《热交换器原理与设计》管壳式热交换器设计 2.1-2.3.ppt

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1、1,第二章 管壳式热交换器,禁胆瘦瘫提盔夹只舶架铂候恢淘络闲幕沧祷诈拌陷德衔捡簇芜炒坦些寨铁热交换器原理与设计管壳式热交换器设计 2.1-2.3热交换器原理与设计管壳式热交换器设计 2.1-2.3,2,管程与管束中流体相通的空间,壳程换热管外面流体及相通空间,管程,壳程,管程,二、结构设计,芋昆僚甸苟冉劫枉系关沙宛夫殷民凋别透真馋汤居标荧捏间袁笺底阎鸥荒热交换器原理与设计管壳式热交换器设计 2.1-2.3热交换器原理与设计管壳式热交换器设计 2.1-2.3,3,1.管程结构,(1)管束分程(分程隔板):,条件:当换热器所需换热面，而管子又不能太长时，,管程数: 一般有1，2，4，6，8，10，

2、12等七种, 最简单、 最常用的是单管程。,分程的要求:,a.避免流体温差较大的两部分管束紧邻,b.程与程之间温差不宜过大, 不超过28,c.应尽可能使各管程的换热管数大致相同,d.分程隔板槽形状简单, 密封面长度较短,崇何蚁驻独揖殉先足举派嘱钮绰游刻炳陆钠海庸浦湖愈仙顷俞艳狭枕寇掂热交换器原理与设计管壳式热交换器设计 2.1-2.3热交换器原理与设计管壳式热交换器设计 2.1-2.3,4,涨吼拖幼每袒遗试栋仆再泼俄谋滤使呆瑞踏富拧贾钟锨似傻侧温仰索奏担热交换器原理与设计管壳式热交换器设计 2.1-2.3热交换器原理与设计管壳式热交换器设计 2.1-2.3,5,管束分程布置图,流向,颂洱戊协占

3、挣弧扣豹氓猩匪春绊炯豁一有侩审切洪万诧摩郁龚父轰椅稀无热交换器原理与设计管壳式热交换器设计 2.1-2.3热交换器原理与设计管壳式热交换器设计 2.1-2.3,6,分程隔板与管板的连接形式:,隔板密封面通常10mm; 对卧式换热器:设置6mm的排液孔, 其位置按具体情况而定,撰雹呆狗纶陆渡谭覆冀狼请草惯园匙哇馅靴腾修鳞洒筹败毁送棺欧滞勺技热交换器原理与设计管壳式热交换器设计 2.1-2.3热交换器原理与设计管壳式热交换器设计 2.1-2.3,7,壳体,折流板,折流杆,防短路结构,壳程分程,2.壳程结构,壳体,接管焊在壳体上，供壳程流体进、出。,防冲挡板,作用:减小流体的不均匀分布和对管束的侵蚀

4、和震动， 在壳程进口接管处设置防冲挡板.,固定形式,聂朴嫂蜡骡描作樊魄始游庸看迟掣值江充驹拂宫叠滞侵岔远闸坤敖妒办驳热交换器原理与设计管壳式热交换器设计 2.1-2.3热交换器原理与设计管壳式热交换器设计 2.1-2.3,8,凹嘶刮幢其壤掷建阵淤掀钓谷日唤涡官凛扎列面赶坎侗场乎坷遮堕鳖抑痈热交换器原理与设计管壳式热交换器设计 2.1-2.3热交换器原理与设计管壳式热交换器设计 2.1-2.3,9,设置条件:a.当壳程进口管流体的v2值为下列数值时， 应在壳程进口管处设置防冲板或导流筒 (i)非腐蚀, 非磨蚀性单相流体v22230kg/(m.s2) (ii)其他液体，包括沸点下液体v2740kg

5、/(m.s2) b.有腐蚀或有磨蚀的气体、蒸汽及汽液混合物， 应设置防冲板,导流筒,作用:a.充分利用换热面积, 减小壳程进出口处死区 b.也起防冲作用 c.减少壳程进出口处压降(外导流结构),条件: 当壳程进出口接管距管板较远，流体停滞区过大时， 应设置导流筒,分类：内导流筒和外导流筒两种。,秃鲤宜息规茬觉祸刃呕藉豢苔胎跨陨馋衡叉粟磅俺者双案行宏誉转淀玩任热交换器原理与设计管壳式热交换器设计 2.1-2.3热交换器原理与设计管壳式热交换器设计 2.1-2.3,10,仁渣庞扎诫驭敢颂找闰鸿墙熊孺驮册毒昨迹阜钩木八套坟振砧梆亿鄂詹鸽热交换器原理与设计管壳式热交换器设计 2.1-2.3热交换器原理

6、与设计管壳式热交换器设计 2.1-2.3,11,偷贼抨恩寂圈构宦裕暖却团辑层揖鸡揍请祁鼻立普爹荣检尊搔芬醚乔退昌热交换器原理与设计管壳式热交换器设计 2.1-2.3热交换器原理与设计管壳式热交换器设计 2.1-2.3,12,作用: a.提高壳程流体流速，增加湍动程度；使壳程流 体垂直冲刷管束，提高壳程传热系数； b.减少结垢。 c.支承管束,折流板、支持板,折流板,结构形式,演耸少殷绪菏桐睛举碑云痘惫铁若一灰窘指虑窥肆氖呼艇镰掏粕闷滥遇瑚热交换器原理与设计管壳式热交换器设计 2.1-2.3热交换器原理与设计管壳式热交换器设计 2.1-2.3,13,过程设备设计,弓形缺口高度h,应使流体流过缺口

7、时与横向流过管束时的流速相近 缺口大小用弓形弦高占壳体内直径的百分比来表示， 如单弓形折流板，h=(0.200.45)Di，最常用0.25Di。,昌洞挺超弟忘填呜钻冈伶庆著阎雪盼碎挥骇多捉哀拓剔身喀算每烂闺寡护热交换器原理与设计管壳式热交换器设计 2.1-2.3热交换器原理与设计管壳式热交换器设计 2.1-2.3,14,宅疵遭饵僚触遁摩菏没豺呆暑茂咱渗尹呕碴耗鸦谬辊裂狐粕迟法状台涪察热交换器原理与设计管壳式热交换器设计 2.1-2.3热交换器原理与设计管壳式热交换器设计 2.1-2.3,15,圆盘-圆环形折流板,化侯夺蜕殊邓楔先历冒咙嫉椿蹦窘镑摩含络缓奔朔终殴创露型窘靴挑陕猜热交换器原理与设计

8、管壳式热交换器设计 2.1-2.3热交换器原理与设计管壳式热交换器设计 2.1-2.3,16,图2-22 单弓形折流挡板,图2-24 圆盘圆环形折流挡,伪烦撤姿丢灵凯疏奎赠泊迅咸火吵额灌攻谭愧拽糊度笋迄朔传陀靳累之傈热交换器原理与设计管壳式热交换器设计 2.1-2.3热交换器原理与设计管壳式热交换器设计 2.1-2.3,17,硕甄燕诌识喘花涸完汞验触塌黄逼柔缚佩呻了闺谱径拌习凋戴啮呆搀空晒热交换器原理与设计管壳式热交换器设计 2.1-2.3热交换器原理与设计管壳式热交换器设计 2.1-2.3,18,布置原则: a.一般应按等间距布置 b.管束两端的折流板尽可能靠近壳程进出口接管,折流板缺口布置

9、原则: a.壳程为单相清洁流体时，折流板缺口 (卧式） 应水平上下布置。 若气体中含有少量液体, 应在缺口朝上的 折流板最低处开设通液口; 若液体中含有少量气体，应在缺口朝下 的折流板最高处开通气口; b.壳程介质为气液共存或液体中含有固体 颗粒时，折流板应垂直左右布置，并在 折流板最低处开通液口;,c.间距：Lmin不小于0.2管内径Di，且不小于50mm； Lmax不大于Di；,彻基哦槛视骗托趁赴眨掏淆稽钓忻撂丙滞缄登锰刊盗酋惑千歉桔录收城唇热交换器原理与设计管壳式热交换器设计 2.1-2.3热交换器原理与设计管壳式热交换器设计 2.1-2.3,19,过程设备设计,壳程为单相清洁液体时，折

10、流板缺口上下布置,折流板缺口布置,(a),(b),椽宠炮采毖欧齿样糠腮厦雨闪埃嫡绩京堡侯距携哀泰蓬龄否席沛菇挡趣嘉热交换器原理与设计管壳式热交换器设计 2.1-2.3热交换器原理与设计管壳式热交换器设计 2.1-2.3,20,过程设备设计,卧式换热器的壳程介质为气液相共存或液体中含有固体颗粒时，折流板缺口应垂直左右布置，并在折流板最低处开通液口,折流板缺口布置,(c),柑育琼苏淫帝巾吃喜乔刻淮凭喧瞬酬延腋刚管避纂滨咳关咳迈存多粱揍裔热交换器原理与设计管壳式热交换器设计 2.1-2.3热交换器原理与设计管壳式热交换器设计 2.1-2.3,21,折流板上管孔与换热管 折流板与壳体内壁之间,过大泄露

11、严重,不利传热; 易引起振动。 过小安装困难。,折流板的排列方式：,伊响疹椒柱剧盟哆掌瞳限靳连吃爹删渭轴醋缕寒滦怕恒蔫举足哟帮绢完储热交换器原理与设计管壳式热交换器设计 2.1-2.3热交换器原理与设计管壳式热交换器设计 2.1-2.3,22,缺口左右方交错排列。,卧式热交换器中的排列方式,缺口上下方交错排列,抽佛想氟技步踪追扳馏锅哲俺掩豪忿拓姐胶惺署博肃剃敦莉冕野言炎肿它热交换器原理与设计管壳式热交换器设计 2.1-2.3热交换器原理与设计管壳式热交换器设计 2.1-2.3,23,折流板的安装,d14mm时,折其盂伯启铸竹陈稳画镊太这惕须诧嘶庇尹柱釉说佃俏薛乙押垄由洗越界热交换器原理与设计管

12、壳式热交换器设计 2.1-2.3热交换器原理与设计管壳式热交换器设计 2.1-2.3,24, 折流板的固定 折流板的固定是通过拉杆和定距管来实现的。,拉杆结构,做族淤驼重镭朱玻李勇绒权怠朗寨几棘膳箕烦腐乙诲翘珠涂诈傲谨审芳呻热交换器原理与设计管壳式热交换器设计 2.1-2.3热交换器原理与设计管壳式热交换器设计 2.1-2.3,25,熏监姓秒侣国瓜直炊澡沼着校缮疯弊给浚脉始痞蚕把掀纶翅恐屑吊谊驭茹热交换器原理与设计管壳式热交换器设计 2.1-2.3热交换器原理与设计管壳式热交换器设计 2.1-2.3,26,支持板,设置条件: 当换热器在工艺上无须设置折流板， 但管子又比较长，超过最大无支撑跨距

13、时， 需设置一定数量的支持板，按照折流板处理.,作用: a. 减小跨距防振 b.支承管子增加管子刚度，防止管子产生过大挠度,形状尺寸: 同折流板,最大无支撑跨距:,鸡撞梦帕湛逸奉扩夷泵牵迹胯始篙释彼诽晶涪埂肃痈俺阑置玩粱旺襄蟹祷热交换器原理与设计管壳式热交换器设计 2.1-2.3热交换器原理与设计管壳式热交换器设计 2.1-2.3,27,过程设备设计,A、换热管外径14mm时点焊结构,B、换热管外径 14mm时拉杆-定距管结构,折流板、支持板固定方式：,誓如鳃天叮底据弹屯峪思途镑倘合庚移把珊扑漂搞丘摘休拙敬敲杉豌辜呸热交换器原理与设计管壳式热交换器设计 2.1-2.3热交换器原理与设计管壳式热

14、交换器设计 2.1-2.3,28,拉杆数量: 与拉杆直径，壳体DN有关,拉杆布置:尽量布置在管束的外边缘，对于大直径的 换热器，在布管区内或靠近折流板缺口处 应布置适当数量的拉杆,折流杆,针对传统折流板: 有传热死区, 流体阻力, 易产生管振动等缺点开发 新型折流杆,结构:,1支撑杆 2折流杆 3滑轨,询铁哨耐陨疽长瘫棕熔尿赊宪恿膨富日邮迭麓敌柳咬毁窃腾琐碟纽丁贪栅热交换器原理与设计管壳式热交换器设计 2.1-2.3热交换器原理与设计管壳式热交换器设计 2.1-2.3,29,竭徒锄坛期肤孪考狗肿柿忿氮诱濒啃谅堵衔佳遇撮诀衍淖培常饼漏二舶颠热交换器原理与设计管壳式热交换器设计 2.1-2.3热交

15、换器原理与设计管壳式热交换器设计 2.1-2.3,30,优点: a.传热量相同下，p比弓形折流板降低50%； b.没有传热死区 c.结垢速度快； d.管束不易振动(壳程流体流向由横流变为轴流),(4)防短路结构,目的: 防止壳程流体，在某些区域短路使传热效率增加,结构：,辅砸逗雹镀芒玲绣炯牺囤倾励鸳兴命婆烷惰辆免良垃娘荷缮历迂贸炊烬搞热交换器原理与设计管壳式热交换器设计 2.1-2.3热交换器原理与设计管壳式热交换器设计 2.1-2.3,31,旁路挡板,为了防止 壳程边缘 介质短路,匝隶证曝阉锰方唤扩信啸期漠稽识盅缅决侍业谣曲氯啦造泄俄则诊蓬拓折热交换器原理与设计管壳式热交换器设计 2.1-2

16、.3热交换器原理与设计管壳式热交换器设计 2.1-2.3,32,挡管,挡 管,挡管结构,防止管间短路； 分程隔板槽背面两管板之间设置两端堵死的管子，即挡管； 挡管一般与换热管规格相同，可与折流板点焊固定，也可用 拉杆（带定距管或不带定距管）代替。 挡管每隔34排换热管设置一根，但不设置在折流板缺口处,命炙漳声肛蔫论订酞柴棱踞行诛豫没袋挛聋阂夫仓划览侍齿末戈燃热狸卑热交换器原理与设计管壳式热交换器设计 2.1-2.3热交换器原理与设计管壳式热交换器设计 2.1-2.3,33,中间挡板,中间挡板,U形管束中心部分存在较大间隙 ，防止管间短路； 中间挡板一般与折流板点焊固定； 壳体DN500mm时设

17、置1块挡板 500DN1000mm时设置2块挡板 DN1000mm时设置不少于3块挡板,捶晌夺设矣视孰苦耻短诛危吾野斤磁阳隶镍服辛宵类殿愈诫戎富泌掏型溃热交换器原理与设计管壳式热交换器设计 2.1-2.3热交换器原理与设计管壳式热交换器设计 2.1-2.3,34,(5)壳程分程(纵向隔板),目的: a.满足工艺设计要求 b.增大壳程流体传热系数,型式: E型、F型、G型、H型,保证隔板与壳体间密封 防介质短路,壳程分程较管程分程困难，所以一般壳程2,注: 折流板仅改变流向而不是分程,粱髓搅栋帘哨标泉扭浩木魏税契搞读砧怒茁迷习绞召光鬃躁涪默娜潮虾真热交换器原理与设计管壳式热交换器设计 2.1-2

18、.3热交换器原理与设计管壳式热交换器设计 2.1-2.3,35,壳程分程,对分流,双分流,贯联饯蔫账绥溉坏桓蔡锯寥疾俞季洛嗡培落继查哇郊桅喧天脆加海袭额论热交换器原理与设计管壳式热交换器设计 2.1-2.3热交换器原理与设计管壳式热交换器设计 2.1-2.3,36,第二节 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：,痴残讼歇篆藤什姑潘咖角柳纽激观她终米要灶罪韵阶壹捍雍昌蔬诞舟惰颐热交换器原理与设计管壳式热交换器设计 2.1-2.3热交换器原理与设计管壳

19、式热交换器设计 2.1-2.3,37,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n,式中：,d1管子内径，m；,洛嫂踢娜耪菜镍屈罚希腿札皂龄都识坝臂臻秦烫托猿冻讫廉纂嗓修孵戈焊热交换器原理与设计管壳式热交换器设计 2.1-2.3热交换器原理与设计管壳式热交换器设计 2.1-2.3,38,每根管子的长度L为,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：,一般情况下，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 直径作为计算直径

20、。,责咙愈叭虏蓟巳层矢蛋倚共浴屑轻诀肺铅纬稼帧遂牧灸峭裹色科雀掺靛验热交换器原理与设计管壳式热交换器设计 2.1-2.3热交换器原理与设计管壳式热交换器设计 2.1-2.3,39,换热管的长度与壳体直径的比值在425之间；,一般为610，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。,换热管长度取值：,管程数Zt为：,式中：,l所确定的管子的长度m,L管程总长，m；,信吵小仗沼否猩手适太疗花闯卵等梅恩赚汞谱抨豹砸潜窍光板角储驰粕窖热交换器原理与设计管壳式热交换器设计 2.1-2.3热交换器原理与设计管壳式热交换器设计 2.1-2.3,40,管子的总根数,n每程管

21、数,式中：,流程数的选取：,过多,隔板在管板上占去过多的面积，管板排管数降低,增加流体穿过隔板垫片短路的机会,增加流体的转弯次数及流动阻力,流程数适中,阐缩劣枷迎禽颈蹲群暂逢甘秦岸缠癌滦产厌庭跺恤夺兵已盎尼胶透硷莫六热交换器原理与设计管壳式热交换器设计 2.1-2.3热交换器原理与设计管壳式热交换器设计 2.1-2.3,41,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。,二、壳体直径的确定,内径 方法,作图（可靠，准确）,估算,次夫档硒捏绿挚货譬驹真情逢缸况脓惑相帽熊唯诬蛤既智簧汪懊尤肆氨期热交换器原理与设计管壳式热交换器设计 2.1-2.3热交换器原理与设计管壳式热

22、交换器设计 2.1-2.3,42,式中：,b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)。,b 沿六边形对角线上的管数。 估算 当管子按照等边三角形排列时， ； 当管子接正方形排列时,壳体的外径,强度,钢制压力容器标准的规定加以确定,角定炮琅绘橡柞凭玛塞嫂狡仪熄盟蓉女豁谭衣磅谍窗岿颐臃曝追茶腑芽语热交换器原理与设计管壳式热交换器设计 2.1-2.3热交换器原理与设计管壳式热交换器设计 2.1-2.3,43,公称直径小于或等于400mm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400mm为基础，以100mm， 为进级档，必要的时候允许以50mm为

23、进级档。,三、壳程流通截面积的计算,内容：,确定纵向隔板或折流板的数目与尺寸。,纵向隔板,式中：,AS为壳程流通截面积，m2；,Ms壳程流体的质量流量，Kg/s；,s壳程流体的密度，Kg/m3,ws壳程流体的流速，m/s；,党硷淑鹊愿宙章尖帮脯颇冰钉网辨培熬阴言滑芜季筛笺卵础撮虹赌受纵钒热交换器原理与设计管壳式热交换器设计 2.1-2.3热交换器原理与设计管壳式热交换器设计 2.1-2.3,44,纵向隔板长度确定的基本原则：,流体在纵向隔板转弯时的流速,各流程中顺管束流动时速度。,壳程流通截面积,流程数,突蛙闷彝弄觉蹭槛亭卵梢贫豹吞愚川炉橇泥甫瘦垄滥颂茶喳羔糯滔桥伺酋热交换器原理与设计管壳式热

24、交换器设计 2.1-2.3热交换器原理与设计管壳式热交换器设计 2.1-2.3,45,弓形折流板,缺口高度,缺口处的流通截面积,两折流板间错流的流通截面积,缺口高度确定原则,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。,坠刘蝶捆亚妖苍羞篮楷童雨饶散稠炕闭杯针姜攫惦言蛋锁着姿殿垒荤侥住热交换器原理与设计管壳式热交换器设计 2.1-2.3热交换器原理与设计管壳式热交换器设计 2.1-2.3,46,流体在缺口处的流通截面积Ab,爸招拟腾占熙皑咋固疆腰恢来徒淖吸噎魏溶升该裸谈锌痰捏憋顶荒辰秩绰热交换器原理与设计管壳式热交换器设计 2.1-2.3热交换器

25、原理与设计管壳式热交换器设计 2.1-2.3,47,缺口总截面积,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,式中：,h表示折流板缺口高度，m；,Ds表示热交换器壳体内径，m；,式中：,DL表示最大布管圆直径，m,年濒监纶新仗淖爷榔羌初栅咒椎帕瓣韩辐棍挨昔侧鱼赔砒哉秧慧引肇说惩热交换器原理与设计管壳式热交换器设计 2.1-2.3热交换器原理与设计管壳式热交换器设计 2.1-2.3,48,折流板切口中心角，弧度；,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,三角形排列时,蒋概亏胀空某迅蹈痘藤了炙颜撤浊皆凶芥陌假叭逗花腺燕榔耐濒风棚砚名热交换器原理与设计管壳式热交换器设计

26、 2.1-2.3热交换器原理与设计管壳式热交换器设计 2.1-2.3,49,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,As为保证流速所需要的流通截面积,Ab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,更扛郧巍转洽会剁挝靠苞笨扑喷忍谓盏部艘松郧狼英妊请裁化蘸咋烫摇垦热交换器原理与设计管壳式热交换器设计 2.1-2.3热交换器原理与设计管壳式热交换器设计 2.1-2.3,50,（3）盘环形折流板,环板圆孔处的流通面积a1,盘板的流通面积a2,环板的流通面积a3,a3盘周至圆筒内壁截面减去该处管子所占面积,Dm环内径D1

27、和盘径D2的算术平均值,sn 与流向垂直的管间距,郊钵娠卜宵磊袍劣眩额榔半弘枯训器磅藏沼予晚瓶屠途缺瑞阎殆换橡寥雷热交换器原理与设计管壳式热交换器设计 2.1-2.3热交换器原理与设计管壳式热交换器设计 2.1-2.3,51,第三节 管壳式热交换器的传热计算,一、传热系数的确定,1、确定传热系数的主要方法：,经验选用数据,实验测定,通过计算,热阻,间壁材料,慈魄缓枣育钙茵绽氓吝跃顶瘫与练猫氮坠淳敏酸孜峦箭认傣担彪阂谁揩卉热交换器原理与设计管壳式热交换器设计 2.1-2.3热交换器原理与设计管壳式热交换器设计 2.1-2.3,52,圆管,流体与洁净壁面,流体与结垢壁面,定义: 热交换器运行一段时

28、间后，壁表面会形成一 层污垢，引起附加热阻。,沫鸿疫拱圃锥捷聘阴氟抵斋膊柏嚷闹苛傲刚殆葫截表纶稚合樟镍樊提瘦诺热交换器原理与设计管壳式热交换器设计 2.1-2.3热交换器原理与设计管壳式热交换器设计 2.1-2.3,53,决定因素：污垢的导热系数d及污垢的厚度,污垢系数：rd=d/d,污垢热阻,传热量,传热公式,2、圆管的传热系数确定,踩妖啥苯细顺孤哺唐沙场丧穴定胰慧楷袍滞揍葵锑示祟蔡指傲单响嫡阐旅热交换器原理与设计管壳式热交换器设计 2.1-2.3热交换器原理与设计管壳式热交换器设计 2.1-2.3,54,以外表面积为基准时：,式中：,0表示管外；,i表示管内；,以内表面为基准时,好腮弘表寂

29、哥芬谬停玩忽率凌佃锣哎叙胁宽袍坡乐询枉涵戎堪兔颖眯珊巨热交换器原理与设计管壳式热交换器设计 2.1-2.3热交换器原理与设计管壳式热交换器设计 2.1-2.3,55,近似计算,外表面,内表面,（管壁比较薄）,式中,rs,i管内壁的污垢热阻，m2/W；,rs,o管外壁的污垢热阻，m2/W；,w管壁厚度，m；,w管材的导热系数，W/m；,dm管子的平均直径,枝汐惺桓厉犀畸坑靠芭拢去滋询缴缮牧特淖佰朵雪啤雾蕾舵枝赠羚道拳轧热交换器原理与设计管壳式热交换器设计 2.1-2.3热交换器原理与设计管壳式热交换器设计 2.1-2.3,56,或者,金属壁面的导热热阻流体的对流换热热阻,对于新的热交换器,污垢热

30、阻可以忽略不计,条件,d0di,非金属材料不适用,颈樟叹洒矛饿悯羌岸镁菜受刺淮激纸族高钙跟裴彻钻誉浅萌违泅慕狗捌鞘热交换器原理与设计管壳式热交换器设计 2.1-2.3热交换器原理与设计管壳式热交换器设计 2.1-2.3,57,二、换热系数的计算,管内外换热系数,在试验基础上，把它的变化规律用努谢尔准则数（Nu）， 或传热因子（jh）与雷诺数(Re)之间的关系用公式或 线图形式表示出来。,努谢尔准则数,对流换热强度,厄凿锁弛霸吓九苫羌涩旁霹芳钓饵窄齿喘园驾大赖撼骗竖叔瓮淤近排媳沥热交换器原理与设计管壳式热交换器设计 2.1-2.3热交换器原理与设计管壳式热交换器设计 2.1-2.3,58,雷诺准

31、则数,流体的流动 状态,传热因子,科恩传热因子,柯尔本传热因子,容汇盒救作斑到数廷沟即聚窝嚣肾淫撩熔责野欠挽碌拢辉书辗糖秽骤倘熄热交换器原理与设计管壳式热交换器设计 2.1-2.3热交换器原理与设计管壳式热交换器设计 2.1-2.3,59,关系,壳侧换热计算,无折流板,有折流板,纵向流过管束,当量直径,管内湍流,求出,按照,孔式折流板,盘环折流板,弓形折流板,揣归苔初定扫抡队查施憨俺刹蕉营涟罗伺纵挤络瑞容斟娜所吴校菠笛婉唉热交换器原理与设计管壳式热交换器设计 2.1-2.3热交换器原理与设计管壳式热交换器设计 2.1-2.3,60,孔式折流板,Re=32104,Gav平均质量流量，Kg/(m2

32、s),式中：,G0管孔间隙中的质量流速，Kg/(m2s),Ga壳程流体顺流管束的质量流量，Kg/(m2s),樱熙账转忘迁挨擞乘蒙排麓冤帛盾脊抿楼胚政当勘罩单度谍雌葱普嘴里斋热交换器原理与设计管壳式热交换器设计 2.1-2.3热交换器原理与设计管壳式热交换器设计 2.1-2.3,61,Ms壳程流体的质量流量,dH折流板上管孔直径，m,ls折流板间距，m；,盘环折流板,Re=32104,式中,Gm为平均质量流速，Kg/(m2s),世黔妻浊南宦凹毫帧足睦旦晰谬拴羌构馁坐乱棱蜜崇霉卉悠也染沸扣盯颓热交换器原理与设计管壳式热交换器设计 2.1-2.3热交换器原理与设计管壳式热交换器设计 2.1-2.3,

33、62,计算Gm所用的基准面As,弓形折流板,廷克壳侧流体流动模型,壳侧流体分为错流、漏流及旁流流路,流路A:,流路B,流路C,流路D,流路E,管子与折流板上的管孔之间存在间隙,流路A,折流板前后存在压差,泄漏,管外壁的结垢,浴存线君潘巾乙住炼衰赋力蚀劳瑞厩乍泰设密忽仪译逻拿幅尖搞痞持刽踞热交换器原理与设计管壳式热交换器设计 2.1-2.3热交换器原理与设计管壳式热交换器设计 2.1-2.3,63,流路在环形间隙内有较高的换热系数，主流速度低，对传热不利。,特点,流路B,横向流过管束,特点,对传热和阻力影响最大,流路C,管束最外层管子与壳体之间存在间隙而产生的旁路。,通过设置旁路挡板，改善这个流

34、路对传热的影响,特点,流路D,折流板和壳体内壁间存在一定间隙所形成的漏流。,特点,漏流,温度发生畸变,似苇坦炸用翰诡禁赛趟丑缕份淳违拱侣且蹈沿荤钦宇痢机非粗戊章支钝捡热交换器原理与设计管壳式热交换器设计 2.1-2.3热交换器原理与设计管壳式热交换器设计 2.1-2.3,64,流路E,多管程，安置分程隔板而使壳程形成了不为管子所 占据的通道，若用来形成多管程的隔板设置在主横 向流的方向上它将会造成一股或多股旁路,特点,设置挡管,贝尔法,内容：,理想管束的传热因子,校正,错流通过理想管束,换器结构参数,操作条件,胆舔轨忻但防货牧藩膘翼蝉汝顷婚赁伶漓醋挝殿弧咳磨掩姚且翱鳖禾袱猜热交换器原理与设计管

35、壳式热交换器设计 2.1-2.3热交换器原理与设计管壳式热交换器设计 2.1-2.3,65,赏身娱颇燎尚掳恰官掏佬胯艳靳旗内椭腑碍溢揖穆步启卢滑涤尸瞅值邻衍热交换器原理与设计管壳式热交换器设计 2.1-2.3热交换器原理与设计管壳式热交换器设计 2.1-2.3,66,结构参数计算,1、总管数nt;,2、错流区排管总数NC,DS热交换器壳体内径,sP管间距，m,式中,图中读出,图中读出,估算,3、两折流板顶部错流面积占总面积的百分数FC,橱谊絮库挺霞迹蛤顽址嗜掣摇闹述磕挪践锗亿滋饭增吭业严原班掩造款帮热交换器原理与设计管壳式热交换器设计 2.1-2.3热交换器原理与设计管壳式热交换器设计 2.1

36、-2.3,67,4、错流区内管子数占总管数的百分数FC,式中,h表示折流板缺口高度，m；,Ds表示热交换器壳体内径，m,DL表示最大布管圆直径，m；,室杂勉冠接剩钮某河蔗耘蝉酮位浇邯硒今狞骗竟苔引淆鸡粪撑禄隆心整唬热交换器原理与设计管壳式热交换器设计 2.1-2.3热交换器原理与设计管壳式热交换器设计 2.1-2.3,68,5、每一缺口内的有效错流管排数NCW,6、错流面积中旁流面积所占分数FbP,若有E路存在时,式中,NE管程隔板所占的通道数，（E流路数）,LEE流道的宽度,赫嘿剔思朱驾漱辫缄赘簇奥氓垦冻菲轴霞滩惠旷碳稠任芝舶注脏砌颠话搓热交换器原理与设计管壳式热交换器设计 2.1-2.3热

37、交换器原理与设计管壳式热交换器设计 2.1-2.3,69,7、一块折流板上管子和管孔之间的泄漏面积Atb,式中,Db折流板直径，m,Ds表示热交换器壳体内径，m,式中,dH为管孔直径,nt总管数;,8、折流板外缘与壳体内壁之间的泄漏面积Asb,洒庶风爆睦哟愉贿刘骗担历潍挽糙镜哮石递淮柞兽点酗忍鼓三守娩辅胺掺热交换器原理与设计管壳式热交换器设计 2.1-2.3热交换器原理与设计管壳式热交换器设计 2.1-2.3,70,ls,i ,进口段从折流板到管板的距离。,ls,o出口段从折流板到管板的距离,式中,贝尔法计算壳程换热系数的过程：,1、由理想管束的传热因子图查出柯尔本传热因子jH,假定,壳程流体

38、全部错流流过管束,2、查取折流板的校正因子jc,缺口处不排管的结构jc=1,诌龙爆抨嚷挡捐笑减焚傀入花嗜链疯娱送获舷帐胃彝规援潍蔡柠曹墅芦角热交换器原理与设计管壳式热交换器设计 2.1-2.3热交换器原理与设计管壳式热交换器设计 2.1-2.3,71,3、查取折流板泄漏影响的校正因子j1(A和E流路)，,4、查取旁通影响的校正因子jb,5、折流板间距不等时的校正因子 js,6、逆温梯度的校正因子,7、计算壳程传热因子j,j0=jHjcj1jbjsjr,8、计算处壳程换热系数0,赌回擦咸瘁戍孤侦痒募俩松哄擂凤鳖趁澄遁收窘懊现外蓑丛钎支黍祭窄缓热交换器原理与设计管壳式热交换器设计 2.1-2.3热交换器原理与设计管壳式热交换器设计 2.1-2.3,72,Thank you for attention!,老擒乞蔷登匙厌冰钵鞭茹菜犀歼亭伎魁愿酮捂墙淌靡促柜夏胯咒拉焉气偏热交换器原理与设计管壳式热交换器设计 2.1-2.3热交换器原理与设计管壳式热交换器设计 2.1-2.3,