圆整可取D=600mm
3.4.7折流板
采用弓形折流板，取弓形折流板圆缺高度为壳体内径的25%，则切去
的圆缺高度为h=0.25X600=150（mr）
折流板间距B=0.4D,则B=0.4X600=240mm
折流板数N二传热管长/折流板间距-1=6000/240-1=24（块）
折流板圆缺面水平装配
3.4.7接管
壳程流体进出口接管：
取接管内煤油流速为u=1.0m/s，则接管内径为:
—（418939.y
D=f4^J/（3600825）0.090（m）,圆整后可取管内径为90mm
V5V3.141.0
管程流体进出口接管：
取接管内循环水流速u=1.5m/s，则接管内径为
442676.4d2（3600994）o.1O1（m）=100mm
\3.141.5
4.换热器的核算4.1热流量核算
4.1.1壳程表面传热系数;
用克恩法计算：
当量直径，由正三角排列得:
壳程流通截面积:
S0BD（1牛）0240.6（1需）=0.0315（m2）
壳程中煤油流体流速及其雷诺数分别为:
36
普朗特数：
Pr=^^卫7151011.34；
0.140
0.14
粘度校正：
一1
w
00=0.3601404661.50.5511.34‘3=589.7〔W/俑•K）〕
0.02
4.1.2管内表面传热系数：
i0.023」Re0,8Rr0.4di
管程流体流通截面积：
S=0.785X0.022X216/6=0.0113（卅）
管程流体流速及其雷诺数分别为：
i=426764/（3600994）=1.055（m/s）
0.0113
Re二O.°21.055"4=28849.2
0.000727
普朗特数：
pr=4.181037271064.85
0.626
4.1.3污垢热阻和管壁热阻
查有关文献知可取:
Ko=
1
589.7
0.00034
0.025
0.020
0.0250
5008.10.020
=394
0.00017
5.1.4计算传热系数K（忽略管壁热阻）：
计算传热面积Ac：
32
Ac=Q/（KcX^tm）=992.7x10/（394x31.45）=80.11（m）该换热器的实际传热面积A:
2
A=d。
lNt=3.14x0.025x6X（228-17）=99.38（m）
51-5该换热器的面积裕度为：
H=^x100%=竝冷严x100%=24.05%
为了保证换热器的可靠性，一般应使换热器的面积裕度大于15%〜25%。
满足此要求，所设计的换热器较为合适传热面积裕度合适，该换热器能够完成生产任务。
5.2换热器内流体的流动阻力5.2.1管程流体阻力
计算公式如下：
△Pt=（△R+APr）NSNPFs；
Ns=1,Np=6,Fs=1.5;
l2
△R二丄—。
由Re=28849.2,传热管相对粗糙度0.1/20=0.005,
di2
莫狄图（下图）得i=0.0338，流速u=1.055m/s,p=994kg/m3，故
△Pi=i丄£i=0.0338—9941.055=5609.18（R）;
di20.022
22
△Pr=—39941.055=1573（Pa）
22
△Pt=（△Pi+△Pr）FsNs=（5609.18+1573）x6X1.5=64639.62
（R）<105Pa
管程流体阻力在允许范围内
图12«牒按采数只与系诺数R®及相対粗極挖e/"的其条
522壳程阻力
公式有：
△FS=（△F0+AP）FsNS
其中Fs=1.15;NS=1;
2
△F0=FfoNtc（Nb+1）*；
又F=0.5,
fo=5Reo0.228=5X4661.5-0.228=0.729,Nc=1.1Nt0.5=1.1X228o.5=17
Nb=24;uo=O.2O2m/s
则流体流经管束的阻力：
2
II2
△FO二FfoNc（Nb+1）晋=0.5X0.729X17X（24+1）X825X0.202/2〜
2607.43（Pa）
流体流过折流板缺口的阻力
2
△R=Nb（3.5-2B/D）-u^,其中B=0.24m;D=0.6m;故
2
△R=24X（3.5-2X0.24/0.6）X825X0.2022/2〜1090.69（Fa）,
则总阻力：
c
△Ps=APo+AF^=2607.43+1090.69=3698.12（Fa）<10Pa。
故壳程流
体的阻力也适宜。
综上所诉，该换热器管程与壳程的压力降均小于允许压降100KPa均
符合要求，所以设计的换热器符合条件
四、设计结果设计一览表
换热器主要结构尺寸和计算结果见下表
参数
管程
壳
程
流率/（kg/h）
42676.4
18939.4
进仙温度「C
25/45
125/40
定性温度/C
35
82.5
密度/（kg/m3）
994
825
物
定压比热容/
/kJ/
/kg•K））
4.18
2.22
性
粘度（（Pa-s）
0.000727
0.000715
热导率/:
w/
/m•K）〕
0.626
0.140
普朗特数
4.85
11.34
设
形式
固定管板式
台数
1
备
壳体内径/mm
600
壳程数
1
结
管径/mm
巾25X2.5
管心距/mm
32
构
管长/mm
6000
管子排列
△
参
管数目/根
216
折流板数/个
24
数
传热面积/m2
100.0
折流板间距/mm
240
管程数
6
材质碳钢
主要计算结果
管程
壳程
流速/（m/s）
1.055
0.202
表面传热系数/〔w/（m2•K）〕
5008.1
589.7
污垢阻力/（w/m2•K）
0.00034
0.00017
阻力/MPa
0.06
0.0056
热流量/kW
992.7
传热温差/C
31.45
传热系数/〔w/（m2•K）〕
394
裕度/%
24.05
五、辅助设备的计算和选型
5.1封头（JBT4729_94）
标准椭圆形封头的几何形状如附图1所示。
形成这种封头的母线是由14
椭圆线和平行于回转轴的短直线光滑连接而成，故它由半个椭圆球和一个
高度为h0的圆柱短节（称它为封头的直边部分）构成。
附表1所列椭圆封头尺寸与质量，摘自JBT4729_94标准。
1B）外控为处称虫&
附图1标准椭圆形封头
椭圆封头尺寸与质量（摘自JBT4729_94）
公称程径mm
曲面高度
mm
直边冉度
inin
内表面飙
F
nr
容积
V
吗度
0
mm
G
600
150
2?
0.438
0.03?
3
10
4
14
17
6
21
8
28
40
0.466
0.040
10
38
12
处
5.2压力容器法兰（TB4702—92）
压力容器法兰（TB4702—92）的类型有甲型平焊法兰、乙型平焊法兰和长颈对焊法兰。
用于不锈钢容器时，法兰端面焊有不锈钢衬环。
就法兰的密封面来说，又有平密封面、凹凸密封面和榫槽密封面之分。
5.3鞍式支座（JBT4712-92）
卧式容器的支座常用鞍式支座，简称鞍座。
它是由底板、腹板、筋板和垫板四种板组焊而成的焊制鞍座；或其中腹板与底板由同一块钢板弯制的弯制鞍座.这次设计采用重型弯制鞍座。
DN500〜900鞍座尺寸（JBT4712—92）mm
直径
允许
“kN
高度
h
底楣
£
枝廉质晴kg
堵加
100mm高度增加的M慣ka
A
th
■5i
k
忸长
0
带第
V-ir
临阪
1?
9
46Q
150
10
2X）
120
*
200
56
刑
J
550
163
510
275
650
360
■^2
17
5
600
啼
>50
3W
7|fl
4QQ
；4
18
650
167
200
旳0
325
770
43€
26
1»
5
700
170
640
350
和0
460
21
2X#20
F型配M16WttS®
DN500〜900mm的型鞍式支座
DN500〜900mm的型弯制鞍式支座
5.4管板
焊接管板的最小厚度取决于焊接工艺及管板焊接变形的要求，对于固定管
rzm
板式换热器的管板结构见图1_12,主要尺寸见表1_12。
p.】OMPa
表I12阂定簣掖式氓热壽的管板〒卷尺寸
公称百禅
D
/>.
。
=D
/>
h
J
攜丨｛1数
殒玳M也括村环）/kg
单段
二親
四秤
■>7
R沸器
5.5拉杆与定距管
折流板的安装固定是通过拉杆和定距管来实现的。
拉杆是一根两端皆带有螺纹的长杆，一端拧入管板，折流板就穿在拉杆上，各板之间则以套在拉杆上的定距管来保持板间距离，最后一块折流板可用螺母拧在拉杆上予以紧固。
拉杆直径及数量可依换热器壳体内直径选定,各种尺寸换热器的拉杆直径和拉杆数，可参考表1_17选取。
定距管通常采用与换热管材料、直径相同的管子。
表I」了拉轩直径与最小拉杆数
拉杆直径/mm
戴小R杆數
200-250
10
4
27S.400t500.600
12
4
500.101X）
12
6
1200
12
g
>1250
12
10
5.6折流板
安装折流板的目的，是为了加大壳程流体的湍流速度，使湍流程度加剧，提高壳程流体的对流传热系数。
在卧式换热器中折流板还起到支承管束的作用。
常用折流板有弓形（或称圆缺形）和圆盘一圆环形两种。
弓形折流板结构简单，性能优良，在实际中最为常用。
折流板直径De取决于它与壳体之间间隙的大小。
间隙过大时，流体由间隙流过而根本不与换热器接触；间隙过小时又会引起制造和安装上的困难。
折流板直径De与壳体内直径Di间的间隙可依表1_13中所列数值选定。
壳怵内直径n/mm
^25
400
>00
600
700
间滋/ram
2.0
3,0
15
3,5
40
壳休内宜轻dJmm
800
900
1000
1100
1200
冋曲/min
4.0
4,?
4.5
4,5
4.5
六、设计评述
本次化工课程设计是对列管式换热器的设计，通过查阅有关文献资料、上网搜索资料以及反复计算核实，本列管式换热器的设计可以说基本完成了。
一开始接到这个任务很迷茫，因为本来对换热器的设计这个概念就不清楚，而且对于画图一直也是我的弱项，所以心情很浮躁，过去了几天还是毫无头绪。
后来在答疑课上借到了上届的作业，开始一步一步地研究。
课程设计需要学生自己做出决策，自己确定实验方案、选择流程、查取资料、进行过程和设备的计算，并要对自己的选择做出论证和核算，经过反复的分析比较，择优选定最理想的方案和合理的设计。
所以，课程设计是增强工程观念、培养提高学生独立工作能力的有益实践。
换热器的设计主要是核算比较麻烦，而且计算时遇到很多麻烦，关于管程壳径等概念很模糊，设计过程中遇到的麻烦很多，也正是因为这样，我开始不断地查阅资料问问题，突然间觉得自己虽然学过这些知识，但是
还是有很多的疑问。
也正是因为不断地发现问题分析问题解决问题，才提高自己的理解和学习能力。
通过这次设计我了解了换热器的工艺流程，知道了各种换热器的优缺点，通过一次次地计算，对于换热器的型号的选择依据有了更深刻的理解。
第二周开始作图，一开始面对A1的纸却不敢下笔，不敢画页不知道该怎么画，于是先画了个边框，接着在图书馆找了一下午资料，才知道自己知道的只是冰山一角，第二天在宿舍呆了一天去查法兰还有支座的尺寸和型号。
在画图的时候一边画一边问，在大家的讨论中明白了很多，也找出了自己很多的错误。
虽然现在自己的说明书和图还有很多的问题，图纸的线条不够清晰，有些线条甚至是画斜了，但是从这次课程设计中我懂了很多，不仅是换热器的只是，还学到了很多课本上没有的，知道不耻下问，知道坚持不懈，知道静下心来去做事。
七、参考资料
[1:
匡国柱、史启才.化工单元过程及设备课程设计.北京：
化工工业出
版社，2002
[2:
姚玉英.化工原理.天津：
天津：
大学出版社，1999
[3:
刘巍.冷换设备工艺计算手册.北京：
中国石化出版社，2003
[4:
黄璐、王保国.化工设计.北京：
化学工业出版社，2001
[5:
谭天恩等.化工原理.北京：
化学工业出版社，2006
[6:
董振珂.化工制图.北京化学工业出版社，2001
[7:
王非、林英.化工设备用钢.北京：
化学工业出版社，2003
[8:
秦叔经、叶文邦.换热器.北京：
化学工业出版社，2002
[9:
李克永.化工机械手册.天津：
天津大学出版社，1991
[10:
贺匡国.化工容器及设备简明设计手册.北京：
化学工业出版社，1989
八、主要符号说明
P——
压力，Pa;
Q
――传热速率，W
R—-
—热阻，怦•K/W;
Re
――雷诺准数；
s—
传热面积，怦；
t
――冷流体温度，c；
T——
-热流体温度，c；
u
流速，m/s;
qm_
――质量流速，kg/h;
h――表面传热系数W/（K）;
粘度，Pa•s;
――校正系数。
r
H——
—扬程，m
A——
2
-实际传热面积，m
Pr
NB—
板数，块
K
qv_
-—体积流量
N
Np-
—管程数
l
Kc—
—传热系数，W/（m-K）
密度，kg/m3;
——转速，n/（r/min）
（NPSH）r—必须汽蚀余量，m
――普郎特系数
――总传热系数，W/（K）
t管数，根
管长，m
△tm――平均传热温差，C
升级会员 