制作簡易管式換熱器的技術(shù)要求有哪些？應(yīng)該準(zhǔn)備哪些設(shè)備和材料及工具和用具？

【專家解說】：目錄
1。熱交換器3 
熱交換器材料的選擇
3管板熱交換器利用4 
4的形式的結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)和管式換熱器5 
5。 7 
管板換熱器類型的工作原理，設(shè)計任務(wù)和工作條件7 
1的設(shè)計主題
設(shè)計任務(wù)和工作條件
3。確定設(shè)計
4。計算的傳熱面積和主熱交換器模型8 
計算流速的苯：8 
2。確定：8 
3的熱流體和冷流體的物理性質(zhì)。傳熱計算：
4。確定流體溫度：8 
5。計算平均溫度：8 
6。設(shè)置的流量管，選擇k值，并估算了換熱面積：9 
5。會計壓降：10 
1。管壓降：10 
2。蜆殼側(cè)壓力降：10 
6。會計的總傳熱系數(shù)：11 
管對流的傳熱系數(shù)11 
2，外殼的對流換熱系數(shù)12 
參考13 
四個主要符號說明13 br />五，課程設(shè)計14 
概述
管板式換熱器產(chǎn)品達(dá)到了一個成熟的階段，并以其高效，節(jié)能，環(huán)保的優(yōu)勢在感受各行業(yè)領(lǐng)域的頻繁使用，被用來取代原來的殼管和翅式換熱器，并取得了良好的效果。 
換熱器的結(jié)構(gòu)的
管殼式換熱器，也稱為管式換熱器，換熱設(shè)備，是一種通用的標(biāo)準(zhǔn)，它具有結(jié)構(gòu)簡單，堅固耐用，成本低，廣泛的木材容易清潔，適應(yīng)性強的優(yōu)點，使用最廣泛的。管殼式熱交換器，所述的結(jié)構(gòu)特征分為下列各項：
（1）固定管板熱交換器
在管片熱交換器管板和外殼的兩端固定在一起，這級熱交換器結(jié)構(gòu)簡單，價格低廉，但難以清潔管，應(yīng)處理的兩流體的溫度差小于50℃，殼側(cè)流體的清潔劑和硬污染材料。的
固定管板熱交換器與伸縮縫，伸縮縫的彈性變形，可減少熱應(yīng)力，這種補償方法是適用于兩流體的溫度差小于70℃，并在殼側(cè)的流體壓力是不是高于600kpa情況的。 
（2）浮頭式換熱器的
浮頭換熱器管板與外殼連接，最終被稱為一個浮頭，浮頭可以自由地捆綁在一起，伸縮無關(guān)和所述殼體的膨脹。浮頭式換熱器管束可以拉出，便于清洗和維修，適用于兩種流體的換熱器之間的溫差較大，各種材料的應(yīng)用是非常普遍的，但比較復(fù)雜，成本高，結(jié)構(gòu)浮動帽子，連接處發(fā)生泄漏不易被發(fā)現(xiàn)，捆綁殼壁的外邊緣之間的差距，排氣管的數(shù)量減少，很容易導(dǎo)致一個短的shell流體。 
（3）填料熱交換器
填料換熱器管束一端可以自由伸縮，浮頭換熱器，結(jié)構(gòu)簡單，成本低，但外殼流體外的可能性泄漏，所以在shell不能處理易燃，易爆液體。 
（4）
u型管式換熱器的結(jié)構(gòu)非常簡單，重量輕，適用于高溫和高壓的場合。束管，可，可消除熱應(yīng)力。但難以清洗管側(cè)，管側(cè)流體必須清潔和困難的結(jié)垢物。的熱交換器的傳熱管的內(nèi)層被損壞，只堵塞一旦發(fā)生泄漏不能被替換。不列管帶材的空間內(nèi)殼，影響結(jié)構(gòu)緊湊，但你要安裝的擋板中間的短路保護(hù)。 
2。熱交換器材料
熱交換器設(shè)計期間，熱交換器的各種零，部件的材料應(yīng)根據(jù)該設(shè)備的操作壓力，操作溫度，選擇。的流體的腐蝕，以及選擇的制造過程中的材料的性能的要求。當(dāng)然，最后的材料，考慮到經(jīng)濟(jì)上的合理性。一般來說，為了滿足在工作壓力和工作溫度的裝置，即，從圖的強度或剛度的設(shè)備考慮點，它是比較容易實現(xiàn)的，但該材料的耐腐蝕性，有時往往是一個復(fù)雜的問題?？紤]不周在這方面，選擇是錯誤的，不會只影響該熱交換器的使用壽命，但也大大增加了設(shè)備的成本。至于材料的制造過程中的性能，它是密切相關(guān)的特定結(jié)構(gòu)的熱交換器。 
常用的材料一般換熱器，碳鋼和不銹鋼。 
（1）碳素鋼
價格低，強度高，在堿性介質(zhì)中穩(wěn)定，耐化學(xué)腐蝕，易產(chǎn)酸腐蝕，無耐腐蝕性的環(huán)境要求是合理的。普通會員熱交換器用無縫鋼管管，碳鋼常用的材料為10日和20日。 
（2）不銹鋼
奧氏體不銹鋼鋼1crl8ni9ti為代表的，它是一個標(biāo)準(zhǔn)的18-8奧氏體不銹鋼，并具有穩(wěn)定的奧氏體結(jié)構(gòu)，具有良好的耐蝕性和冷加工性能。 
等邊三角形布置，結(jié)構(gòu)緊湊，正方形布置，便于機械清洗;同心圓排列為一個很小的外殼直徑換熱器外管均勻布管，結(jié)構(gòu)更緊湊。我們的一系列熱交換器，固定管板多等邊三角形布置;浮頭而方形交錯排列的大多數(shù)，等邊三角形布置。 
管板
（2）管板的作用是加熱管束與管側(cè)和殼側(cè)流體分離?？梢韵[
管板和管件連接或焊接。通貨膨脹連接是使用膨脹管的凸起，一個顯著的塑性變形，要達(dá)到的目的的密封緊固在管和管板之間的按壓力。擴大的接頭方法中通常使用管碳鋼管片的碳鋼或低合金鋼，不超過4兆帕的設(shè)計壓力，設(shè)計溫度不超過350°的場合。 
在所述殼體（3）的頭部和管箱
頭和管框位于兩端，它的作用是控制和分配的管側(cè)流體。 
①頭的情況下，較小的直徑往往頭。接管和頭部法蘭或螺紋連接可用，帶有螺紋的頭部和外殼之間的連接，以便除去管頭，檢查和清洗?？臻g被稱為一個流體入口和出口的
②管箱熱交換器管聯(lián)??管箱，大部分的外殼直徑較大的熱交換管箱結(jié)構(gòu)。清洗，維修管道需要刪除管箱，管箱結(jié)構(gòu)應(yīng)該很容易拆除。 
③大的換熱表面時，根據(jù)需要，可以多管程換熱器通過分區(qū)。對于多管程換熱器管箱應(yīng)設(shè)立分區(qū)，束傳遞到順序串接的若干組，各組大致相等的管數(shù)。可以增加該介質(zhì)流量，以提高熱傳遞。管和多者可達(dá)16路，2,4,6過程。應(yīng)盡可能布置成逆流安排在殼管側(cè)的流體和流體中，為了提高傳熱，并應(yīng)防止泄漏的通分區(qū)，以防止短路的流體。 
3。利用管板換熱器
（1）傳熱效率高，熱損失
最好的工作條件，傳熱系數(shù)可以達(dá)到6000w / m2k一般工作條件，傳熱系數(shù)也可以得到大約3000 ?4000 w / m2k，殼管式換熱器的3至5倍。該設(shè)備本身不存在繞過所有的流體通過該裝置可以形成在波紋板湍流，足夠的熱傳遞。完成了這個過程的熱交換器中，傳熱面積為？的板式換熱器是只在管殼式的1/3到1/4。 
（2）占地面積？
除了設(shè)備本身的體積小，重量輕，不需要預(yù)留額外的維護(hù)和安裝空間。熱交換器中使用的片材的厚度僅0。 6?0。 8毫米。的熱交換器，板式熱交換器的管殼式熱交換器的五分之四的足跡和重量小于相同的效果。 
（3）污垢系數(shù)低
流體板之間的暴力跟頭形成湍流，良好的板設(shè)計，以避免存在的死，使雜質(zhì)不容易沉積在通道堵塞，確保一個很好的變化的熱效應(yīng)。 
（4）維護(hù)，易清潔
換熱器板夾緊螺栓夾緊力組裝在一起，維護(hù)，清洗，只是松開夾緊螺栓可以刪除片狀糜爛的清洗。 
（5）適用面廣
設(shè)備的最高溫度可達(dá)180°c，耐壓。 0mpa進(jìn)行，特別適用于各種工藝加熱，冷卻，熱回收，冷凝，在低年級的熱回收，具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益和單位消毒設(shè)備食品?？蛇m應(yīng)不同類型的材料的熱交換器板的腐蝕要求的條件。的
當(dāng)然板熱交換器有一定的缺點，如壓力和溫度不是很高，在更復(fù)雜的情況下限制其使用。小板通道同時進(jìn)行了大量的雜質(zhì)，顆粒較大的媒體，它是不恰當(dāng)?shù)摹?nbsp;
4。和管式換熱器的結(jié)構(gòu)
介質(zhì)的流動通過的傳熱管的信道的一部分，稱為一個管。 
（1）傳熱管間距
常見的傳熱管的規(guī)格ф19×2毫米ф25×2毫米（1crl8ni9ti），ф25×2.5毫米（碳鋼10）的安置和安排。的小直徑管，可能會暴露在較大的壓力，而薄壁，同時，相同的外殼直徑，更多的管可以被安排，所以每單位體積的熱傳輸面積越大，每單位傳熱面積？金屬消耗少。的布置的傳熱管的管板方形直列交錯方形，三角線，三角形錯開，并布置在同心圓。 
（a）（b）（c）
（d）（e）
1 - 4傳熱管（c）三角形內(nèi)聯(lián)
（d）三角形交錯的管板安排在廣場內(nèi)聯(lián)
（a）（b）方交錯排列（e）
等邊三角形排列的同心圓緊湊，正方形布置，便于機械清洗;小殼直徑同心圓排列均勻布管外管的換熱器，結(jié)構(gòu)更緊湊。我們的一系列熱交換器，固定管板多等邊三角形布置;浮頭而方形交錯排列的大多數(shù)，等邊三角形布置。 
管板
（2）管板的作用是加熱管束與管側(cè)和殼側(cè)流體分離。可以消腫
管板和管件連接或焊接。通貨膨脹連接是使用膨脹管的凸起，一個顯著的塑性變形，要達(dá)到的目的的密封緊固在管和管板之間的按壓力。擴大的接頭方法中通常使用管碳鋼管片的碳鋼或低合金鋼，不超過4兆帕的設(shè)計壓力，設(shè)計溫度不超過350°的場合。 
在所述殼體（3）的頭部和管箱
頭和管框位于兩端，它的作用是控制和分配的管側(cè)流體。 
①頭的情況下，較小的直徑往往頭。接管和頭部法蘭或螺紋連接可用，帶有螺紋的頭部和外殼之間的連接，以便除去管頭，檢查和清洗?？臻g被稱為一個流體入口和出口的
②管箱熱交換器管聯(lián)??管箱，大部分的外殼直徑較大的熱交換管箱結(jié)構(gòu)。清洗，維修管道需要刪除管箱，管箱結(jié)構(gòu)應(yīng)該很容易拆除。 
③大的換熱表面時，根據(jù)需要，可以多管程換熱器通過分區(qū)。對于多管程換熱器管箱應(yīng)設(shè)立分區(qū)，束傳遞到順序串接的若干組，各組大致相等的管數(shù)?？梢栽黾釉摻橘|(zhì)流量，以提高熱傳遞。管和多者可達(dá)16路，2,4,6過程。應(yīng)盡可能布置成逆流安排在殼管側(cè)的流體和流體中，為了提高傳熱，并應(yīng)防止泄漏的通分區(qū)，以防止短路的流體。根據(jù)組裝的可拆卸的，焊接，釬焊和其他形式的
管板熱交換器的類型和工作的
板式換熱器可以被劃分，根據(jù)熱交換器板的波紋可以分為根據(jù)墊圈和管理單元，可分為人字波，直波，球面波，鍵合型的形式。各種形式的組合，以滿足不同工況的需求，更有針對性的使用。如相同的人字形波紋板片是使用粘接劑的類型或管理單元密封可能會有所不同，管理單元墊圈膠的使用可能含有氯離子，可以有效地防止板的腐蝕，和設(shè)備的拆卸更方便。另一個例子是焊接板式換熱器的溫度和壓力是顯著優(yōu)于可拆卸的板式換熱器，可以達(dá)到250℃，2。兆帕。相同的板式換熱器，其形式的多樣性，可以適用于廣泛的領(lǐng)域，并且可用于在大部分的熱交換過程。 
板式換熱器有多種形式，但它的工作原理大致相同。的平板式熱交換器是在一起，主要是通過外部的換熱器板的夾持組件的介質(zhì)流過的貫通孔設(shè)置在所述換熱板的表面中的板，激烈的湍流形成在波紋板，當(dāng)用筷子攪拌一杯熱水，增加了換熱面積。在熱交換器上的片材的兩側(cè)，分別，湍流形成一個大的熱交換器表面和片材接觸，并有足夠的傳熱板通過板的冷卻介質(zhì)流量，以達(dá)到最終的換熱效果。冷卻介質(zhì)的冷卻介質(zhì)的分離主要是通過分割的墊圈，或由大量的焊縫，在的情況下的熱交換器板，以確保不開裂穿孔，將不會被混淆。 
設(shè)計任務(wù)的設(shè)計和工作條件
年石腦油散熱器設(shè)計/> 
設(shè)計任務(wù)和工作條件
1）石腦油：入口溫度為140°c，出口溫度為40℃
2）冷卻介質(zhì)：水，進(jìn)水溫度25℃，出口溫度45℃ 3）允許的壓力降不超過100kpa的
4）一年300天，24小時連續(xù)運行。 
兩個流體屬性數(shù)據(jù)的定性溫度
流體的密度公斤/立方米比熱kj /（千克·℃）粘度的物理性能毫帕的？的熱傳導(dǎo)w /（m℃）
石腦油825 2.22 0.715 0.140 
水994.0 4.17 0.727 0.626 
3。確定設(shè)計
1）選擇換熱器的類型
流體溫的變化：熱流體的進(jìn)口溫度為140℃，出口溫度為40°c;冰冷的尸體入口溫度為25°c出口溫度為45℃，循環(huán)水冷卻冬季運行中使用的熱交換器中，入口溫度將減少，同時考慮到這個因素，它是估計的熱交換器，所述殼體的壁溫度的溫度差越大，所以在最初確定選定的列管式熱交換器。 
2）的管程安排
循環(huán)冷卻水容易結(jié)垢，如果流率太低，將污垢加快其生長速度，從而使熱交換器的熱流量減少。但是，石腦油是一種劇毒，易燃，易爆具有一定的危險性輕質(zhì)油，考慮到安全和后勤的工作壓力，應(yīng)該允許石腦油管，所以一般考慮應(yīng)該石腦油去管，殼循環(huán)冷卻水。 
4。計算出的傳熱面積和主熱交換器模型
1。計算出的交通石腦油：
根據(jù)化學(xué)工程課程設(shè)計任務(wù)石腦油流量<br原則“中的數(shù)據(jù)計算確定的物理性質(zhì)的熱流體和冷流體：
物理/> 2。性能的的
流體的密度千克/立方米比熱kj /（千克℃）粘度mpa？的熱傳導(dǎo)w /（m？°c）
石腦油825 2.22 0.715 0.140 
水994.0 4.17 0.727 0.626 
3。傳熱計算：
忽略的熱損失，冷卻水耗量。確定的流體溫度：
設(shè)計，熱流體是石腦油，冷流體是水，因此為石腦油，可以盡可能快通過朝向的壁的冷卻水冷卻，可以增加傳熱面積，提高冷卻效果，石腦油管和水上行走的外殼。
5。計算的平均溫度：
按苯與水在逆流換熱器計算的平均溫度，溫度修正系數(shù)考慮到單殼水：45℃←的
石腦油的：140°c→40°c 
25°c 
：在95°c和15°c 
r和p： 
r，p值，檢查“化工原理（上）”（編輯夏青，天津大學(xué)，修訂版）（以下簡稱“化工原理”是指書）p232頁，圖5-11（b）
= 0.85> 0.8，所以你可以選擇。
6。將管側(cè)流量，選擇k值，估計的換熱面積：
參考p280頁表4-14殼管式換熱器在易燃易爆液體安全允許速度
理想管，流速為
單，可確定所需的管程數(shù)，所以他們選擇了雙管程管
根據(jù)兩種流體情況，采取的k值為200w /（m2 ？°c），就可以計算出一個管式換熱器長度
單管長度為6.0m，的管傳遞= 10，這可能是一個資源管理器= 4n = 40 
br />“查找”化工原理（上冊）附錄19“后的固定管板換熱器設(shè)備（tb / t 4715-92），
考慮到兩流體的溫度差，為了減少熱應(yīng)力引起的溫度差，固定管板式換熱器，膨脹節(jié)，初選換熱器型號：g325ⅳ-1.6-19的選擇，主要參數(shù)如下：
殼直徑：325毫米
公稱壓力：1.6mpa的
市民表示，面積：19平方米 - 
管尺寸：
管數(shù)：40 
管長度：6米
>管中心距：32毫米
的管程：4 
管排列方式：一個等邊三角形的
管的側(cè)流面積：0.0031 
有效換熱面積，通過計算看出，換熱面積的索賠過程的換熱器的總傳熱系數(shù)。
5。占壓降：
1。管壓降：
其中= 1.4，= 1 = 2。
管流：
雷諾茲：
用碳素鋼管，壁面粗糙度，相對粗糙度。 br />滿足設(shè)計要求，在“化工原理（上冊）”檢查p54頁圖1-27已知的摩擦系數(shù)
被帶到計算
管側(cè)壓降。
> 2。殼側(cè)壓力降：
的
管的等邊三角形布置，f = 0.5 
采取擋板擋板間距z =0.15米，d =0.7米
擋板擋板
流面積？外殼
殼速度
這樣的計算結(jié)果顯示，管殼側(cè)壓降可滿足設(shè)計條件。
6。會計的總傳熱系數(shù)：
1管對流換熱系數(shù)
（渦流）
<br普朗特數(shù)的對流換熱系數(shù)/ 2，外殼的對流換熱系數(shù)
管安排在一個等邊三角形，
/> 
水被加熱（液體被加熱）的殼
3，總的傳熱系數(shù)k：可以忽略的
壁熱阻和耐污性，總傳熱系數(shù)k是：
，所以選擇換熱器是合適的安全系數(shù)
設(shè)計：使用固定管板換熱器，膨脹節(jié)，型號g325ⅳ - 1.6-19。
參考
[1]“化工原理，天津大學(xué)化工原理編譯天津：天津大學(xué)出版社（1999年）
[2]”換熱器琴書葉溫浜等，化學(xué)工業(yè)出版社（2003年）
[3]“的原則，下冊”譚天恩，竇沒周明華，等，化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工程（第三版） 
（2006）[4]“化工過程與設(shè)備設(shè)計”中國南方學(xué)院化工原理技術(shù)部（1987年）
[]“化學(xué)工程課程設(shè)計”邵毅佳，天津的原則大學(xué)出版社（2003年）
四個主要符號說明
硝基苯定性溫度t冷卻水的定性溫度t 
硝基苯密度ρo冷卻水的密度ρi
硝基苯定壓比熱容毛棕櫚油期貨冷卻水的熱容量給定的壓力比cpi的
對硝基苯的熱導(dǎo)率λ0冷卻水的熱傳導(dǎo)性λi
硝基苯黏度μo為冷卻水的粘度導(dǎo)率μi
熱通量禾冷卻水流
熱負(fù)荷qo的平均溫差> 
總傳熱系數(shù)的
管的側(cè)雷諾數(shù)
溫差
>修正系數(shù)和管殼側(cè)的傳熱系數(shù)
初來算的初始數(shù)目傳熱管換熱面積
早期計算的實際熱轉(zhuǎn)印區(qū)域s的管的數(shù)目通過
殼直徑d跨管道的中心線。數(shù)目
擋板間距b管節(jié)距t 
擋板數(shù) br /> nb管壓降在內(nèi)部直徑
當(dāng)量直徑
殼側(cè)壓力下降
面積？裕量h 
課程設(shè)計的感覺
經(jīng)過一個星期的艱苦工作，終于完成了換熱器可以是一個相當(dāng)?shù)脑O(shè)計，這些天，我有一個非常充實我的大學(xué)生活最充實的生活后，兩個實習(xí)，看成果的勞動，我們的團(tuán)隊，我的心里一種說不出的感覺，畢竟，我們的努力得到公平的回報他們的努力，我感到很自豪，當(dāng)然，我也知道自己學(xué)習(xí)中的不足之處。<br /我想說：功夫不負(fù)有心人，完成的課程設(shè)計是真的很辛苦，但他們?nèi)匀豢梢砸魳?。他正忙于?zhǔn)備考試，課程設(shè)計方面，我們需要做的，一下子變得非常有價值的時間對我們來說，真的不能等待，睡眠時間也利用它們。當(dāng)遭遇另一個難題，臉上綻放的笑容，當(dāng)我看到的設(shè)計終于完成了，我笑了，對我來說，最重要的收獲，更可喜的精神收獲知識。從課程設(shè)計，我不僅可以鞏固知識的課本，也學(xué)到了很多其他知識，我知道每門課程的掌握之間的化學(xué)課程設(shè)計原則在機械制圖基礎(chǔ)知識，但沒有學(xué)過機械制圖的基礎(chǔ)，因此，我們必須重新打開書，以確定是否有一些設(shè)計。
其次據(jù)悉，團(tuán)隊合作是非常重要的，每個人都有一個分工，但也不能完全獨立的，但也有合作，設(shè)計一個團(tuán)隊合作的成功或失敗的因素是好還是壞。
這樣的設(shè)計，讓我知道事情的真相，終身學(xué)習(xí)。我們每個人就決不會滿意的現(xiàn)有的成就，生活就像是爬山，背山更高的山等著你。挫折是一款擁有豐富的經(jīng)驗。課程設(shè)計，勢必將成為一個非常美好的回憶，我的生命之旅！ />我當(dāng)然的設(shè)計一定不足之處的批評，并希望教師下一次會做的更好。