单弓形折流板用得最多,弓形缺口的高度h为壳体公称直径Dg的15%~45%,最好是20%,见图1-22(a);在卧式冷凝器中,折流板底部开一90°的缺口,见图1-22(b)。高度为15~20mm,供停工排除残液用;在某些冷凝器中需要保留一部分过冷凝液使凝液泵具有正的吸入压头,这时可采用堰的折流板,见图1-22(c)[4]。
在大直径的换热器中,如折流板的间距较大,流体绕到折流板背后接近壳体处,会有一部分液体停滞起来,形成对传热不利的“死区”。为了消除这种弊病,宜采用双弓形折流板或三弓形折流板。
从传热的观点考虑,有些换热器(如冷凝器)不需要设置折流板。但为了增加换热器的刚度,防止管子振动,实际仍然需要设置一定数量的支承板,其形状与尺寸均按折流板一样来处理。折流板与支承板一般均借助于长拉杆通过焊接或定距管来保持板间的距离,其结构形式可参见图1-23[7]。
由于换热器是功用不同,以及壳程介质的流量、粘度等不同,折流板间距也不同,其系列为:100mm,150mm,200mm,300mm,450mm,600mm,800mm,1000mm。[5]
允许的最小折流板间距为壳体内径的20%或50mm,取其中较大值。允许的最大折流板间距与管径和壳体直径有关,当换热器内流体无相变时,其最大折流板间距不得大于
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壳体内径,否则流体流向就会与管子平行而不是垂直于管子,从而使传热膜系数降低。
折流板外径与壳体之间的间隙越小, 壳程流体介质由此泄漏的量越少,即减少了流体的短路,使传热系数提高,但间隙过小,给制造安装带来困难,增加设备成本,故此间隙要 求适宜。
折流板厚度与壳体直径和折流板间距有关,见表3.1所列数据。[6]
表3.1 折流板厚度/ mm
壳体公称内径 /mm 200~250 400~700 700~1000 >1000 ≤300 3 5 6 6 300~450 5 6 8 10 450~600 6 10 10 12 600~750 10 10 12 16 >750 10 12 16 16 相邻两折流板间距/mm 支承板厚度一般不应小于表3.2(左)中所列数据。
支承板允许不支承的最大间距可参考表3.2(右)所列数据。
壳体直径/mm 支承板厚度/mm <400 400~800 900~1200 管子外径/mm 最大间距/mm 19 25 38 57
6 8 10 1500 1800 2500 3400
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经选择,我们采用弓形折流板,取弓形折流圆缺高度为壳体内径的25%,则切去的圆缺高度为:
h=0.25×450=112.5mm 取折流板间距B=0.3D,则: B=0.3×450=150mm 可取B=200mm
因而查表可得[7]:折流板厚度为5mm,支承板厚度为8mm,支承板允许不支承最大间距为1800mm。
折流板数NB=
传热管长6000??1?39(块)
折流板间距150折流板圆缺面水平装配。
3.7.接管
3.7.1.壳程流体进出口时接管
取接管内油品流速为u=1.0m/s 则接管内径为:
4V4?65000?103/(3600?24?300?825) d=??0.052m
?u3.14?1.0 所以,取标准管的内径为57mm。
3.7.2.管程流体进出口时的接管
取接管内循环水流速u=1.5m/s,则接管内径: d=
4?8.88?0.107m
3.14?1.5?993.95 取标准管径为108mm。。
3.7.3.接管最小位置
换热器设计之中,为了使换热面积得以充分利用,壳程流体进出口接管应尽量靠近两端的管板,而管箱的进出口尽量靠近管箱法兰,从而减轻设备重量。所以,壳程和管程接管的最小位置的计算就显得很必要了。 1).壳程接管位置的最小尺寸
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所设计的为带补强圈的壳程接管,则壳程接管位置的最小尺寸L1可用如下公式计算:
L1≧
DH?(b?4)?C 2式子中:DH——补强圈的外圈直径,mm
b——管板厚度,mm
C——补强圈外缘至管板与壳体焊缝之间的距离,mm。而且,C≧4S且C≧32,S
为壳体厚度。
经计算易得,壳程接管位置的最小尺寸为:120mm。
2). 管程接管位置的最小尺寸
所设计的为带补强圈的管程接管,则管程接管位置的最小尺寸L2可用如下公式计算:
L2≧
DH?(b?4)?C 2式子中:DH——补强圈的外圈直径,mm
b——管板厚度,mm
C——补强圈外缘至管板与壳体焊缝之间的距离,mm。而且,C≧4S且C≧32,S
为壳体厚度。
经计算易得,管程接管位置的最小尺寸为:140mm。
3.8其他附件
本传热器传热管外径为25mm,故拉杆直径为φ16,拉杆数为6个。壳程入口出应设置防冲挡板。
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第四章 换热器核算
4.1热量核算
4.1.1壳程对流传热系数
对圆缺形的折流板,可采用克恩公式:
?0?0.36?deu0?0.55cp?1/3?0.14()()() de???w计算壳程当量直径,由正三角形排列可得:
(4 de?壳程流通截面积:
332?22t-d0)4(0.032?0.785?0.025)224==0.020m
3.14?0.025?d0d00.025)?0.15?0.4?(1?)?0.01313m2 t0.032 S0?BD(1?壳程流体流速为: u0?雷诺准数为: Re0?普朗特准数: Pr?粘度校正 (c0?qvoqm0??0.2315m/s S0?S0d0u0?0?0?0.025?0.2315?825?5342
0.000715?0?2220?0.000715?11.34
0.14?0.14)?1 ?w
?0?0.36?deu0?0.55cp?1/3?0.14()()() de???w0.14?53420.55?11.341/3?630.86W/(m2?℃) 0.02 ?0.36?4.1.2管程对流传热系数
?i?0.023?idiRe0.8Pr0.4
管程流通截面积:
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