●全田學(xué)術(shù)展臺(tái)管式換熱器的結(jié)構(gòu)與優(yōu)化魯志遠(yuǎn)摘要:換熱器是一種用來進(jìn)行熱量交換的工藝設(shè)備，被廣泛應(yīng)用于根據(jù)初定的換熱器，計(jì)算管、殼程的壓降、檢驗(yàn)其結(jié)果是否合理，流程工業(yè)生產(chǎn)企業(yè)。以多功能過程控制實(shí)驗(yàn)裝置(MPCE) 為實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，否則需要重新調(diào)整管程數(shù)和折流板間距.以列管式換熱器系統(tǒng)為被控對(duì)象，對(duì)其進(jìn)行建模、控制算法以及換熱過EAP。= (OP'pi+ AP,'m )F%; SP,'= F.. f。. n程模樅仿真的研究，對(duì)于改善換熱器系統(tǒng)的控制效果，提高換熱效率具有重要的意義。遂寫此文以談列管式換熱器的結(jié)構(gòu)與優(yōu)化。關(guān)鍵詞: MPCE 實(shí)驗(yàn)裝里;列管式換熱器;機(jī)理建模; Donohur 法1. 3. 1殼程壓降OPo換熱器是化T.石油、動(dòng)力、食品及其他許多1.業(yè)部門的通用設(shè)物性ρ (kg/m') |Cp (KU/KgC){ μ (mPa.，)| λ (KU/m'C)備，在生產(chǎn)中占有取要的地位。換熱器的種類很多，但是根據(jù)冷熱流體物料熱量交換的原理和萬式基本上可為多種類型的換熱器，這里，我們主要1.601.150.148贅述其中最常見應(yīng)用最廣泛的一種，即列管式換熱器( 也稱為管殼式換水994. 1870.7270. 626.熱器)。列管式換熱器的結(jié)構(gòu): 管列式換熱器主要有殼體、管束、管板和封注:設(shè)計(jì)結(jié)果均采用固定管扳式換熱器(無需膨脹節(jié))頭等部件組成，殼體多呈現(xiàn)圓形，內(nèi)部裝有平行管東，管東兩端固定于出口%|5|A1.ANR板間總傳熱系數(shù)兌棒壓降管程壓摩管板上。在管殼換熱器內(nèi)進(jìn)行換熱的兩種流體, -一種在管內(nèi)流動(dòng)，其行42程成為管程; --種在管外流動(dòng)，其行程成為殼程。管柬的壁面即為傳熱358008160.06I340170.354232.078.45面在了解了列管式換熱器的以上結(jié)構(gòu)特點(diǎn)后，我們不禁就要從中探索9009217.9|6I463240.241.20.東西，達(dá)到改進(jìn)并優(yōu)化原有的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)已達(dá)到提高其傳熱系數(shù)的目注:管子排列形式為正三角;管子中心距為32mm;管子規(guī)格φ25的。x2.51.列管式換熱器的設(shè)計(jì):換熱器初步設(shè)計(jì)①熱斌，Q=W.Cp●(T1-T2)1. 3. 2管程卡降△P, sP,= [入.一.+三(p.u')] .e②有效傳熱溫差OT、對(duì)數(shù)平均溫差△tm= [ (T-h) - (T,-● Nt)1 /In假定換熱器的殼程數(shù)為1,管程數(shù)為NB,計(jì)算并查取其1. 4總傳熱系數(shù)在初步確定換熱器的結(jié)構(gòu)和尺寸后，要計(jì)算總傳熱系數(shù)K，比較初溫差修正系數(shù)Ft.則OT= FIOm設(shè)的總傳熱系數(shù)K'，當(dāng)K/K' =1.5~1.25,則初選的換熱器合適，否則③根據(jù)換熱劑性質(zhì)和r藝條件,設(shè)總傳熱系數(shù)K',所需的換熱面需要取復(fù)設(shè)計(jì)..積A=z7x①管程對(duì)流傳熱系數(shù)a,=f (Re, Pr)1. 1. 2傳熱管②殼程對(duì)流傳系敷ao, Donohue 法ao =0.23 A ()“因?yàn)閾Q熱管的換熱是依靠傳熱管構(gòu)成傳熱面來進(jìn)行。所以管子的尺t.形狀對(duì)傳熱有很大影啊。同時(shí)，管子的大小，管子的排列對(duì)清潔污(S:5)+. (業(yè))0*垢非常重要。其中常采用光管或低翅片管，規(guī)杵為φ19 x2和425x2.5.11傳熱管根數(shù)，N=..Ax; 22確定管子排列方式和管間距a;③總傳熱系數(shù)?！顱出++R+小對(duì)F間壁.污垢層熱阻，可視它們對(duì)K的影響占5%，所以K=33管子材料由流體化學(xué)性質(zhì)和T.藝設(shè)計(jì)條件如壓力、溫度等確定1. 2換熱器的機(jī)械設(shè)計(jì)1. 2. 1殼體直徑Di和厚度s的計(jì)算公式: N=a (b-1) +21; s2.實(shí)例設(shè)計(jì)211欲用水將流量為60m'/h的苯液從80冷至35C, 水入口溫度p+C為259，若出口溫度分別為30C、35C. 40C設(shè)計(jì)相應(yīng)適宜的換熱器.1. 2. 2殼體材料可根據(jù)物料性質(zhì)、操作壓力、溫度來確定.1.2. 3換熱器封頭的選擇:采用標(biāo)準(zhǔn)封頭，根據(jù)JB1154- -73選擇(殼程走苯，管程走水)對(duì)于脹接接頭，由于流體壓力，及管殼壁溫差應(yīng)力的聯(lián)合作用，使3.結(jié)論本文提出的換熱器的設(shè)計(jì)，在T.藝設(shè)計(jì)上考慮了傳熱系數(shù)、管殼程得在接頭處產(chǎn)生使管子與管板有脫離傾向的拉脫力q.若管子與管板為壓降等對(duì)換熱器設(shè)計(jì)的影響，同時(shí)在機(jī)械設(shè)計(jì)上進(jìn)行了部分簡化計(jì)算. .焊接接頭，則不需校核拉脫力. q=q,+q.=mζ+qdLζ雖然所列公式繁多，但運(yùn)用計(jì)算機(jī)編程計(jì)算，將簡便易行,能滿足設(shè)計(jì)要求(作者單位:鄭州大學(xué)化工與能源學(xué)院)1. 2. 7溫差應(yīng)力的計(jì)算對(duì)于固定管板式換熱器，因?yàn)闇夭顟?yīng)力較大，通常需要計(jì)算、校核參考文獻(xiàn):溫差應(yīng)力，進(jìn)而判斷是否需要設(shè)置膨脹節(jié).[1] J R.霍爾曼著.馬慶芳等翻譯，傳熱學(xué).北京:人民教育出11差軸向力，r=9.4-6) - -a:“-)②溫差應(yīng)力ot=F/ .版社，1979EA,+EA. .[2陳敏恒方困南齊鳴齋薯.化工原理.北京: 化學(xué)工業(yè)出版社，At; σs=F/As[3]謝濤. 列管式換熱器的優(yōu)化設(shè)計(jì).廣西民族學(xué)院學(xué)報(bào)，199, 第1. 2. 8折流板五卷第三期.根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，折流板間的間隔不大于殼體內(nèi)徑，最小為殼內(nèi)徑的板間[4] 鐘柳芳 MPCE實(shí)驗(yàn)裝置列管式換熱器系統(tǒng)建模與控制算法研距太大湍流強(qiáng)度會(huì)不夠，太小則增加了流動(dòng)阻力.究，碩中國煤化工1. 3管、殼程壓降的計(jì)算CHCNMH G作者簡介:魯志遠(yuǎn)，男，出身年月1991年1月鄭州大學(xué)化工與能源學(xué)院2009級(jí)過程裝備與程制工程|班.396.| 72第290明inTian.