管壳式热交换器-设计3

1、1热交换器原理与设计第二章 管壳式换热器-设计3 22.3 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：3ttttwMA/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；t为管程流体的密度，Kg/m3；Wt为管程流体的流速，m/s；需管数n21td/4An式中：d1管子内径，m；4每根管子的长度L为dn/FL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：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一般

2、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。直径作为计算直径。5换热管的长度与壳体直径的比值在换热管的长度与壳体直径的比值在425之间；之间；一般为一般为610，对于立式热交换器而言比值为，对于立式热交换器而言比值为46。若算得的管长过长，则应该做成多程的热交换器。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：换热管长度取值：管程数管程数Zt为为：lL/Zt式中：l所确定的管子的长度所确定的管子的长度mL管程总长管程总长，m；6管子的总根数ttnZn n每程管数每程管数式中式中：流程

3、数的选取：流程数的选取：过多过多隔板隔板在管板上占去过多的面积，管板排管数降低在管板上占去过多的面积，管板排管数降低增加流体穿过增加流体穿过隔板隔板垫片短路的机会垫片短路的机会增加流体的转弯次数及流动阻力增加流体的转弯次数及流动阻力流程数适中流程数适中7程数宜取偶数，以使流体的进、出口程数宜取偶数，以使流体的进、出口连接管做在同一封头管箱上，便于制造。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内径方法方法作图（可靠，准确）估算bsbDs218式中：b管束中心线上最外层管中心至壳体内壁距离，管束中心线上最外层管中心至壳体内壁距离，b（11.5）d0(d0为管外径为管外径)。b 沿

4、六边形对角线上的管数。沿六边形对角线上的管数。估算估算 当管子按照等边三角形排列时，当管子按照等边三角形排列时， ； 当管子接正方形排列时当管子接正方形排列时tnb1 . 1tnb19. 1壳体的外径强度强度钢制压力容器标准的规定加以确定9 公称直径小于或等于公称直径小于或等于400mm400mm的热交换器，可以采用无缝钢管的热交换器，可以采用无缝钢管制作圆筒，卷制圆筒的公称直径以制作圆筒，卷制圆筒的公称直径以400mm400mm为基础，以为基础，以100mm100mm，为进级档，必要的时候允许以为进级档，必要的时候允许以50mm50mm为进级档。为进级档。三、壳程流通截面积的计算内容：内容：

5、确定纵向隔板或折流板的数目与尺寸。确定纵向隔板或折流板的数目与尺寸。纵向隔板sssswMA/式中：A AS S为壳程流通截面积，为壳程流通截面积，m m2 2；M Ms s壳程流体的质量流量，壳程流体的质量流量，Kg/sKg/s；s s壳程流体的密度，壳程流体的密度，Kg/mKg/m3 3w ws s壳程流体的流速，壳程流体的流速，m/sm/s；10纵向隔板长度确定的纵向隔板长度确定的基本原则基本原则：流体在纵向隔板转弯时的流流体在纵向隔板转弯时的流速速各流程中顺管束流动时速度。各流程中顺管束流动时速度。壳程流通截面积壳程流通截面积2024dnDZAtsss20224dnDAZtsss流程数流

6、程数11弓形折流板缺口高度缺口高度缺口处的流通截面积缺口处的流通截面积两折流板间错流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。截面积与流体在两折流板间错流的流通截面积接近。12流体在缺口处的流通截面积流体在缺口处的流通截面积Abwtwgb缺口处管子所占面积A缺口总截面积AA132sin212142sswgDhDActwtFndA1820缺口总截面积缺口总截面积缺口处管子所占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

7、为错流区内管子数占总管数的百分数式中：LsLsLscDhDDhDDhDF2arccos22arccossin221h表示折流板缺口高度，表示折流板缺口高度，m；Ds表示热交换器壳体内径表示热交换器壳体内径，m；式中：DL表示最大布管圆直径表示最大布管圆直径，m14折流板切口中心角，弧度；折流板切口中心角，弧度；sDh21arccos2两折流板间错流的流通截面积两折流板间错流的流通截面积AC正方形斜转或直列排列时00dssdDDDlAnLLssc三角形排列时00dssdDDDlALLssc15式中：ls折流板间距；d0管子外径；s管间距；sn与流向垂直的管间距。As，Ab，Ac之间的关系cbsAAA As为保证流速所需要的流通截面积为保证流速所需要的流通截面积 A Ab b流体在缺口处的流通截面积流体在缺口处的流通截面积AC两折流板间错流的流通截面积两折流板间错流的流通截面积16（3）盘环形折流板）盘环形折流板环板圆孔处的流通面积环板圆孔处的流通面积a1盘板的流通面积盘板的流通面积a2环板的流通面积环板的流通面积a3321aaa32aaAsnmsdhDa021a3盘周至圆筒内壁截面减去