介绍管板式换热器的设计原理、结构特点、选型方法、安装注意事项等相关内容。
二、设计原理管板式换热器采用管道和板式换热器结合的方式进行换热。
其主要原理是利用热流体在管道中流动时，通过管壁和板片与低温流体进行换热。
同时，管道和板片的结构也能使热流体均匀地流过，从而增强换热效果。
三、结构特点1.结构紧凑：管板式换热器体积小，结构紧凑，占用空间少，适用于场地狭小的场合。
2.换热效率高：管板式换热器采用多层板片进行换热，有效增加了换热面积，提高了换热效率。
3.应用广泛：管板式换热器适用于多种流体之间的换热，如液-液、气-液等。
4.可靠性高：管板式换热器采用优质材料制造，工艺先进，具有耐腐蚀、耐压等特点，具有较高的可靠性。
四、选型方法1.按照工艺要求确定换热参数：如换热量、流量、温度等。
2.确定流体性质：如流体介质、流速、粘度等。
3.进行换热器设计：选择合适的板片组合，计算换热器换热面积，确定尺寸和数量。
4.选择合适的材料：选择耐腐蚀、耐高温的合金材料，同时考虑生产成本。
五、安装注意事项1.在安装前，应仔细检查产品是否完好，检查连接处是否严密，以确保安装质量。
2.安装时应注意管路连接方式的选择，可选用法兰连接或焊接连接。
3.在碰到易燃易爆介质时，应注意防火防爆措施。
4.安装后应进行效验，检查管道连接是否泄漏，实验前应做好相应的准备工作。
六、总结管板式换热器具有结构紧凑、换热效率高、应用广泛、可靠性高等特点，是目前工业中使用的一种高效节能的换热设备。
在选型和安装过程中，应注意流体性质、工艺要求的确定，材料的选择和安装质量的保证。
换热器设计手册
换热器设计手册换热器设计手册第一部分：引言换热器在许多工业领域中起着至关重要的作用，能够有效地传递热量和冷却介质。
本手册旨在提供关于换热器设计的详细说明和指导，以确保设计和运行的安全性、可靠性和高效性。
第二部分：换热器的基本原理和分类2.1 换热器的基本原理换热器是通过将热量从一个介质传递到另一个介质来实现的。
基于传热原理，换热器可以分为传导、对流和辐射换热器。
2.2 换热器的分类根据换热介质的流动方式和传热机理，换热器可以分为管壳式换热器、板式换热器、螺旋板换热器等。
第三部分：换热器设计的影响因素3.1 流体参数流体参数包括流体的流量、温度、压力、热导率等。
这些参数将直接影响到换热器的传热效果和换热面积的确定。
3.2 材料选择换热器的材料选择对其使用寿命和换热效率有着重要的影响。
应根据介质的性质和工作环境进行材料选择，并考虑材料的耐腐蚀性、导热性等因素。
3.3 热负荷计算通过计算热负荷，可以确定换热器的尺寸和换热面积。
热负荷计算依赖于流体参数和换热器的设计要求。
第四部分：换热器的设计步骤4.1 确定换热方式根据介质的性质和工艺要求，选择合适的换热方式，如对流换热、辐射换热或传导换热。
4.2 计算传热面积根据热负荷计算结果，确定换热器的传热面积。
传热面积的计算需要考虑流体参数和介质的传热特性。
4.3 确定换热器尺寸和形状根据换热器的传热面积和流体参数，确定换热器的尺寸和形状。
应确保设计的换热器能够有效地传递热量和具有合理的流体阻力。
4.4 选择材料根据介质的性质和工作环境，选择合适的材料。
应考虑材料的耐腐蚀性、导热性和可加工性等因素。
第五部分：换热器的安装和维护5.1 安装要求换热器的安装应符合相关的安全标准和操作规程。
在安装过程中，应注意保护换热器的密封性和防止外部损坏。
5.2 运行和维护换热器的运行和维护需要定期检查和保养。
应注意定期清洗换热器以防止结垢和污垢的堆积，避免影响换热器的传热效果。
换热器设计手册
换热器设计手册摘要，本文将介绍换热器的设计原理、分类、选型、安装和维护等内容，旨在帮助工程师和设计师更好地理解和应用换热器，提高换热器的设计和运行效率。
第一章换热器的基本原理。
换热器是一种用于传递热量的设备，其基本原理是利用热传导和对流传热的方式，将热量从一个流体传递到另一个流体。
换热器通常由管束、壳体、传热介质和支撑结构等部分组成。
在换热器中，热量的传递主要通过换热面积、传热系数和温度差来实现。
第二章换热器的分类。
根据换热方式的不同，换热器可以分为接触式换热器和间接式换热器。
接触式换热器是指传热介质直接接触的换热器，如冷却塔、冷凝器等；间接式换热器是指传热介质不直接接触的换热器，如管壳式换热器、板式换热器等。
根据换热器的结构形式，可以分为管式换热器、板式换热器、壳管式换热器、板壳式换热器等。
第三章换热器的选型。
在换热器的选型过程中，需要考虑流体的性质、流量、温度、压力、换热面积、传热系数、温差等因素。
根据实际工况和使用要求，选择合适的换热器类型和规格，以确保换热器的性能和可靠性。
第四章换热器的安装与调试。
换热器的安装与调试是确保其正常运行的关键环节。
在安装过程中，需要注意换热器的位置、支撑、固定、管道连接、密封等问题；在调试过程中，需要进行压力测试、泄漏检测、流量调节、温度控制等工作，以确保换热器的正常运行。
第五章换热器的维护与保养。
换热器的维护与保养是延长其使用寿命和保证其性能的重要手段。
定期对换热器进行清洗、检查、维修和更换，及时处理故障和问题，可以有效地保证换热器的正常运行。
结论。
换热器是化工、石油、电力、冶金、制药等行业常用的设备，其设计和运行对生产过程的效率和产品质量有着重要的影响。
通过本文的介绍，希望读者能够更好地理解和应用换热器，提高其设计和运行效率，为工程实践提供参考和指导。
换热器课程设计说明书
换热器原理与设计课程设计计算说明书设计题目换热器原理与设计课程设计学院（系）：机电工程学院专业：能源与动力工程班级：姓名：学号：指导老师：完成日期：新余学院目录第一部分确定设计方案1.1选择换热器的类型两流体温度变化情况：热流体进口温度130℃，出口温度40℃。
冷流体进口温度30℃，出口温度40℃。
从两流体温度来看，估计换热器的管壁温度和壳体壁温之差很大，因此初步确定选用浮头式列管换热器，而且这种型式换热器管束可以拉出，便于清洗；管束的膨胀不受壳体约束。
1.2流动空间及流速的确定由于煤油的粘度比水的大，井水硬度较高，受热后易结垢，因此冷却水走管程，煤油走壳程。
另外，这样的选择可以使煤油通过壳体壁面向空气中散热，提高冷却效果。
同时，在此选择逆流。
选用ф25×2.5的碳钢管，管内流速取u i=0.75m/s。
第二部分确定物性数据定性温度：可取流体进、出口温度的平均值。
壳程煤油的定性温度为： T=(130+40)/2=85℃管程冷却水的定性温度为：t=(30+40)/2=35℃根据定性温度，分别查取壳程和管程流体的有关物性数据。
煤油在90℃下的有关物性数据如下：密度ρo= 810kg/m3定压比热容 cp o=2.3kJ/(kg·℃)导热系数λo=0.13W/(m·℃)粘度μo=0.00091 Pa·s冷却水在32℃下的物性数据：密度ρi=994kg/m3定压比热容 cp i=4.187kJ/(kg·℃)导热系数λi=0.626 W/(m·℃)粘度μi=0.000727 Pa·s第三部分工艺流程图第四部分 计算总传热系数4.1热负荷的计算以煤油为计算标准算它所需要被提走的热量： Q=qc Δt=2.39×108330×24x2.22x （130-40）=7.034x106KJ/h=1953.8KW4.2平均传热温度计算两流体的平均传热温差，暂按单壳程、多管程计算。
换热器设计说明书
换热器设计说明书
换热器是一种常见的传热设备，广泛应用于许多工业领域中。
作
为传热过程中的重要组成部分，换热器的设计十分关键，直接影响着
传热效率和设备的使用寿命。
因此，如何设计一款功能稳定、高效节
能的换热器，成为众多工程师的追求目标。
在换热器的设计中，需要从以下几个方面进行考虑：
1.设计选型：选择合适的换热器类型，根据实际需求确定尺寸、
材质和流量等参数。
比如可选择板式换热器、管式换热器和壳管式换
热器等。
2.传热计算：根据传热原理，对换热器的传热面积、传热系数等
进行计算和分析，确定合适数值，以保证传热效率的提高。
3.流体力学计算：进行流体力学分析，确定流体流动状态和阻力，以保证设备的正常运行和安全性。
4.材料选择：选择合适的材料，以确保设备的耐腐蚀性、耐热性
和耐压性等。
5.结构设计：设计合理的结构，保证设备的稳定性、耐用度和易
于维护等。
6.工艺参数：根据实际工艺参数确定换热器的工作温度、压力、
流量等参数，以保证设备的正常运行。
总之，换热器的设计过程需要充分考虑各个因素的综合因素，而且需要依据实际需求和应用环境来进行选择和优化。
同时，还需要不断进行改进与创新，以满足新技术、新工艺、新材料的需求，提升热交换设备的性能和效率。
换热器设计说明书
工程热力学与传热学课程设计管壳式换热器设计说明书目录一、设计任务书———————————11、换热器的概念及意义2、固定管板式换热器构造3、工作原理4、设计参数二、设计计算书———————————31、换热管的材料、内径、长度、管间距等确实定2、壳体内径3、管程接收直径4、折流板缺口高度、间距、数目以及折流板直径5、壳程接收直径确实定6、传热面积和传热面积之比三、计算表格四、设计结果汇总表—————————7五、设计自评————————————8六、参考文献————————————9一、设计任务书1、换热器的概念及意义在化工生产中为了实现物料之间能量传递过程需要一种传热设备。
这种设备统称为换热器。
在化工生产中，为了工艺流程的需要，往往进展着各种不同的换热过程：如加热、冷却、蒸发和冷凝。
换热器就是用来进展这些热传递过程的设备，通过这种设备，以便使热量从温度较高的流体传递到温度较低的流体，以满足工艺上的需要。
它是化工炼油，动力，原子能和其他许多工业部门广泛应用的一种通用工艺设备，对于迅速开展的化工炼油等工业生产来说，换热器尤为重要。
换热器在化工生产中，有时作为一个单独的化工设备，有时作为某一工艺设备的组成局部，因此换热器在化工生产中应用是十分广泛的。
任何化工生产中，无论是国内还是国外，它在生产中都占有主导地位。
2、固定管板式换热器构造3、工作原理：管壳式换热器和螺旋板式换热器、板式换热器一样属于间壁式换热器，其换热管内构成的流体通道称为管程，换热管外构成的流体通道称为壳程。
管程和壳程分别通过两不同温度的流体时，温度较高的流体通过换热管壁将热量传递给温度较低的流体，温度较高的流体被冷却，温度较低的流体被加热，进而实现两流体换热工艺目的。
4、设计参数：二、设计计算书根据设计任务书进展设计计算：204565''2'1max =-=-=∆t t t ℃ 252550'2''1min =-=-=∆t t t ℃热损失系数取0.98传热量：()()kJ t t c M Q L p 48098.0506561.244.14''1'121=⨯-⨯⨯=-=η 冷却水量：()()s kg t t c M p 73.52545187.4480'2''222=-⨯=-逆流时的对数平均数温差：41.222025ln 2025ln minmax min max 1=-=∆∆∆-∆=∆⋅t t t t t c m 参数;P 、R5.025652545'2'1'2''2=--=--=t t t t P 75.025455065'2''2''1'1=--=--=t t t t R设计本管壳式换热器为2壳程-4管程<2-4>型，那么975.0=ψ 有效平均温差：85.214.22975.01=⨯=∆=∆⋅c m m t t ψ 初选传热系数：()C kg w K ︒⋅=300'0 估算传热面积：2'0'022.7385.21300480000m t K Q F m =⨯=∆= 管子材料：铝制管5.320⨯φ管程所需流通截面：222100573.0110003.57m M A t =⨯==ωρ每程管数：根43013.000573.044221=⨯⨯==ππd A n t每根管长：m l d nZ F l t 60'0==取π管子排列方式为：等边三角形 管间距s=26mm 分程隔板槽处管间距mm l E 40=平行于流向的管距mm s s p 5.2230cos =⨯=ο垂直于流向的管距mm s s n 1330sin =⨯=ο 拉杆直径取12mm 估计管壳直径mm 400≤ 管排列可做如下草图那么六边形层数为6层，一台管子数为86=t n ，一台拉杆数为4根一台传热面积为24.32602.086m dl n c =⨯⨯⨯=ππ 两台传热面积：2''08.64m F =管束中心至最外层管束中心距离为0.135m ，管束外缘直径m D L 29.0=壳体m 325.0取S D 那么长径比5.18325.06==s D l管程接收直径：6895.511100073.513.113.122⨯=⨯==φρω取M D 管程雷诺数：1793110725013.010001Re 621222=⨯⨯⨯==-μρωd 管程换热系数：52469.417931023.0013.0621.0Re 023.04.08.04.08.0122=⨯⨯⨯=⨯=τλαP d 折流板形式选弓形，折流板缺口高度m D h S 08.035.025.025.0=⨯== 折流板的圆心角为120度，折流板间距取m l s 4.0=，折流板数目为14块，折流板上管孔数为60个，折流板上管孔直径m d H 0204.0=，通过折流板管子数为56个，折流板缺口处管子数为30根，折流板直径m D b 3.0=。
换热器 设计手册
换热器设计手册第一部分：换热器概述换热器是工业生产中常用的设备，用于将热能从一个流体传递到另一个流体，以实现热能的平衡和利用。
在化工、能源、制药、食品等行业都有广泛的应用。
本手册将以换热器的设计、选择、运行与维护为主要内容，为工程师和操作人员提供全面的指导和参考。
第二部分：换热器设计原理1. 热传导原理：介绍热量在换热器中的传导过程，包括对流、传导、辐射等热传导方式。
2. 换热器工作原理：介绍不同类型换热器的工作原理，如壳管式、板式、螺旋式等。
3. 换热器设计参数：详细介绍换热器设计中的参数，如传热系数、流体速度、材料选取等。
第三部分：换热器设计流程1. 换热器类型选择：根据不同工艺要求和流体特性选择合适的换热器类型。
2. 换热器计算及模拟：对换热器进行热平衡计算和流体模拟，确定换热器的尺寸和传热面积。
3. 换热器结构设计：设计换热器壳体、管束、管板、密封装置等结构。
4. 材料选取：根据工作条件和流体性质选择合适的材料，包括金属、非金属等。
5. 换热器性能分析：对设计的换热器进行性能评估，确保满足工艺要求。
第四部分：换热器运行与维护1. 换热器安装与调试：介绍换热器的安装、泄漏检测、气密性测试等。
2. 换热器运行优化：讲述换热器的操作技巧和运行优化方法，包括流体控制、温度调节等。
3. 换热器维护与保养：指导换热器的定期检查、清洗、维护和更换零部件。
第五部分：换热器设计案例分析通过实际的换热器设计案例，分析不同场景下的换热器选型、设计、运行和维护过程，并总结经验和教训。
结语本手册以换热器设计为主线，系统介绍了换热器的原理和应用，涵盖了设计、选择、运行和维护的全过程。
希望通过本手册的阅读，读者能够对换热器设计有全面的了解，并能在实际工程中有效应用。
参考换热器设计说明书
机械设计机械设计包括结构设计和强度计算两部分。
参考压力容器安全技术监察规程，本次设计的换热器为二类容器。
1.1结构设计1.1.1设计条件1.1.1.1设计压力设计压力根据最高工作压力确定。
设有安全阀时，设计压力取最高工作压力的 1.05〜1.10倍。
本设计取1.1倍。
壳程设计压力F d =1.1巳=1.1 (0.4 _0.1)MPa =0.33MPa ,液柱压力ph 0.95 =993.25 9.8 0.6 0.95Pa=5548.2945Pa ：： 5%F d则可忽略液柱压力，计算压力P c = R，取高于其一个等级的公称等级1.0MPa。
管程设计压力R =1.1P W =1.1 (1.4-0.1)MPa =1.43MPa，忽略液柱压力，则取高出其一个压力等级为2.5MPa。
1.1.1.2设计温度设计温度指容器在正常情况下，设定的元件金属温度，设计温度不得低于元件金属在工作温度状态可能达到的最高温度。
[8，124]管程设计温度的确定，由于气氨最高操作温度为124C，故取设计温度为130C。
壳程设计温度的确定，由于壳程水最高操作温度为42C，故取设计温度为50C。
1.1.2筒体壁厚1.1.2.1筒体选材由于筒体设计温度为50C，设计压力为0.4MPa，参考GB150-1998,故选20R。
1.1.2.2筒体壁厚的计算、二RD2[珂-P c式中、：一计算厚度，mm ；P c —计算压力，MPa ;'—焊接接头系数。
由表可知、：min = 6mm ，故令=6mm 。
6=6 +C 2 =(6 +2)mm =8mm 5n =① +C i + 也=(8 + 0 + 也)mm = 8mm(取C 2=2mm 在无特殊腐蚀情况下，对于碳素钢和低合金钢，不小于1mm )[GB6654《压力容器用钢板》和 GB3531《低温压力容器用低合金钢板》规定压力容器 专用钢板的厚度负偏差不大于 0-25 mm ，因此使用该标准中钢板厚度超过 5 mm 时(如20R,16MnR 和 16MnDR)等，可取 C 1 =0][8，125]由钢材标准规格，取J* =8mm-e= ' n -( C 1 + C 2 ) ( C= C 1 +C 2 )=8-(0+2)=6 mm1.1.2.3筒体的强度校核式中飞—有效厚度，：e =：n -C ， mm ；;n—名义厚度，mm ；t匚—设计温度下圆筒的计算应力， MPa ；C —厚度附加量，mm 。
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甲醇■甲醇换热器II的设计第一部分设计任务书一，设计题目甲醇-甲醇换热器II的设计二，设计任务1,热交换量：8029.39kw2,设备形式：长绕管式换热器三，操作条件①甲醇：入口温度7.83°C,出口温度-31.68°C②甲醇：入口温度-37.68°C,出口温度1.00°C③允许压强降：管侧不大于1.5*105pa壳侧不大于2.9*10’pa. 四，设计内容①设计方案简介：对确定的工艺流程及换热器型式进行简要论述。
②换热器的工艺计算：确定换热器的传热面积和传热系数。
③换热器的主要结构尺寸设计。
④主要辅助设备选型。
⑤绘制换热器总装配图。
第二部分换热器设计理论计算1,计算并初选换热器的规格(1) 两流体均不发生相变的传热过程，管程，壳程的介质均为 甲醇。
(2) 确定流体的定性温度，物性数据。
管程介质为甲醇，入口温度为7.83°C,出口温度-31.68°Co壳程介质也为甲醇，入口温度・37.68°C,出口温度1.00°Co 管侧甲醇的定性温度:打=7兀：型=-H.925 °C 。
2壳侧的甲醇定性温度：仏=二门卑V —1&34°C 。
2两流体在定性温度下的物性数据：⑶传热温差△ _ 7厂力)一72一" _ (7.83-1)-[-31.8 — (-37.68)] _6.83-6 —钳％ °C 」厂T- 7・83-(一31・68)_39・51r-f "1-(-37.68) ~ 38.68 ")p=hzk= 1—(—37S)=坯=085「-匕 7.83-(-37.68)45.51…由R 和P 查图得到校正系数为：处ul,所以校正后的温度为=^=6.406°C （查传热课本 P288）,6.83In -----6[-31.8-(-37.68)]（4）计算热负荷QQ =MiCp」T 厂「） = 312379.8 * 2.345 * 39.51 / 3600 = 8039.524k w（5）初步选择换热器的规格：根据传热温差的大小，传热介质的性质以及结垢清洗要求等条件选择适宜的换热器。
初选换热器的规格如下：壳体直径：管排方式：正三角形规则错列排列管尺寸：4>25*2.5mm （不锈钢管）管数：N=558管程数：1管孔间距：100mm换热管长：L= 103934mm管板规格：管板厚度：管子与管板：焊-胀管绕层数：31层间距：2绕管高度：9058.4mm绕管束规格：2280mm芯铜直径：600mm（6）计算并确定管根数:管程热流体体积流量:_ 也 _ 312379 .8Vi~~p ~ 826.225 * 3600选用4）25*2.5规格不锈钢管，并设管内的流速vi=0.6m/s 所需管子根数n ：n=,l ^di 2u,则心 4 仏=—4*0.1051_ 诫儿 3.14*0.02‘*0・6 式中： 认--体积流量〃叨 仏--管内的流速 d 一管子内径加加（7）绕管方式（31层）壳侧济体管内侧流体J J JI J ]图1单管缠绕管式热交换器概略图D = 600〃〃〃d = 25mme = 5mm滋= 558(根)则由 Dj = /> + O — l)" + M + 2e 得:£>, = 600+25 + 2*5 = 635mm D? = Di + 2d + 2a = 689〃〃”D 产D 、+ 2d + 2a = 743mm取Y)则们3・14。
・ 25/sin5°+100每层缠绕圈数w 广Icosa2,计算总传热系数和总面积：（1）缠绕管式换热器模型的建立: 几何结构模型：1 M图2缠绕管式换热器几何结构示意图图3错流流动示意图架设在壳侧流体流动方向上相邻两绕管间距为一常数，且相反缠绕方向的相邻两绕管相对位置为x,则有两个特征位置：Smax={[(C + C/)/2]~ + (d+/?)2}当x = "即x = 巧 =62.5〃〃胡寸，亍=a = 2mm.2 2 J mm当X = 0时，相邻两绕管间的间隙几将处于几和与几in之间，其计算公式:(c+J)/2 $・=[%•+〃)]严积分结果f X 『2 %=凹c+〃+ 迪讪上L+u( c+d几 2 L屮2d+2”E 22/ U+(2d+2d 门仝型空%+2±2£^2^ 型占(2 L丄十I八卄X丿」100+25 4 + 50卩十(土厶。
4+2*25-丿」= 8.7712式中：= ^2*110.0/7*H4 =3.14*2‘*11°°/7*31/4 = 1529.6加〃,5132 =加'*("一灯*//(4°*厶) =3.14*2‘*(558-31)*105015/(4.0*105015卞)!15°)=18981.3 mm壳体流道截面积：Z)J D+伙-l)*G + k*d + S, “= 600+(31 -1)*2+31*25 + 8.7712=1443.7712〃〃“则S产D,"*KS,厂($+小)= 1443.7712*3.14*31*&7712—(1529.6 + 18981.3)= 1212161.1〃亦市壳侧流道截而积可求的壳侧流道的当量直径："4.0匕/厶又浸润周ii/ = 2.0(^D,,f + KSJ = 2.0*(3.14*1443.7712+31*8.7712)= 9610.7〃〃”则0 =4.0* S JL = 4.0*1212161.1/9610.7 = 504.505〃〃”传热管的缠绕角为Q与缠绕管换热器的轴向管束长度厶，缠绕圈数旳的关系分别为：l c=l sin cw j =/cosa/(/z£)；)个缠绕管的中心圆平均直径为：D, = D+(J- 1血+M+天式中，e是第一层缠绕管与芯桶之间的隔板厚度，取5mm(2)壳侧传热膜系数模型缠绕管式换热器中，传热管在缠绕芯筒周围介于隔板中间呈螺旋状一次缠绕多层，形成圆筒状盘管而形成流道。
传热管的缠绕方向逐层相反，缠绕角与纵向间距通常是均匀的，且管长相同。
因此，随着传热管传热直径的增加，各层传热管数目也随之成比例增加。
这些盘管所组成的管束，其壳侧流道因圆周方向位置的不同而变化，由于相邻两个盘管呈错列的变化，则流道构成就变成管子布置为错列组合排列时的管外流动的流道构成。
图4由盘管层组成的管束的流道构成传热膜系数:f\盍管轴向规则错列布置E七2061久= 0.338FFF”& 亿。
（九/D ）其中，F 厂一管子排列（流道结构）修正系数； F 厂-管子倾斜修正系数； F“--管排数修正系数Fi = [cOS0；T 6W （l -叙cos 什盘sin 。
严0一_表示实际流动方向偏离盘管中心线方向的角廃 P = a （1_纟）（1_£°25）90取a = 5°（参照最新热交换器设II •计算与传热强化质葩验标准规范实施手册 第十三章p 汕 北方工业出版社）0 = 67 + 0其中：k--盘管的特性数，盘管层左右缠绕交替时，值取1,仅 取一个方向缠绕时，值取0.0 = 0形=5。
F = r COS or 61 *{（1-—）*cos5 + —*sin 5}5/235则 F* L32」 90 100 = 0.998802厂 .0.558 0.316 0.112F = 1 — ------- + ——— 一 ——.—r” n rr n其中：n 是流动方向一条直线上的管排数。
当n>10时，可近似 认为Fn=l（同上参照第十三章表13-2）z F in-luie=( ---------2.032 +3.842= 2.936则传热膜系数：2=0・338水2・936*0・99802*1*(31447・264)曲*(12・8985) =547.587743. 管侧传热膜系数模型从层流到紊流过渡的临界雷诺数：(Re) c =2300*[l +8.6*(d,/D m )045]=2300*(1+ &6*(0.02/1.443)045] =5184.164管侧雷诺数:a 产 0.338 Fi Ft F” Re 「' Prf (加D) 式中:Re 产佟也 Wou =—二一=——322600.4——=0.0885 加/s3600&Q ()3600*1.212*835.4'即Re 产巴也公二 504.505*103 *0.0885*835.41.186*10Wo= 31447.264Pr> = C^ = 2.335*10^1.186*10-=128985九°・2147a.=0.338 F, p i F”Re ；「p£%/S:0.21475.04505= 103&642wk*m 24 •总传热系数与总而积的计算[do+R )+(加)/(沟”)+〃 /(%厶)+/ %式中：管外侧污垢阻力管内侧污垢阻力x -----合金导热率 d-管子外径Re- duPi = Ui 0・02水0・6乜26.225 1.087*1()7Pr —CpM- A- _ 2.345* 10A *l.087*10-30.2132 = 9121.159 = 11.96 当阻 <Re< 22000.0时a = {0.023*[l + 14.8*(l + £)*(害)g]Re ；Pr 严彳“凡/⑴i = 0・8・0.22(@-)°」D.n则:i = 0.8-0.22(―—)0J =0.656591.4437712a. = {0.023*(1 + 14.8*(1 + 0.021.4437712)*(0.02 1.4437712)0333](9i2] is? 0.65659*(1 1.96)0333)*(0.2132/002)d + d t 0.025+0.022 2=0.0225 m总传热系如=Ro=O.OOO15m 2*Vw Ri=0.0001m 2*k/w取 15w/(m*k)取 25mmb ------ 壁厚取2.5mmH 圧曲 A ①8039 .524 *103 “皿°总传热面积 A = -- = ------------------------ = 4379.7845 nrK£ 286.5436 * 6.4065 •压力损失的计算: vl ＞売程压力损失:5.334CCC 號传热管倾斜修正系数z 1.8 z /x —1.355 z/""I-355C =(cos 0) (cos 0)= (cos 0) (cos 5)= 0.9948473管排数修正系数0 3750 375C,= 0.9524(1 += 0.9524(1 += 0.97621其中 n = I cosa 17tD } =15管子布置修正系数「_ C*in-line + C*sta^erd _ 2.032 + 3.84 _ 936 2 2 •直列布置时的修正系数C in .Line 与规则排列时的修正系数C staggerd 可 有文献［2］（第十三章P845表13・2）2.5*10"3*25*10"325*10」W ，J ~k = 547.58774 + °-00015 +15*22.5*10-3+1038 .642 *0.02 +=> k = 286.5436 w / k *0.0001 *25*10"20*10-3A^ = 0.334CGGy^T/g f Q= 0.334*2.936*0.9948473*0.97621*=7.006402契g/沪式中gc ——换算系数1.27*10讪//『<2>管程压力损失^p =摩擦系数带入数据，整理得「28800 气 0.025 0.31 開八 9121」59 1.4437721(9121」59)心 =0.0395760.039576*312379.82 *105.0152*1.27*10°826.225 0.02= 96.623761公斤 / 米?6•结构设计（1） 壳体内径的确定由前面的理论计算可知売体内径Di=2330mm,由于売体内径Dj>2000mm,故真空区厚度为10~15mm,取15mm 。