【25页】【毕业设计】常压空气加热装置的改进设计.doc文档优秀范文

它主要由壳体传热管束折流板挡板和管箱等部件组成。

壳体般为圆筒形，内部装有多根管束，管束两端固定在管板上。

进行换热的介质，种在管内管程流动另种在管外壳程流动。

为提高管外流体的传热系数，通常在壳体内设置折流板，折流板的作用是提高壳程流体速度，迫使流体按规定路程多次横向通过管束，增强流体湍流程度，以提高流经换热器的两种介质的换热效果。

但它却增加了换热器在原工艺系统中的阻力，这就有可能影响到原系统的正常运行，从而降低了余热回收工作的效率。

管壳式换热器仍然是当今应用最广泛的换热设备，其可靠性和可能性已被充分证明，特别是在较高参数的工况条件下，管壳式更显示其独有的长处。

目前各国在提高该换热器性能所开展的研究主要是强化传热，适应高参数和各类有腐蚀介质的耐腐蚀材料以及为大型化的发展所作的结构改进。

近年来随着节能技术的发展，换热器的应用领域不断扩大，带来了显著的经济效益。

目前，在换热设备中，管壳式换热器使用量最大。

因此对其进行研究就具有很大的意义。

换热器在石油炼制和石油化工生产中占有重要地位，随着石油化工装置的发展，换热器在大型化新产品开发等方面的新进展。

换热器是国民经济和工业生产领域中应用十分广泛的热量交换设备，随着现代新工艺新技术新材料的不断开发和能源问题的日趋严重，世界各国已普遍把石油化工深度加工和能源综合利用摆到十分重要的位置。

换热器因而面临着新的挑战。

换热器的性能对产品质量能量利用率以及系统运行的经济性和可靠性起着重要的作用，有时甚至是决定性的作用。

目前在发达的工业国家热回收率已达。

换热设备在现代装置中约占设备总重的左右，其中管壳式换热器仍然占绝对优势，约，其余为各类高效紧凑式换热器新型热管热泵和蓄热器等设备，其中板式螺旋板式板翅式以及各类高效传热元件的发展十分迅速。

在继续提高设备热效率的同时，促进换热设备的结构紧凑性，产品系列化标准化和专业化，并朝大型化的方向发展。

由于我国工业的快速发展，使得整个社会对能源的需求越来越大。

从长远来看，能源成本在不断攀升。

因此，节能减排成为重要国策。

而利用高效换热器来吸收生产过程中排出的大量余热，并重新利用，既节约了能源，又减少了污染。

与其他换热设备相比，列管式换热器由于其适用性广坚固耐用密封性好等优点，成为了石化等领域应用最普遍的种换热器。

如何降低列管换热器在原工艺系统中的阻力，并提高其换热效率，就成为研究的重点之。

新型高效换热器换热器是化工石油制药及能源等行业中应用相当广泛的单元设备之。

据统计，在现代化学工业中所用换热器的投资大约占设备总投资的，在炼油厂中换热器占全部工艺设备的左右，海水淡化工艺装置则几乎全部是由换热器组成的。

世纪年代初发生的世界性能源危机，有力地促进了传热强化技术的发展。

为了节能降耗，提高工业生产的经济效益，要求开发使用不同工业过程要求的高效能换热设备。

因此，几十年来，高效换热器的开发与研究始终是人们关注的课题，国内外先后推出了系列新型高效换热器。

菏泽学院本科生毕业设计论文翅片管规格品种很多。

从材料上讲，有碳钢钢铝不锈钢等，还有复合材料，如钢铝复合，即基管采用钢，翅片采用铝，从翅片形式讲，有环翅纵翅螺旋翅翅片既可在管外也可在管内，但以外翅为多，从制造方式讲，可以是整体轧制，也可以与管焊接，还可以铸造等。

各行业由于各自不同的特点，需要选用不同型式和材料的翅片管。

管壳式换热器使用的翅片管多以低翅螺纹为主，材料主要包括碳钢铜及铜合金，制造工艺多采用整体轨制方法。

这种管是种周期变截面钢管。

决定其断面形状的几何参数有翅片顶圆直径，钢管的壁厚螺距翅片高度翅片根部厚度和顶部厚度。

翅片管的应用范围是非常广泛的。

除了在冷冻机空冷器热管设备等大量使用外，作为管壳式换热器中的换热器也很普遍，尤其在石化行业应用前景广泛，使用效果比较理想。

美国的标准，我国的都列有低翅片管。

我国行业标准规定了管壳式换热器用螺纹换热管的基本参数与技术条件，有χχ两种规格，翅片比低翅管外表面积与轨制前光管外表面积比值分别是，材料为号钢或号钢，从规格和材料上都略显不足。

对于选用翅片管的有关计算也空缺，使设计选型遇到了定困难。

尽管如此，由于低翅螺纹换热管具有特殊的强化传热效果，还是得到了普遍的认同。

如在管内换热系数比管外换热系数大倍的情况下，在无相变场合，总传热系数可提高以上。

因此可减少传热面积，达到金属耗量少，投资下降的目的。

般认为，低翅片螺纹管是比较成熟的强化传热元件。

还有，由于低翅片管是用光管轨制的，可以细化晶粒，破坏原来的平行纤维组织，耐腐蚀能力得到很大提高，但因存在轨制应力，用在有应力腐蚀的场合应慎重。

当然如果能先进行消除应力处理，情况会有所改善。

低翅管也能强化管外冷凝传热，但不能用于立式换热器，否则不会有强化冷凝的效果。

实践表明，低翅片螺纹管具有较强的抗硬垢性能，当操作情况发生变化时由于风琴效应会使硬垢自行脱落。

对于软垢，虽然不能向硬垢那样自行脱落，但对传热影响不大，所引起的主要问题是压力降过分增大。

综合以上分析可以发现，用低翅片管代替光滑管制造管壳式换热器在些方面具有独特优点，只要选用得当会收到比普通光滑换热器更好的效果。

内翅片管是采用特殊的焊接工艺和设备加工而成，流体在管内的传热过程为单相强制对流传热。

其主要特点是通过在传热管内扩大传热面积，强化管内传热的途径来提高传热器的传热性能。

年美国首先提出内翅片管，并与二十世纪九十年代又开发出种高效强化管内相变传热传热面积所以，设计类型的重新选择设计为圆管圆形翅片，等厚度环翅，径向截面为矩形。

在有效长度为的管子外壁绕上翅片，翅片间距为，翅片厚度为翅片高度为，翅片个数为。

总传热系数的重新计算当空气换热器的换热管为光滑管时，空气走管程，水蒸气走壳程。

当换热管为翅片管时，考虑到翅片管的制作难度，设计为外翅片管换热器，设计翅片管换热器的目的是为了提高空气侧的对流传热系数，所以空气应走壳程，水蒸气应走管程，所以管内外侧的对流传热系数应重新计算。

管外对流传热系数的计算管壳式换热器壳程无折流板时，管外传热膜系数的计算可按非圆形截面内流动时管内传热系数的计算式进行计算，此时以当量直径作为定性尺寸代替管子内径。

对管壳式换热器，当管子呈正三角形排列时菏泽学院本科生毕业设计论文式中换热器中心距管外径所以光滑管换热器是双管程单壳程，管内流速是。

若空气走单管程，则空气流速为。

所以翅片管壳程空气的流速为。

湍流按式计算所以管内对流传热系数计算由参考文献可知垂直管内冷凝传热膜系数可通过式计算式中管长分别为膜温下凝液的导热系数，密度，和粘度，冷凝潜热饱和水蒸气温度与壁面温度的差值，。

冷凝液膜的与冷凝负荷有关，通常可表示为当，上式可表示为式中冷凝负荷，重力加速度，。

菏泽学院本科生毕业设计论文所以总对流传热系数的计算当翅片管式换热器用于加热空气或冷却空气但不产生冷结水时，这种过程称为干工况，干工况时的总传热系数可由下列式子计算式中对于金属基管，其导热热阻可以忽略，或可近似用平壁公式计算。

采用平壁导热公式计算，上两式可改写式中以基管内表面传热面积为基准的总传热系数，以翅片管外表面传热面积为基准的总传热系数，管内对流传热系数，管外对流传热系数，管内侧污垢热阻，管外侧污垢热阻，基管金属导热系数，翅片壁面总效率基管壁面厚度每米管的管外表面积每米管的管内表面积每米管的管外无翅片部分表面积菏泽学院本科生毕业设计论文每米管的管外翅片部分表面积如为圆管圆形翅片式中圆形翅片直径管外径每米管的翅片数翅片厚度由文献第页图得时，取因为所以因为所以因为所以由前面的计算可知所以所以因为式中基管内表面传热面积菏泽学院本科生毕业设计论文翅片侧外表面传热面积所以结论翅片管换热器与光滑管换热器的比较由于设计翅片管换热器时，计算的总传热系数都是基于换热管内表面积的，为了有同的标准进行比较，所以光滑管的总传热系数也要基于换热管的没表面积，管式换热器的传热计算的基本方程式为式中传热量以基管内外表面传热面积为基准的总传热系数，基管内外表面传热面积对数平均温差，。

所以传热量增加的百分率根据公式计算总传热量。

所以，当换热管外翅片个数为时当换热管外翅片个数为时由上面的计算可以看出翅片的个数对总对流传热系数的影响如表所示。

表翅片的个数对总对流传热系数的影响换热管外翅片个数基于换热管内侧总的对流传热系数传热量菏泽学院本科生毕业设计论文总结由表格的数据可以看出在换热系数小的流体侧加上翅片，可扩大换热面表面积并促进流体的扰动减少传热热阻，有效地增大传热系数，从而增加传热量。

换热管的外翅片个数越多，总传热系数越大。

翅片管式换热器是其中种新型高效换热器，翅片管与光滑管相比，在消耗金属材料相同的情况下具有更大的表面积，从直观看属于第次强化传热，但实质上换热面积增大的同时带来了传热系数的提高，达到二次强化传热的目的。

其特点就是能有效增加传热面积和增大传热系数，并且比较容易制造并保证操作的