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發布時間：2021-01-08 16:13
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管殼式換熱器的優化設計
管殼式換熱器是廣泛應用于各個領域的工業設備,在國民經濟中具有非常重要的作用,管殼式換熱器的效率問題是設計工作的核心。本文利用優化設計原理,建立了以管殼式換熱器優化設計模型。擋板可進步殼程流體速度，迫使流體按規則旅程屢次橫向經過管制，增強流體湍流程度。分析了影響年總費用的因素,編制了管殼式換熱器優化設計計算機程序。后給出了一個計算實例說明優化設計程序的使用。
熱交換器是進行熱交換操作的通用工藝設備,被廣泛應用于各個工業部門,尤其在石油、化工生產中應用更為廣泛。換熱器分類方式多樣,按照其工作原理可分為:直接接觸式換熱器、蓄能式換熱器和間壁式換熱器三大類,其中間壁式換熱器用量,據統計,這類換熱器占總用量的99%。管殼式換熱器的優化設計管殼式換熱器是廣泛應用于各個領域的工業設備,在國民經濟中具有非常重要的作用,管殼式換熱器的效率問題是設計工作的核心。間壁式換熱器又可分為管殼式和板殼式換熱器兩類,其中管殼式換熱器以其高度的可靠性和廣泛的適應性,在長期的操作過程中積累了豐富的經驗,其設計資料比較齊全,在許多國家都有了系列化標準。近年來盡管管殼式換熱器也受到了新型換熱器的挑戰,但由于管殼式熱交換器具有結構簡單、牢固、操作彈性大、應用材料廣等優點,管殼式換熱器目前仍是化工、石油和石化行業中使用的主要類型換熱器,尤其在高溫、高壓和大型換熱設備中仍占有優勢。
化工設備換熱器之列管式換熱器
種類
1) 固定管板式換熱器
2) 浮頭式換熱器
3) 填料函式換熱器
4) U型管式換熱器
5) 渦流熱膜換熱器
影響換熱器管板腐蝕的主要因素
1）介質成分和濃度：濃度的影響不一，例如在鹽酸中，一般濃度越大腐蝕越嚴重。碳鋼和不銹鋼在濃度為50%左右的硫酸中腐蝕嚴重，而當濃度增加到60%以上時，腐蝕反而急劇下降；
（2）雜質：有害雜質包括氯離子、硫離子、離子、氨離子等，這些雜質在某些情況下會引起嚴重腐蝕
（3）溫度：腐蝕是一種化學反應，溫度每提升 10℃，腐蝕速度約增加1~3倍，但也有例外；
（4）ph值：一般ph值越小，金屬的腐蝕越大；
（5）流速：多數情況下流速越大，腐蝕也越大。
幾個重點設計條件
①操作壓力：作為判定設備是否上類 的條件之一，必須提供
②物料特性：如用戶不提供物料名稱則必須提供物料的毒性程度。
因為介質的毒性程度關系到設備的無損監測、熱處理、鍛件的級別
對于上類設備，還關系到設備的劃分
a. GB150 10.8.2.1(f)圖樣注明盛裝毒性極度危害或高度危害介質的
容器100%RT.
b. 10.4.1.3 圖樣注明盛裝毒性為極度或高度危害介質的容器，應進行焊后熱處理（奧氏體不銹鋼的焊接接頭可不進行熱處理）
c.鍛件. 使用介質的毒性為極度或高度危害性的鍛件應符合Ⅲ級或Ⅳ級要求。
③管規格：
常用的 碳鋼 φ19×2，φ25×2.5，φ32×3， φ38×5
不銹鋼φ19×2，φ25×2， φ32×2.5，φ38×2.5
換熱管的排列形式：三角形，轉角三角形，正方形，轉角正方形。
焊接法雖然較脹接可以乃更高的溫度，但是在高溫循環應力的作用下，焊口極易發生疲勞裂 紋，列管與管孔存在間隙，當受到腐蝕介質的侵蝕時，以會加速接頭的損壞。
因此，就產生了焊接和脹接同時使用的方法。這樣不但能提高接頭的性能，同時 可以降低縫隙腐蝕傾向，因而其使用壽命比單用焊接時長的多。在什么場合下適宜施行焊、脹接并用的方法，目前尚無統一標準。
通常在溫度不太高而壓力很高或介 質極易滲漏時，采用強度脹加密封焊（密封焊是指單純防止滲漏而施行的焊接，并不保證強度）。當在壓力和溫度都很高的情況下，則采用強度焊加貼脹，（強度焊 是即使焊縫有嚴密性，又能保證接頭具有較大的拉脫力，通常是指焊縫強度等于管子軸向負荷下的強度時的焊接）。等邊三角形布置緊湊，管外流體湍流，傳熱系數大，方形布置便于管外清洗，適用于結垢流體。
貼脹的作用主要是消除縫隙腐蝕和提高焊縫的性能。具體的結構尺寸標準中（GB/T151）已有規定，在此不再詳述。
