1、一、設計任務書二、確定設計方案2.1 選擇換熱器的類型本設計中空氣壓縮機的后冷卻器選用帶有折流擋板的固定管板式換熱器，這種換熱器適 用于下列情況：溫差不大；溫差較大但是殼程壓力較小；殼程不易結構或能化學清洗。 本次設計條件滿足第種情況。另外，固定管板式換熱器具有單位體積傳熱面積大，結構緊 湊、堅固，傳熱效果好，而且能用多種材料制造，適用性較強，操作彈性大，結構簡單，造 價低廉，且適用于高溫、高壓的大型裝置中。采用折流擋板，可使作為冷卻劑的水容易形成湍流，可以提高對流表面傳熱系數，提高 傳熱效率。本設計中的固定管板式換熱器采用的材料為鋼管（20R鋼）。2.2 流動方向及流速的確定本冷卻器的管程走

2、壓縮后的熱空氣，殼程走冷卻水。熱空氣和冷卻水逆向流動換熱。根 據的原則有：（1）因為熱空氣的操作壓力達到1.1Mpa，而冷卻水的操作壓力取0.3Mpa，如果熱空氣走管 內可以避免殼體受壓，可節省殼程金屬消耗量；（2）對于剛性結構的換熱器，若兩流體的的溫度差較大，對流傳熱系數較大者宜走管間， 因壁面溫度與對流表面傳熱系數大的流體溫度相近，可以減少熱應力，防止把管子壓彎或把 管子從管板處拉脫。（3）熱空氣走管內，可以提高熱空氣流速增大其對流傳熱系數，因為管內截面積通常比管 間小，而且管束易于采用多管程以增大流速。查閱化工原理（上）P201表4-9可得到，熱空氣的流速范圍為530 m - s-i；冷

3、 卻水的流速范圍為0.21.5m-s-i。本設計中，假設熱空氣的流速為8m-s-i,然后進行計 算校核。2.3 安裝方式冷卻器是三、設計條件及主要物性參數3.1 設計條件由設計任務書可得設計條件如下表:'類型數體積流量(標準 m3/min)進口溫度 ()出口溫度 ()操作壓力 (Mpa)設計壓力 (Mpa)空氣(管內)15148421.11.2冷卻水(管外)25330.30.4注：要求設計的冷卻器在規定壓力下操作安全，必須使設計壓力比最大操作壓力略大，本設 計的設計壓力比最大操作壓力大0.1MPa。3.2 確定主要物性數據3.2.1 定性溫度的確定可取流體進出口溫度的平均值。管程氣體的

4、定性溫度為T =吐絲=95 2殼程水的定性溫度為25 + 33 ”t = 29 23.2.2 流體有關物性數據根據由上面兩個定性溫度數據，查閱化工原理(上P243的附錄六：干空氣的物理 性質(101.33kPa)和P244的附錄七：水的物理性質。運用內插法(公式為y = yb + (ya - y)Ka-t)乂-1)，可得殼程和管程流體的有關物性數據。 avg b空氣在95，1.2MPa下的有關物性數據如下:物性密度Pi(kg/m3)定壓比熱容cpikJ/(kg)粘度ui(Pa e s)導熱系數入i(Wm-1-1)空氣11.361.0092.17X10-50.0317水在29的物性數據如下:物性

5、密度Po (kg/m3)定壓比熱容cpokJ/(kg)粘度uo(Pa e s)導熱系數入o(Wm-1-1)水996.04.1758.21X10-40.0601注：空氣的物性受壓力影響較大，而水的物性受壓力影響不大。空氣密度校正，由化工原 理實驗P31，公式2-36得：P 273P , = 1.293p 273 + T =1.293X (1.2MPa/101.33kPa) X273/(273+95) = 11.36 kg m-3I、傳熱過程工藝計算4.1 估算傳熱面積4.1.1 熱流量空氣的質量流量為 m . = 60 Vi Ai(0,1atm)=60X83X1.293=6439.14 kg/h

6、 根據流體力學(上)P177,公式(4-109),熱流量為Q . = miCpi(T1-T2) =6439.14X1.009X(14842)11 p1=6. 88 7X 105 kJ/h = 1.913X105 W1.1.2 平均傳熱溫差根據傳熱傳質過程設備設計P15,公式1-11,At = (-1'2) 3t-) = A (0,1atm)=51.26 mT tiln2-T -111.1.3 傳熱面積由于管程氣體壓力較高，故可選較大的總傳熱系數。初步設定設K '=200 Wm-2-1。 i根據傳熱傳質過程設備設計P14,公式1-2,則估算的傳熱面積為S 二 QiK At1913

7、00 二 18.66200 義 51.26m21.1.4 冷卻水用量根據傳熱傳質過程設備設計P15,公式1-8二 20620 kg/hQ6.887 x 105m =i=-。c (12 -11)4.175 x(33 - 25)4.2 主體構件的工藝結構尺寸4.2.1 管徑和管內流速選用25X2.5mm的傳熱管(碳鋼管)；由傳熱傳質過程設備設計P7表1 3得管殼 式換熱器中常用的流速范圍的數據，可設空氣流速u=8m/s,用u .計算傳熱膜系數，然后進行校核。114.2.2 管程數和傳熱管數依化工單元過程及設備課程設計P62,公式3-9可依據傳熱管內徑和流速確定單程 傳熱管數6439.14/(11.

8、36x 3600) ”=63 (根)0.785 x 0.0202 x 84 i i按單程管計算，所需的傳熱管長度為L 二-S- 九d n18.663.14 x 0.020 x 63=4.72 m按單管程設計，傳熱管過長，宜采用多管程結構。現取傳熱管長l= 3 m，則該換熱器 管程數為N=L / 1=4.72/3心2 （管程）傳熱管總根數N = 63X2= 126 （根）。單根傳熱管質量m = p鋼玩do8 =7850X3X3，14X0.0225X0.0025=4，16kg4.2.3 平均傳熱溫差校正及殼程數依化工單元過程及設備課程設計P63,公式3-13a和3-13b,平均傳熱溫差校正系數R=

9、133 - 25148 - 25= 0.065= 13.25InlzT1 - PR依傳熱傳質過程設備設計P16,公式3-13, 溫度校正系數為vR 2 +1XR -12 2 - P (1 + R - RR2 +1)ln2 - P (1 + R + RR 2 +1)1s1 - 0.065；13-252 +1 v1-0.065 X13.25一X0.93113-25 -1 1n 2-0.065(1+13.25 - J13.252 +1)2 - 0.065(1+13.25 + ;13.252 +1)依傳熱傳質過程設備設計P16,公式3-14, 平均傳熱溫差校正為 t 二 XAt ' =51.2

10、6X0.931=47.72( ) m A tm由于平均傳熱溫差校正系數大于0.8,同時殼程流體流量較大，故取單殼程合適。4.2.4 傳熱管的排列和分程方法采用組合排列法，即每程內均按正三角形排列，隔板兩側采用正方形排列。其中，每程 內的正三角形排列，其優點為管板強度高，流體走短路的機會少，且管外流體擾動較大，因 而對流傳熱系數較高，相同的殼程內可排列更多的管子。查熱交換器原理與設計P46, 表2-3管間距，取管間距：t =32 mm。由化工原理上冊P278,公式4-123,得橫過管束中心線的管數為ne = 1.1 赤=1.1X /126 心13 根由化工單元過程及設備課程設計P67,公式3-1

11、6, 隔板中心到離其最近一排管中心距離S=t/2+6=32/2+6=22 mm取各程相鄰管的管心距為44mm。4.2.5 殼體內徑采用多管程結構，取管板利用率n=0.7,由流體力學與傳熱P206,公式4-115,得 殼體內徑為Di =1.05tn/“ =1.05X32X J126/0.7 =450.8 mm ,查閱化工原理（上）P275,附錄二十三：熱交換器，取Di =450mm。4.2.6 折流板采用弓形折流板，取弓形折流板圓缺高度為殼體內徑的25%,則切去的圓缺高度為h=0.25X450=112.5 mm，故可取 h=110 mm。取折流板間距 B=0.4Di,則 B=0.4X450=18

12、0 mm。取板間距H=150mm,則：折流板數N =B傳熱管長折流板間距3000-1=150 1=19 塊折流板圓缺面水平裝配。4.3 換熱器主要傳熱參數核算4.3.1 熱量核算（1）殼程對流傳熱系數對于圓缺形折流板，可采用克恩公式。由流體力學與傳熱P164,公式4-60、4-61, 得入/h = 0.36 . Re0.55 Pri/3（o）0.140d口其中：u 、當水做冷卻劑時，粘度校正為（一）0.14 =1.05口w當量直徑，管子為正三角形排列時，依化工單元過程及設備課程設計P72,公式 3-22 得<3n4( 12-d 2)24 o<3n= 0.0202 m4(m x 0.

13、0322 - x 0.0252)3.14 x 0.025殼程流通截面積，由流體力學與傳熱P164,公式4-62,得- 八d、0.025 S = BD(1o )=0.15X0.45X(1) =0.0148 m2ot0.032殼程冷卻水的流速及其雷諾數分別為Vu = fo So20620/(3600 x 996.0)0.0148= 0.389 m/sP u dRe = (° () ,o 口o996.0 x 0.389 x 0.0202e=9532.730.000821普朗特準數(傳熱傳質過程設備設計P26,公式1-43)_£4175 x 0.000821Pr= % =0.060

14、1=57'03o因此，殼程水的傳熱膜系數h為o0.36 x 0.601 x 9532.730.55 x 57.031/3 x 1.050.140.0202=6408.1 W/(m2 )管程對流傳熱系數由流體力學與傳熱P158,公式4-52a、4-52b,得九hi = 0.023Re0.8Pr0.3 才i其中：管程流通截面積兀d 2 nS =i- =i 423.14 x 0.022 126x - =0.0198 m2管程空氣的流速及其雷諾數分別為Vu = -ii Si6439.14/(3600 x11.36)0.0198= 7.95 m/sP u dRe= i i i口 i11.36 x

15、 7.95 x 0.02=8.32369 x 1042.17 x 10-5普蘭特準數1009 x 2.17 x10-50.0317=0.691因此，管程空氣的傳熱膜系數hi為0.0317h =0.023X83236.90.8X0,6910.3Xi0.02=281.74 W/(m2 )基于管內表面積的總傳熱系數Ki查閱化工原理(上)P365,附錄22,得 冷卻水側的熱阻R =0.000172m2 W-1so 熱空氣側的熱阻Rsi = 0.000344m2 W-1 鋼的導熱系數入=45W m-i-i因此，依化工單元過程及設備課程設計P71,公式3-2111=-HR +Khsii i1bd d；Ii

16、-H R九 d h d som o o0.0025 x 0.020.02=H0.000344I1281.7445 x 0.02256408.1 x 0.0250.02+ 0.000172X0.025解得：K =237.80 W/ (m2 )此計算值與前面的初設值K =200 W/ (m2)的關系:iKiK237.80200=1.189滿足換熱器設計所要求的Ki/K=1.151.25的范圍，初選的換熱器合適。 (4)傳熱面積依化工單元過程及設備課程設計P75,公式3-35： Qi= Ki Sjtm得：Si=Qi/(K tm)=191300/ (237.80X51.26)=15.69 m2該換熱器

17、的實際傳熱面積SpSp=兀 dln =3.14X0.02X3X 126=23.74 m2依化工單元過程及設備課程設計P76,公式3-36該換熱器的面積裕度為H = S S x 100% = 23.74 15.69 x 100% =22.74%S15.69i傳熱面積裕度超出要求的15%20%的范圍，故需減少管數，取管數n=100, 則實際傳熱面積Sp=兀 dln =3.14X0.02X3X100=18.84m2面積裕度為H = Sp - Si x 100% =18.84 15.69 x 100% =17.84%S15.69i處于要求的15%20%的范圍內，該換熱器符合實際生產要求。4.3.2壁溫

18、核算因管壁很薄，且管壁熱阻很小，故管壁溫度可按化工單元過程及設備課程設計P77, 公式3-42計算。該換熱器用自來水作為冷卻水，設定冷卻水進口溫度為25,出口溫度為 33來計算傳熱管壁溫。由于傳熱管內側污垢熱阻較大，會使傳熱管壁溫升高，降低了殼體 和傳熱管壁溫之差。但在操作早期，污垢熱阻較小，殼體和傳熱管間壁溫差可能較大。計算 中，應按最不利的操作條件考慮。因此，取兩側污垢熱阻為零計算傳熱管壁溫。于是按式 3-42 有，= T / % w 1/h +1/hh式中，液體的平均溫度tm和氣體的平均溫度Tm分別按化工單元過程及設備課程設計 P77，公式 3-44、3-45 計算”tm=0.4X33+

19、0.6X25=28.2Tm=0.5X(148+42) =95h：= ho= 6408.10 W/ (m2 )h； = hi= 281.74W/ (m2 )傳熱管平均壁溫1_ 95/ 6408.10 + 28.2/281.74。w1/ 6408.10 +1/ 281.74=31"0C殼體壁溫，可近似取為殼程流體的平均溫度，即T=28.2 殼體壁溫和傳熱管壁溫之差為 t=31.0 28.2 =2.8 該溫差不大，故不需要設溫度補償裝置。4.3.3換熱器內流體的流動阻力(壓降)(1)管程流動阻力依化工單元過程及設備課程設計P78,公式3-473-49可得管內流體： Re=83236.9 &

20、lt;1050.31640.3164由柏拉休斯公式:心0.0186入=i Re。©83236.90.25直管部分的壓降:l u 227.952p=入 P = 0.0186XXX12.51 = 735.32 Pa1 id 2 i0.022i熱空氣在冷卻器內流動時，出現兩次突然擴大與兩次突然縮小，所以q =0.5+1+0.5+1 = 3彎管回路中的壓降：人 / u 2 c r 7.952p =。 P = 3 xX11.36 =1076.97 Pa2 2 i 2總壓降：EPiMlPj+pJ Ft Ns N =(735.32+1076.97)X1.5X 1X21 =5436.87Pa <

21、; 980。Pa (符合設計要求)其中，Ft為結垢校正系數，取1.5；Ns為串聯殼程數，取1； Np為管程數，取2。(2)殼程阻力：由傳熱力學與傳熱P209,公式4-121、4-122,得： 流體橫過管束的壓降：P u 2 , p =Ff n (N +1) oco1 o c B2其中：F=0.5f =5.0X(9532.73) -0.228=0.619 onc=10NB=12u =0.389 m/s p1=0.5X0.619X 10X (12+1) X (996.0X0.3892)/2 =3032.02 Pa2 Bp u 2 , p =N (3.5-) o o2 B D 2,2 x 0.15、

22、,= 12X(3.5-)X(996.0X0.3892)/2 = 3164.36Pa0.45總壓降：E4p =(, p +, p )Fs Ns o12= (3032.02+3164.36)X 1.15X1= 6671.03Pa < 9810 Pa (符合設計要求)其中，Fs為殼程壓強降的校正系數，對于液體取1.15；Ns為串聯的殼程數，取1。五、主要構件的設計計算及選型5.1 殼體5.1.1 殼體直徑根據前面的工藝計算，本次設計采用的換熱器殼體內徑Dj = 450 mm。查閱結構與零部件(上)P123,表1-1-86的無縫鋼管制作筒體時容器的公稱直徑， 本次采用公稱直徑為DN=450mmX

23、8mm的殼體，則D =466mm, D. = 450 mm。5.1.2 殼體壁厚查閱化工設備機械基礎P126,表9-3,采用Q235-A.F鋼板(GB3274),其中鋼密度 = 7850kg , m3由P0=0.3 MPa, 0 = 5001,再查閱化工設備機械基礎P124,表9-6，對殼體與管 板采用單面焊，當全部無損探傷時，焊接接頭系數。=0.9。查閱化工設備機械基礎P124,表9-4碳素鋼、普通低合金鋼板許用應力，得：。t=113MPa , Qs = 235MPa5 = POD = 0.3 3 0.45- -0.66 (mm)2Q 卜。-P2 3113 3 0.9 - 0.3查閱化工設備

24、機械基礎P127,表9-10鋼板厚度負偏差，取C = 0.8mm, C2=1mm。圓整后：5 n=0.66+0.8+1 + A-8(mm)5.1.3 水壓校核由過程設備設計P193,公式(4-88), (4-89),得：o 二 PD-。)t 2(5 - C)n_ 1.25 3 0.4 3 0.45 + (0.008 - 0.001 - 0.0008)2 3 (0.008 - 0.001 - 0.0008)= 18.15 MPa而 0.9Qs=0.9X0.9X235=190.35 MPa因為。t<0.9。/所以水壓試驗時強度足夠。5.1.4 殼體質量殼體長度=2.914m質量=78 50

25、X 2 . 9 1 4 X 3.14X(0. 4662 0. 4502)/4 =263.17kg注：個別數據來源于后續步驟。詳見附圖。5.2 管板5.2.1 管板參數根據殼體內徑尺寸，查閱換熱器設計手冊P161,表1-6-9管板尺寸表，由于沒有 適合本次設計的標準管板，根據非標準設計得管板相關參數。具體參數列于下表:管板參數(管板按非標準設計)參數名稱參數值管板直徑D /mm450管板外徑D/mm565管板厚度b /mm38螺栓孔直徑d2/mm18螺栓規格M16X80螺栓數量n/個12螺栓孔高度b /mm f28管板螺栓孔間距D/mm530管板法蘭直徑Df /mm565管板螺栓內側邊間距丫!4

26、87管孔直徑d1/mm19管孔數/個100換熱管外伸長度/mm5管板體積/m30.00591管板質量/kg46.39注：管板體積 v =卜2 d2n21f + 0.006D: + 0.004D d 1 b nJ=乎 x (0.5652 0.0182 x 12)x 0.028 + 0.006 x 0.4872 + 0.004 x 0.452 0.0192 x 0.038 x 100=0.00591 m 3單塊管板質量：m=0.00591X7850 = 46.39kg5.2.2 管板與殼體的連接管板兼作法蘭，固定板與殼體采用不可拆焊接式，管板與封頭采用法蘭連接。5.2.3 管子在管板上的固定方式采

27、用焊接法在管板上固定管子。根據換熱器設計手冊P172,表1-6-20,管子伸出 長度約為5mm。5.3 拉桿本換熱器殼體內徑為450mm，查閱化工單元過程及設備課程設計P135,表4-7和拉桿螺紋公稱直徑：dj16mm表4-8得:拉桿長：L1=2.930mL =2.780m2前螺紋長L =20mma后螺紋長L =60mm b拉桿數：4根拉桿位置如左圖的圓圈位置所示。左視圖拉桿質量：m=7850X(2X2.930+2X2.780)X3.14X0.0162/4=18.02 kg拉桿外套有定距管，規格與換熱管一樣，長度：L1,=2.77 m,L;=2.67m。粗略計算定距管質量12m' =7

28、850X(2X2.77+2X2.67)X3.14X(0.02520.022)/4=15.09 kg5.4 分程隔板查閱化工單元過程及設備課程設計P127,表4-1,因本此設計換熱器的公稱直徑 D =450mm<600，對于碳鋼，得隔板厚度為：b = 10mm。i分程隔板長L=260+25+112+5+3210=424mm,其中10mm為管箱嵌入法蘭深度，5mm為隔 板嵌入管板深度。分程隔板質量以長方體板粗略估計：m=0.450X0.424X0.010X7850=14.84kg5.5 折流板5.5.1 折流板選型本次設計的冷卻器采用弓形折流板。如右圖所示。前面第四章第四節已算出：折流板數N

29、=19塊B圓缺高度h=110 mm板間距B= 150mm查閱換熱器設計手冊P182,表1-6-26和表1-6-33, 得：折流板直徑 D = (450 3.5 0.5)mm=446mm a折流板厚度 C=5 mm。折流板的管孔，按GB151規定I級換熱器，管孔直徑=19+0.4=19.4mm查換熱器設計手冊P184公式計算：圓缺部分面積：A =0.20738X D2 =0.2部38X0.4462=0.0413m2折流板體積V =(3.14)x 0.4462 - 0.0413 -)(3.143.14x 0.02542 x100 + x 0.0162 x 4)X0.005=0.000316 m 3

30、折流板質量：m=19X0.000316X7850=47.13 kg5.6 封頭及管箱5.6.1 封頭查閱材料與零部件P332,表2-1-9,本換熱器采用橢圓型封頭（JB115473）兩個， 材料采用高合金鋼，公稱直徑Dg=450mm （以外徑為公稱直徑），曲面高度4=1121,直邊 高度 h2 = 25mm,厚度= 8mm,重量=16.6kg。一個焊接于管箱，一個焊接于法蘭。5.6.2 管箱管箱長L=260mm,管箱外徑二450mm （按非標準設計），壁厚=8mm管箱質量：m=3.14X0.450X0.260X0.008X7850=23.07 kg。5.6.3 封頭法蘭及管箱法蘭查閱材料與零部

31、件（上）P386,表2-2-22,采用凹法蘭，在公稱壓力1.01.6MPa 范圍內，選取的法蘭參數為D=565mm,公稱直徑二450mm,孔間距Dj510mm, D2=482mm。孔直 徑= 25mm,厚度b=32mm，法蘭重量=17.80kg。所用螺栓規格M22X90mm,螺栓數目：12。一個法蘭焊接在管箱，再與前管板連接；另一個法蘭焊接在封頭，與后管板連接。六、附屬件的計算及選型6.1接管及其法蘭根據流體力學與傳熱P207,接管直徑公式，同時也考慮到接管內的流體流速為相應 管、殼程流速的1.21.4倍。殼程流體進出口接管：取接管內水的流速為ui= 0.51m/s,則接管內徑為1：4 義 2

32、0620/(3600 * 996.0)J=0.12 m33.14 * 0.51取標準管徑為125 mm查表材料與零部件（上）P655表2-8-1,取管的外徑= 133mm,管厚=4mm,伸出 高度= 150mm。接管質量=3.14X0.129X0.004X0.15X7850=1.91kg進水口采用凸法蘭，出水口采用凹法蘭，查閱材料與零部件P380,表2-2-19,取 法蘭直徑=235 mm,厚度b=10mm,螺栓孔間距D = 200mm, D2=178mm,孔直徑= 18mm。法蘭 重量：凹法蘭= 1.54kg,凸法蘭=2.42kg,螺栓規格：乂16,螺栓數量為4。由于P U 2=996.0X

33、0.512=259.06<2200 kg/（m . S2）,故不需防沖板。i i管程流體進出口接管：取接管內空氣的流速為uo= 10 m/s,則接管內徑為八 而 ：4 * 6439.14/（3600 *11.36）D = , o =1.=0.142 m2 、冗 u3.14 x10o取標準管徑為150 mm查表材料與零部件P132無縫鋼管（YB231-70）,取管的外徑= 159mm,管厚=4.5mm , 查閱材料與零部件（上P655表2-8-1,伸出高度= 150mm。接管質量=3.14X0.1545X0.0045X0.15X7850=2.57kg進氣口采用凹法蘭，出氣口采用凸法蘭。查閱

34、材料與零件P380,表2-2-19,法蘭 的直徑= 260mm,厚度b=12mm,螺栓孔間距D = 225mm,D2=202mm,孔直徑= 18mm。法蘭重量: 凹法蘭= 2.18kg,凸法蘭=2.75kg,螺栓規格：乂16,數量為8。6.2 排氣、排液管查表材料與零部件P123無縫鋼管（YB231-70）,取排氣液管：外徑=45mm,管厚 = 3.5mm,伸出高度=80mm。質量=7850X3.14X0.045X0.0035X0.08=0.29kg。查閱材料與零部件P384,表2-2-23,配套法蘭：選用凸法蘭，d =45mm,厚度b=20mm,HD=145mm, D1=110mm, D2=

35、88mm,質量 m=2.34kg。6.3 支座設計6.3.1 支座的設計選型查材料與零部件（上）P627-628,表2-7-1鞍式支座尺寸，當公稱直徑= 450mm時，b1=160mm , L=420mm , B=120mm, b=90mm, m=200mm,質量=13.6kg, A=0.2X3=0.6m,支座間距= 3000 2X5 2X600=1790mm。6.3.2 支座承載能力校核(1)換熱器的質量統計于下表：序號各零部件數量單件重量/kg重量/kg1殼體(YB231-70)263.17263.172管板246.3992.783殼程接管21.913.824殼程接管法蘭2凹 3.08/凸

36、 4.847.925管程接管22.575.146管程接管法蘭2凹 4.36/凸 5.59.867排氣液管20.290.588排氣液管法蘭22.344.689隔板114.8414.8410封頭216.6033.211封頭法蘭117.8017.8012傳熱管1004.1641613拉桿2/29.24 / 8.7818.0214定距管L 127.6815.09L 227.4115折流板192.4847.1316管箱123.0723.0717管箱法蘭117.8017.8018支座213.627.2換熱器總重量/kg1018.1(2)傳熱管和拉桿所占的體積粗略為：¥=3.14X(0.025/2

37、) 2X2.914X104=0.149m32殼體體積為：¥=3.14X(0.450/2) 2X2.914=0.463m31忽略隔板體積，水充滿整個換熱器時的總重為：M 總二 1018.1+ (0.463-0.149)X996.0=1330.84kg。小于該鞍式支座的最大載荷14噸。(3)殼體剛度校核已知公式：- qx (3 < A )q2- 一 qx (A < x < L 一 A)qL - qx (L - A < x < L)-1 x2(x < A) 2M(x) = < -x2 + 處x-q(A < x < L - A)2 2 2

38、換熱器的受力可簡化為如圖:彎矩圖為:L=1.790m, M 總=1018.1kg, g=9.81N/kg。M 總校正為 1020kg。取 A=0.34L=0.34X 1.790心 0.6086(m)，此時qD LqAM = 一 =0.025 M gL=0.025X 1020X9.81X1.790=705.94Nm max g 2總抗彎截面模量:兀(D 4 一 D 4)Z =32D一冗(0.4664 一 0.4504)=32 x 0.466=0.0013 m 3一 2 x 2 + Lqx - qL2 (L 一 A < x < L)。=Mma =705.94/0.0013=0.543M

39、Pa<。卜=133MPamax故此殼體適用。七、設計計算結果匯總表換熱器的工藝計算及結構設計的主要結果和主要尺寸匯總于下表:藝參質量流量/Qg/h）6439.1420620進/出口溫度/25/33148/42操作壓力/MPa1.10.3物 性參 數定性溫度/9529密度/(kg/m3)11.36996.0定壓比熱熔/ kJ/(kg K)1.0094.175粘度/(Pa - s)2.17X10-58.21X10-4熱導率/W/(mK)0.03170.601普朗特準數0.69157.03工 藝 主 要 計 算 結 果流速/(m/s)7.950.389污垢熱阻/m2K/ W0.0003440.000172阻力（壓降）/MPa5436.876671.03對流傳熱系數 / W/（m2 K）281.746408.1總傳熱系數/ W/(m2 K)237.80平均傳熱溫差/51.26熱流量/kW191.3傳熱面積裕度/%17.84設 備 結 構 設 計程數21推薦使用材