化工原理課程設(shè)計(jì)報(bào)告真空蒸發(fā)制鹽系統(tǒng)鹵水分效預(yù)熱器設(shè)計(jì)

1、化工原理課程設(shè)計(jì)報(bào)告真空蒸發(fā)制鹽系統(tǒng)鹵水分效預(yù)熱器設(shè)計(jì)學(xué)院天津大學(xué)化工學(xué)院專業(yè)化學(xué)工程與工藝班級(jí)化學(xué)工程與工藝 2 班學(xué)號(hào)3012207040姓名胡志敏 小 組 成 員 邊人洲 （ 組長(zhǎng)） 陳伊婧 張濤崔志華 呂思堯 馮秉安指 導(dǎo) 教 師 馬紅欽化工流體傳熱課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)專業(yè) 化學(xué)工程與工藝 班級(jí) 化工 2 班 姓名 邊人洲 陳伊婧 崔志華 馮秉安 胡志敏 呂思堯 張濤 學(xué)號(hào)（編號(hào)） 3012207032 3012207034 3012207036 3012207038 3012207040 3012207048 3012207061（一）設(shè)計(jì)題目：真空蒸發(fā)制鹽系統(tǒng)鹵水分效預(yù)熱器設(shè)計(jì)（二）設(shè)計(jì)

2、任務(wù)及條件1、蒸發(fā)系統(tǒng)流程及有關(guān)條件見(jiàn)附圖。2、系統(tǒng)生產(chǎn)能力： 60 萬(wàn)噸 /年。3、有效生產(chǎn)時(shí)間： 300 天/年。4、設(shè)計(jì)內(nèi)容： 效預(yù)熱器（組）第 二 臺(tái)預(yù)熱器的設(shè)計(jì)。5、鹵水分效預(yù)熱器采用單管程固定管板式列管換熱器，試根據(jù)附圖中鹵水預(yù)熱的溫度要求 對(duì)預(yù)熱器（組）進(jìn)行設(shè)計(jì)。6、鹵水為易結(jié)垢工質(zhì)，鹵水流速不得低于0.5m/s。7、換熱管直徑選為 38 3mm。8、鹵水物性參數(shù)隨溫度的變化，當(dāng)手冊(cè)查不到時(shí)，可按水的變化規(guī)律推算。（三）設(shè)計(jì)項(xiàng)目1、由物料衡算確定鹵水流量；2、假設(shè) K 計(jì)算傳熱面積；3、確定預(yù)熱器的臺(tái)數(shù)及工藝結(jié)構(gòu)尺寸；4、核算總傳熱系數(shù)；5、核算壓降；6、初步經(jīng)濟(jì)衡算；7、確定預(yù)

3、熱器附件；8、設(shè)計(jì)評(píng)述。（四）設(shè)計(jì)要求1、根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)要求編制詳細(xì)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。2、按機(jī)械制圖標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，繪制預(yù)熱器的工藝條件圖（2# ），注意工藝尺寸和結(jié)構(gòu)的清晰表達(dá)。目錄化工流體傳熱課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū) . - 1 -一 .設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介 . - 1 -1.1設(shè)計(jì)背景 . - 1 -1.2設(shè)計(jì)目的 . - 1 -1.3設(shè)計(jì)意義 . - 1 -1.4設(shè)計(jì)分工 . - 2 -二.設(shè)計(jì)項(xiàng)目 : . - 2 -2.1流徑的選擇 . - 2 -2.2物料衡算 . - 2 -2.3假設(shè) K 計(jì)算傳熱面積 . - 4 -2.3.1基本物性的查取 . - 4 -2.3.2計(jì)算平均溫度差 . - 4 -2.3.3假設(shè)傳熱

4、系數(shù) K計(jì)算換熱面積 . - 5 -2.4確定預(yù)熱器的臺(tái)數(shù)及工藝結(jié)構(gòu)尺寸 . - 5 -2.4.1預(yù)熱器的臺(tái)數(shù) . - 5 -2.4.2殼體尺寸的確定 . - 6 -2.4.3殼程數(shù)的確定 . - 6 -2.5核算總傳熱系數(shù) . - 6 -2.5.1對(duì)傳熱系數(shù)的初步計(jì)算 . - 6 -2.5.2對(duì)出口溫度的初步估算 . - 7 -2.5.3管內(nèi)對(duì)流傳熱系數(shù)的計(jì)算 . - 7 -2.5.4管外對(duì)流傳熱系數(shù)的計(jì)算 . - 8 -2.5.5核算壁溫 . - 9 -2.5.6核算傳熱系數(shù) K . - 9 -2.5.7核算出口溫度 . - 9 -2.6核算壓降 . - 10 -2.6.1換熱器管程壓降的

5、核算 . - 10 -2.6.2殼程壓降的核算 . - 10 -2.7確定預(yù)熱器附件。 . - 11 -2.7.1支撐板與折流擋板 . - 11 -2.7.2法蘭 . - 11 -2.7.3管板 . - 12 -2.7.4墊片 . - 13 -2.7.5封頭 . - 13 -2.7.6緩沖擋板 . - 13 -2.7.7接管 . - 14 -2.7.8管箱 . - 15 -2.7.9排氣孔和排液孔 . - 16 -2.8設(shè)計(jì)結(jié)果一覽表 . - 16 -三、設(shè)計(jì)評(píng)述 . - 17 -3.1換熱器評(píng)述 . - 17 -3.2設(shè)計(jì)過(guò)程評(píng)述 . - 17 -四、符號(hào)說(shuō)明 . - 18 -五、附計(jì)算程序

6、 . - 19 -六、參考文獻(xiàn) . - 21 -天津大學(xué) 2012 級(jí)本科生化工原理課程設(shè)計(jì)報(bào)告一.設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介1.1設(shè)計(jì)背景制鹽工業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有重要的經(jīng)濟(jì)地位，是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的重要組成部分。鹽是人類(lèi) 生活的必需品，是化學(xué)工業(yè)的基本原料，在其他工業(yè)部門(mén)和農(nóng)牧漁業(yè)中也有廣泛用途。生 產(chǎn)原鹽、加工鹽及綜合利用鹽鹵資源的工業(yè)部門(mén)。生產(chǎn)范疇包括：納取海水、鹽湖鹵水或 地下鹵水，在鹽田內(nèi)日曬成鹽；鉆井汲取地下天然鹵水或注水溶解地下巖鹽得到的鹵水， 用圓鍋、平鍋加熱煎煮或用真空、熱壓蒸發(fā)、濃縮成鹽；鉆井水溶開(kāi)采地下巖鹽，生產(chǎn)直 接用作制堿原料的鹵水；直接采出地下巖鹽和鹽湖中天然結(jié)晶的石鹽；按用途對(duì)原鹽進(jìn)行 加

7、工；從制鹽母液中提取其他化工產(chǎn)品。制鹽工業(yè)既是采掘工業(yè)，又是加工工業(yè)。鹽的生 產(chǎn)常集中在部分地區(qū)，銷(xiāo)售遍及各地。為了達(dá)到節(jié)約能量的目的，這套制鹽系統(tǒng)采取用二次蒸汽多效預(yù)熱，因此需要以三組 換熱器將鹵水分三效進(jìn)行加熱。本次設(shè)計(jì)針對(duì)的是第三效。隨著我國(guó)工業(yè)的不斷發(fā)展，對(duì) 能源利用、開(kāi)發(fā)和節(jié)約的要求不斷提高，因而對(duì)換熱器的要求也不斷加強(qiáng)。為此，設(shè)計(jì)換 熱器時(shí)應(yīng)滿足以下要求：合理實(shí)現(xiàn)所規(guī)定的工藝條件；結(jié)構(gòu)安全可靠；方便制造、安裝、 操作和維修；經(jīng)濟(jì)上合理。1.2設(shè)計(jì)目的某制鹽工廠擁有分效預(yù)熱鹵水真空蒸發(fā)制鹽系統(tǒng)，生產(chǎn)能力為60萬(wàn)噸 /年，本小組將對(duì)其中第 3 效的 2 臺(tái)預(yù)熱器進(jìn)行詳細(xì)地選型與設(shè)計(jì)。本

8、人主要負(fù)責(zé)第二臺(tái)預(yù)熱器的設(shè)計(jì)， 使鹵水溫度從第一臺(tái)換熱器的出口溫度加熱到61，在使其達(dá)到 61基礎(chǔ)上，且在合理設(shè)計(jì)換熱器的范圍內(nèi)超出預(yù)計(jì)溫度不多。在設(shè)計(jì)時(shí)盡量考慮到安裝方便，生產(chǎn)操作安全與節(jié) 能的需要。1.3設(shè)計(jì)意義1.通過(guò)本次設(shè)計(jì)，加強(qiáng)對(duì)之前所學(xué)的鞏固以及深化學(xué)習(xí)，熟悉換熱器各部分結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 以及工作原理，把所學(xué)的知識(shí)應(yīng)用到實(shí)踐中。2.掌握 AutoCAD 的基本繪圖功能，熟練使用 office 軟件。天津大學(xué) 2012 級(jí)本科生化工原理課程設(shè)計(jì)報(bào)告3.掌握常規(guī)固定管板式換熱器的設(shè)計(jì)過(guò)程以及具體計(jì)算，更深刻的了解換熱器設(shè)計(jì)過(guò) 程中應(yīng)該考慮的實(shí)際生產(chǎn)上的問(wèn)題。4.加強(qiáng)了小組間的合作交流，提高團(tuán)隊(duì)

9、合作能力。5.加強(qiáng)了對(duì)化工相關(guān)手冊(cè)以及數(shù)據(jù)的查找運(yùn)用能力。1.4設(shè)計(jì)分工 計(jì)算 : 胡志敏 , 崔志華。 結(jié)構(gòu) : 邊人洲 繪圖 :馮秉安，張濤。 文字:呂思堯 , 陳依婧。二 .設(shè)計(jì)項(xiàng)目 :2.1流徑的選擇換熱器設(shè)計(jì)中，首先確定管殼程流體的走向以及何種流體走管程何種流體走殼程。本次設(shè)計(jì)中，鹵水為易結(jié)垢物質(zhì)，對(duì)設(shè)備腐蝕性較二次蒸汽大，且不易清洗應(yīng)該走管程。而 二次蒸汽作為熱流體，其傳熱方式為冷凝傳熱，傳熱系數(shù)比一般的對(duì)流傳熱大，因此蒸汽 走殼程，能夠使壁面與蒸汽的溫度接近，減小管程與殼壁的溫差，減小溫差應(yīng)力，且二次 蒸汽走殼程能夠解決排不凝氣的問(wèn)題。綜上：取鹵水走管程，蒸汽走殼程。2.2物料衡

10、算 本次設(shè)計(jì)是鹵水真空蒸發(fā)制鹽系統(tǒng)的預(yù)熱器部分，采用平流進(jìn)料，順流排鹽的進(jìn)料產(chǎn) 出方式，在物料衡算中已知數(shù)據(jù)如下：表 2-1 物料衡算數(shù)據(jù)表生產(chǎn)能 力/萬(wàn)噸工作時(shí) 間/天鹵水中 NaCl 含量（g/L）第三效體積分率 （%）固體氯化鈉晶體的密度（ Kg/m 3）鹽漿的固相 體積分率60300293.767822000.6物料衡算圖如下：由于鹽漿能順暢流動(dòng)時(shí)的固相體積分率：0.60 ，則鹽漿中鹵水的體積流量：8。由 53下鹵水物性查得鹵水Vz= z25.273293.76 293.76 =0.0860m /s由于進(jìn)入第三效換熱器的鹵水質(zhì)量流量為總質(zhì)量流量的22%，則進(jìn)入第三效換熱器的天津大學(xué) 2

11、012 級(jí)本科生化工原理課程設(shè)計(jì)報(bào)告圖 2-1 蒸發(fā)系統(tǒng)物料衡算示意圖物料衡算計(jì)算過(guò)程如下：60萬(wàn)噸 / 年的產(chǎn)量計(jì)算晶體的質(zhì)量流量：60 1701 = 300 24 36=0203.148 kg?s故體積流量為：V1=1= 23.148 =0.01052m3/s1 2200V10.01052 3V2=0.610.4= 0.6 0.4=0.007013m3/s根據(jù)蒸汽的絕壓為 9.6 KPa ，查相關(guān)數(shù)據(jù)知此時(shí)溫度為 45，由于在蒸發(fā)器中液柱靜壓頭的影響、流體流過(guò)加熱管的阻力損失以及由于液體中含有溶質(zhì)以及雜質(zhì)，導(dǎo)致存在溫度差損失，根據(jù)杜林規(guī)則以及相關(guān)數(shù)據(jù)粗略估算溫度差為： 中氯化鈉的溶解度為：

12、 37.1g，鹵水的密度為： 1=1.12g?m-3則巖漿中鹵水的質(zhì)量流量s=V2?=0.007013 1120=7.854k6g?s根據(jù)鹵水鹽漿中的鹵水中的 NaCl 含量：s7.85462= 137s.1 37.1= 137.1 37.1=2.1255kg?s則總鹽漿中 NaCl 總質(zhì)量流量：z=1+2=23.148+2.1255=25.273 kg?s精制鹵水的體積流量：鹵水質(zhì)量流量為：天津大學(xué) 2012 級(jí)本科生化工原理課程設(shè)計(jì)報(bào)告=Vz?(1-22%)=0.0860 1180 (1-22%)=79k.g1?5s42.3假設(shè) K 計(jì)算傳熱面積2.3.1基本物性的查取在第三效的預(yù)熱器中鹵

13、水起始溫度： 55；終止溫度： 61，故鹵水的定性溫度為：(55+61)/2=58 查表得鹵水在 58下的物性參數(shù)為：表 2-2 鹵水在 58下的物性參數(shù)表 1溫度 /密度1/kg?m-3恒壓比熱容-1 -1Cp1/(kJ?kg-1?k-1)粘度1/(10-5Pa?s)導(dǎo)熱系數(shù)1/(W?m-2?K-1)58.01168.2503.3241200.611在本任務(wù)中只發(fā)生相變，即蒸氣在降溫過(guò)程中由飽和蒸汽變?yōu)橥瑴囟认嘛柡鸵后w，由 教材附錄九查得在絕壓 30kPa時(shí)飽和水蒸汽對(duì)應(yīng)溫度 69.2，由于二次蒸汽在輸送過(guò)程的壓 降損失，設(shè)其中壓降損失降低 1，故飽和蒸汽在 68.2下的物性數(shù)據(jù)為： 表 2

14、-3 飽和蒸汽在 68.2下的物性數(shù)據(jù)表 2溫度/密度o/kg?m-3冷凝熱焓/(kJ/kg)粘度o/(10-5Pa?s)68.20.19092333.71.12鹵水熱負(fù)荷的計(jì)算：3Q=cp?t =79.15 3.324 31(061-55)=1578.56KW 根據(jù)熱量衡算得：Q= h所以二次蒸汽的質(zhì)量流量為：h=Q/ = 1578.56/2333.7 = 0.676kg?s2.3.2計(jì)算平均溫度差 按單管程單殼程考慮，且水蒸氣側(cè)發(fā)生相變恒溫，則冷熱流體流向?qū)Y(jié)果無(wú)影響。設(shè) 流向?yàn)槟媪鳎核魵?68.268.2鹵水 55?t 13.2617.2QK?t m=Sz159.47L=Ndo= 12

15、4 3.14 0.0=3180.786m，換天津大學(xué) 2012 級(jí)本科生化工原理課程設(shè)計(jì)報(bào)告圖 2-2 ：管殼程流體流向圖 故依圖對(duì)對(duì)數(shù)平均溫度的計(jì)算為：?t 1-?t 213.2-7.2?t m =1 2 = 13.2 =9.899 m ln(?t1/?t2) ln( 173.22 )2.3.3假設(shè)傳熱系數(shù) K計(jì)算換熱面積假設(shè) K值為 1000 W/(m 2?K)，由 Q=K?S?t m得：1578.56 130=159.47m1000 9.8992.4確定預(yù)熱器的臺(tái)數(shù)及工藝結(jié)構(gòu)尺寸2.4.1預(yù)熱器的臺(tái)數(shù)鹵水的體積流量： 79.154 3V= =0.0678m3/s 1168.25由于鹵水流

16、速應(yīng)高于 0.5 m/s，否則容易堵塞管道，且流速過(guò)大壓降過(guò)大經(jīng)濟(jì)不合理，故假設(shè) u=0.68m/s 。根據(jù) V=N(d2i ) u得：V 0.06775 N= 2 = 2 =123.95 d(i/2)2u 3.14 (0.032/22) 0.68由于管子根數(shù)需為整數(shù)，且為合理排布，故取 N=124，按正六邊形(即正三角形)排列，從內(nèi)至外排為六層，并對(duì)稱的抽取最外層的三根換熱管，具體排布見(jiàn)AUTOCAD圖，故對(duì)換熱管長(zhǎng)度的計(jì)算為：由Sz=NLd0得：由于鹵水容易結(jié)垢，故管長(zhǎng)不易過(guò)長(zhǎng)，并參照標(biāo)準(zhǔn)換熱器的長(zhǎng)度，將管長(zhǎng)定為 熱器臺(tái)數(shù)為兩臺(tái)。天津大學(xué) 2012 級(jí)本科生化工原理課程設(shè)計(jì)報(bào)告2.4.2殼

17、體尺寸的確定=0二次蒸汽有可能除沫不徹底，帶有鹵水，使結(jié)構(gòu)殼體。故管間距取值較大管間距 dj=1.4do=0.053mm，最外面管的管壁到中心管的軸線的距離38+0.053 6 2=674m, 由m于最外面管的管壁與殼體內(nèi)壁之間的距離必須大于 10mm, 故本換熱器取殼體直徑為 700mm，殼 體厚度依據(jù) GB1501998 查得殼體厚度為 8mm 。由于殼程流體為水蒸汽，腐蝕性不大且殼 體較大兼慮到經(jīng)濟(jì)性問(wèn)題殼程材質(zhì)選用作常溫(20)沖擊韌性試驗(yàn)的 Q235B 級(jí)。表 2-4 ：殼體碳鋼材質(zhì)圓筒壁厚表 3公稱直徑400700 7001000 10001500 15002000 2000260

18、0浮頭式， U形管式810121416固定管板式681012142.4.3 殼程數(shù)的確定t2-t1P= =T1-t161-5568.2-55 =0.4551 68.2-68.2 R=(T1-T2)t2-t1 = 61-55溫差矯正系數(shù) ?t 根據(jù)P,R依據(jù)化工單元操作設(shè)計(jì)圖 3-7 查得?t =1，故可以確定完全按并流設(shè)計(jì)即可，即殼程數(shù)為 1。2.5核算總傳熱系數(shù)2.5.1對(duì)傳熱系數(shù)的初步計(jì)算 確定換熱管長(zhǎng)度、管數(shù)以及預(yù)熱器臺(tái)數(shù)后，此時(shí)換熱器總面積為：Sz= NLd0=124 12 3.14 0.038=177.255m為方便安裝以及降低成本兩臺(tái)預(yù)熱器取相同結(jié)構(gòu)，故每一臺(tái)換熱器的換熱面積Sz

19、177.55 2S= = =88.78m222由于換熱器管數(shù)與計(jì)算相比略有增大，故為達(dá)到生產(chǎn)目標(biāo)，對(duì)流速重新核算：V 0.06775u= N(di/2) 2 = 124 3.14(0.032/2) 2 =0.68(m/s)由Q=SKln?(t?1t-1/?tt22)得：?t?t1ln (?tt12)天津大學(xué)2012 級(jí)本科生化工原理課程設(shè)計(jì)報(bào)告由 Q=SzK?t m得：Q -1 -2K=897.7W?K-1?m-2Sz?tm2.5.2對(duì)出口溫度的初步估算初步估算出口溫度：水蒸氣68.268.2鹵水58.9t2?t9.3 68-t2圖 2-3 ：本臺(tái)換熱器管殼程流體進(jìn)出口溫度圖cp1?t =SK

20、 ?t 1 -?t?t 2 =SK1ln (?tt12)所以：88.78 897.7t2 =68.2-9.3/( ?(?/?1 ) )=68.2-9.3/(e 79.155 3.324 1)0=060 1.32 2.5.3管內(nèi)對(duì)流傳熱系數(shù)的計(jì)算故本設(shè)計(jì)將 t2=61.32計(jì)為出口溫度迭代的初始溫度，則定性溫度：t2+58.9 58.9+61.32tL= =60.285 L 2 2表 2-5 鹵水在 60.285 下的物性參數(shù)表 1溫度/密度1/kg?m-3恒壓比熱容-1 -1 cp1/(kJ?kg-1?k-1)粘度-5 1/(10-5Pa?s)導(dǎo)熱系數(shù)1/(W?m-2?K-156.751167

21、.5373.326122.1650.613根據(jù)表 2-5 的物性數(shù)據(jù)，計(jì)算管內(nèi)對(duì)流傳熱雷諾數(shù)以及普蘭特?cái)?shù)為：Rei= di 1u =0.038 0.68 1167.537 1 105= 2.685 410 i 122.165Pri= p1 1 =3.326 130 122.16510 = 6.086i10.613=+0.68(tsat-tw)=2333.7+0.68-1 4.1(8648.2-65.78)=2340.585kJ?kg-10=1.1322g?231?42L( tsat- tw) = 6440.702W?m-2?-1天津大學(xué) 2012 級(jí)本科生化工原理課程設(shè)計(jì)報(bào)告由于Rei1000

22、0;120 Pr i120; dL =157.8960;所以無(wú)需考慮傳熱進(jìn)口段對(duì) i的影響，故采用下式進(jìn)行計(jì)算：10.8 ni =0.023 Rei0.8Prindo管內(nèi)鹵水被加熱所以 n=0.4根據(jù)鹵水物性計(jì)算管內(nèi)對(duì)流傳熱系數(shù)為：i=0.023 1 Rei 0.8Pr i 0.4do0.618 4 0.8 0.4=0.023 ( 2.685 14)0 (6.086)0.40.038-2 -1=2668.658W?m-2?-12.5.4管外對(duì)流傳熱系數(shù)的計(jì)算根據(jù)經(jīng)驗(yàn)手冊(cè)假設(shè)第一臺(tái)預(yù)熱器平均壁溫tw=65.78；30Kpa下水蒸汽的 tsat=68.2; 根據(jù)表 2-3 知： =2333.7kJ

23、?kg-1; 此時(shí)則定性溫度為： ts=65.782+68.2=66.99查得此時(shí)水的具體物性如表 2-6:表 2-6 ：水在 66.99 下的物性參數(shù)表 2溫度 /密度2 /kg?m- 3恒壓比熱容-1 -1Cp2/(kJ?kg-1?k-1)粘度-5 2/(10-5Pa?s)導(dǎo)熱系數(shù)2/(W?m-2?K-1)66.99979.4784.18442.3690.666設(shè)定換熱器垂直放置，假定液膜做層流流動(dòng)，而考慮到冷凝液膜內(nèi)非線性的溫度分布，并且不排 除冷凝液冷卻到飽和 溫度以下的可能，引入,為矯正項(xiàng)。矯正公式為:則平均對(duì)流傳熱系數(shù)為：核算流型：Q1=cp1?t =3.326 130(61.67

24、-58.9) 79.154=729.247KWQ1 729.247 130w= , = 3 =0.312kg?s 2340.585 310單位長(zhǎng)度潤(rùn)濕周邊上的凝液質(zhì)量流率為：w0.384=Ndo12403.3.1844 0.0=308.026 kg?(m?s)- 8 -KS?tln 9.3 ln 68.2-t2=cp1?t天津大學(xué) 2012 級(jí)本科生化工原理課程設(shè)計(jì)報(bào)告4 4 0.026Ref= = -3 =244.131500時(shí)， fo= 50.228，其中 Reo= uodoo； NB為折流擋 o Reoo板數(shù)，因?yàn)闆](méi)有設(shè)計(jì)折流擋板，故NB=0。前面已經(jīng)計(jì)算出 w=0.312Kg. s-1

25、； uo為按殼程流通截面積計(jì)算的流速下估算的平均流速，計(jì)算過(guò)程如下： 2So= (0.7 0.7-124 0.038 ) =00.0.23484m2w 0.312uo= o = 0.1909 =6.698m. s-1o So 0.244由于第三效真空度較高，故 uo=6.698m. s-1流速過(guò)小，流速可選較大對(duì)壓降影響較小， 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)假設(shè)平均流速為 uo=23m. s-1uodoo0.1909Reo=o=23 0.038 100000=14897.018500o 1.125fo= 0.228 =0.559Reo2ouo23p1=FfoNc(NB+1) o2 =0.5 12 0.559 0.1

26、909 2=21369.354Paps=p1FsNs=p1=169.354Pa查得： ps=169.354pa時(shí)溫度差小于 1，故殼程壓降符合要求。2.7確定預(yù)熱器附件。2.7.1支撐板與折流擋板從傳熱的角度考慮，由于殼程流體為飽和蒸汽，不需要設(shè)置折流板，但為了增加換熱 器的剛度、防止管子振動(dòng)，仍然需要設(shè)計(jì)一定數(shù)量的支撐板，但這里設(shè)置支撐板將導(dǎo)致殼 程壓降增大，弊大于利，故不需設(shè)計(jì)支撐板。2.7.2法蘭法蘭是使管子與管子及和閥門(mén)相互連接的零件，連接于管端。本換熱器將管板兼作法 蘭，為固定管板式換熱器。由于換熱器D N=700mm , 故法蘭直徑采用 860mm，法蘭厚度為40mm, 內(nèi)徑采用

27、724mm 標(biāo)準(zhǔn)法蘭。具體尺寸如表 2-8 。表 2-7 ：法蘭尺寸標(biāo)準(zhǔn)表(單位： mm)- 11 -天津大學(xué) 2012 級(jí)本科生化工原理課程設(shè)計(jì)報(bào)告法蘭螺栓孔中螺栓螺栓螺紋法蘭法蘭DN直徑心直徑孔徑數(shù)量規(guī)格厚度內(nèi)徑密封面 d密封面 f7008608102624M244072472252.7.3管板管板，就是在圓形鋼板上鉆出比管子外徑一樣略大一些的孔， 管程鹵水具有腐蝕性且 立式換熱器易震動(dòng)，管板與法蘭之間也采用先焊后脹的形式。 由于本換熱管中流體為鹵水， 腐蝕性較強(qiáng)，故采用 16MnR不銹鋼管板。 本設(shè)計(jì)中管板兼做法蘭 ，根據(jù)法蘭外徑 860mm , 故管板 D=860mm 示意圖如下：圖

28、2-4 ：管板示意圖 查詢換熱器手冊(cè)知適用于不銹鋼換熱管管板管孔直徑當(dāng)換熱管外徑為： 38mm, 管孔直 徑為 38.4mm, 允許偏差為 +0.2mm , 再根據(jù)法蘭外徑查得圖 2-2 中相關(guān)管板尺寸如下：表 2-8 ：管板尺寸表DD1D3D4D5b管孔直徑8608106987727002338.4+0.2管程鹵水具有腐蝕性且立式換熱器易震動(dòng)，管板與法蘭之間也采用先焊后脹的形式。其連接結(jié)構(gòu)如圖 2-5 所示：圖 2-5 ：管板與換熱管連接圖- 12 -橢圓型封頭斷面形狀類(lèi)型代號(hào)型式參數(shù)關(guān)系以內(nèi)徑為準(zhǔn)EHAD1=22(H-h)DN=D1天津大學(xué) 2012 級(jí)本科生化工原理課程設(shè)計(jì)報(bào)告2.7.4

29、墊片 墊片是一種能產(chǎn)生塑性變形、并具有一定強(qiáng)度的材料制成的圓環(huán)。大多數(shù)墊片是從非 金屬板裁下來(lái)的，或由專業(yè)工廠按規(guī)定尺寸制作。本次設(shè)計(jì)中采用普通橡膠墊片。墊片厚度，本設(shè)計(jì)確定為 3mm ，隔板槽部分墊片厚度取 10mm ，圓角尺寸取 R=8mm ， D和d按JB1160-82壓力容器法蘭用墊片標(biāo)準(zhǔn)選取。2.7.5封頭封頭有方形和圓形兩種，方形用于小直徑（0.001 %確認(rèn)計(jì)算精度天津大學(xué) 2012 級(jí)本科生化工原理課程設(shè)計(jì)報(bào)告五、附計(jì)算程序第二臺(tái)換熱器的 K 值以及出口溫度核算程序format long z1=61.32; % 鍵入出口溫度 z=0; % 用于出口溫度的循環(huán) y=0;sudu=

30、0.68; % 假設(shè)流速 %給出管內(nèi)外污垢熱阻需要再查 Rsi=1.7197/10000;Rso=0.8598/10000; ao=8000;while abs(z-z1)0.001 % z=z1; % x=(z+58.9)/2; % 鹵水 24.9% 下物性插值計(jì)算lmidu=1.1771*(x-50)*(x-60)/(-10)/(-20)+1.1714*(x-40)*(x-60)/(-100)+1.1657*(x-40)*(x-50)/(200);lbirerong=3.3217125*(x-58)*(x-61)/(55-58)/(55-61)+3.32406*(x-55)*(x-61)/

31、(58-55)/(58-61)+3.32639*(x-55)*(x-58)/(61-55)/(61-58);lniandu=1.25*(x-58)*(x-61)/(55-58)/(55-61)+1.2*(x-55)*(x-61)/(58-55)/(58-61)+1.09*(x-55)*(x-58)/(61-55)/(61-58);ldaore=0.607625*(x-58)*(x-61)/(55-58)/(55-61)+0.61*(x-55)*(x-61)/(58-55)/(58-61)+0.614045*(x-55)*(x-58)/(61-55)/(61-58);% 管內(nèi)對(duì)流傳熱系數(shù)的計(jì)算R

32、e=0.038*sudu*lmidu*1000*1000/lniandu;Pr=lbirerong*lniandu/ldaore;ali=0.023*ldaore/0.038*(Re)0.8*(Pr)0.4;y1=(68.2*(1/ali+Rsi)+x*(1/ao+Rso)/(1/ali+Rsi+1/ao+Rso); % 在修改了出口溫度后對(duì)壁溫的核算- 19 -對(duì)飽和水蒸氣蒸發(fā)天津大學(xué) 2012 級(jí)本科生化工原理課程設(shè)計(jì)報(bào)告y=y1; % 對(duì)壁溫賦初值 sx=(y+68.2)/2; % 計(jì)算定性溫度 namuda=2333.7; %飽和蒸汽的蒸發(fā)焓% 定性溫度下水的物性插值計(jì)算 smidu=

33、988.1*(sx-60)*(sx-70)/(50-60)/(50-70)+983.2*(sx- 50)*(sx-70)/(60-50)/(60-70)+977.8*(sx-50)*(sx-60)/20/10;sdaore=0.648*(sx-60)*(sx-70)/(50-60)/(50-70)+0.659*(sx-50)*(sx-70)/(60-50)/(60-70)+0.668*(sx-50)*(sx-60)/20/10; sniandu=0.549*(sx-60)*(sx-70)/(50-60)/(50-70)+0.470*(sx-50)*(sx-70)/(60-50)/(60-70)+0.406