苯冷卻器設(shè)計模板

1、化工原理課程設(shè)計報告（化學(xué)工程學(xué)院）設(shè) 計 題 目： 苯冷卻器的設(shè)計 專 業(yè) 班 級： 化學(xué)工程與工藝 指 導(dǎo) 教 師： 學(xué) 生 姓 名： 設(shè) 計 地 點： 貴州工程應(yīng)用技術(shù)學(xué)院 設(shè) 計 日 期： 2017-7-17 化工原理課程設(shè)計 課程設(shè)計題目：苯冷卻器的設(shè)計目錄前 言1設(shè)計任務(wù)書21.1設(shè)計題目：丙酮冷卻器的設(shè)計21.2設(shè)計任務(wù)：21.3操作條件：21.4設(shè)計內(nèi)容及要求：2第一章 設(shè)計概況31.1熱量傳遞的概念與意義31.2化學(xué)工業(yè)與熱傳遞的關(guān)系31.3傳熱的基本方式31.4換熱器的種類41.4.1間壁式換熱器的類型41.4.2混合式換熱器51.4.3蓄熱式換熱器61.5列管式換熱器設(shè)計

2、一般要求61.6流體通道的選擇原則61.7管殼式換熱器的簡介7第二章 試算并初選換熱器規(guī)格82.1選擇換熱器類型82.2流體流動途徑的確定82.3確定流體的定性溫度、物性數(shù)據(jù)，并選擇列管換熱器的型式82.4計算熱負荷和冷卻水流量92.5計算兩流體的平均溫度差9暫按單殼程、多管程進行計算，逆流時平均溫度差為：9第三章 工藝結(jié)構(gòu)尺寸計算103.1管徑和管內(nèi)的流速103.2管程數(shù)和傳熱管數(shù)11第四章 設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計114.1管程阻力損失計算114.2 殼程阻力損失的計算12第五章 附屬設(shè)備類型15工藝設(shè)計主要符號說明15第六章 設(shè)計評述16第七章 參考文獻17第八章 附錄178.1經(jīng)驗公式178.2符

3、號說明18前 言化學(xué)工業(yè)與傳熱密切相關(guān)。這是因為化工生產(chǎn)中的很多過程和單元操作，多需要進行加熱和冷卻，例如：化學(xué)反應(yīng)通常要在一定的溫度下進行，為了達到并保持一定的溫度，就需要向反應(yīng)器輸入或輸出熱量；又如在蒸發(fā)、蒸餾、干燥等單元操作中，都要向這些設(shè)備輸入或輸出熱量。本次課程設(shè)計中，我們主要是針對苯的冷卻器的設(shè)計，利用循環(huán)水，從而達到對苯的冷卻，此次設(shè)計主要是采用列管式換熱器，通過一系列的計算以及估算設(shè)計本冷卻器一系列常數(shù)。隨著換熱器在工業(yè)生產(chǎn)中的地位和作用不同，換熱器的類型也多種多樣，不同類型的換熱器各有優(yōu)缺點，性能各異。在換熱器設(shè)計中，首先應(yīng)根據(jù)工藝要求選擇適用的類型，然后計算換熱所需傳熱面積

4、，并確定換熱器的結(jié)構(gòu)尺寸。換熱器按用途不同可分為加熱器、冷卻器、冷凝器、蒸發(fā)器、再沸器、深冷器、過熱器等。設(shè)計任務(wù)書1.1設(shè)計題目：丙酮冷卻器的設(shè)計1.2設(shè)計任務(wù)：(1)將苯冷卻至39.6，冷卻介質(zhì)為自來水(2)采用列管式換熱器(3)生產(chǎn)能力：6萬噸/年，產(chǎn)品產(chǎn)量，年開工300天，每天24小時連續(xù)運行1.3操作條件：(1)苯入口溫度55(2)自來水入口溫度18，出口溫度30.5(3)允許壓降：不大于100MPa1.4設(shè)計內(nèi)容及要求：(1)目錄；(2)設(shè)計題目及原始數(shù)據(jù)（任務(wù)書）；(3)論述換熱器總體結(jié)構(gòu)（換熱器型式、主要結(jié)構(gòu)）的選擇；(4)換熱器加熱過程有關(guān)計算（物料衡算、熱量衡算、傳熱面積、

5、換熱器型號、殼體直徑等）；(5)設(shè)計結(jié)果概要（主要設(shè)備尺寸、衡算結(jié)果等）；(6)主體設(shè)備設(shè)計計算及說明；(7)主要零件的強度計算(選做)；(8)附屬設(shè)備的設(shè)計與選型：（進料管、出料管、冷卻水進料管、出水管）(9)參考文獻；(10)后記及安排第一章 設(shè)計概況1.1熱量傳遞的概念與意義1) 熱量傳遞的概念熱量傳遞是指由于溫度差引起的能量轉(zhuǎn)移，簡稱傳熱。由熱力學(xué)第二定律可知，在自然界中凡是有溫差存在時，熱就必然從高溫處傳遞到低溫處，因此傳熱是自然界和工程技術(shù)領(lǐng)域中極普遍的一種傳遞現(xiàn)象。1.2化學(xué)工業(yè)與熱傳遞的關(guān)系化學(xué)工業(yè)與傳熱的關(guān)系密切。這是因為化工生產(chǎn)中的很多過程和單元操作，多需要進行加熱和冷卻，

6、例如：化學(xué)反應(yīng)通常要在一定的溫度進行，為了達到并保持一定溫度，就需要向反應(yīng)器輸入或輸出熱量；又如在蒸發(fā)、蒸餾、干燥等單元操作中，都要向這些設(shè)備輸入或輸出熱量。此外，化工設(shè)備的保溫，生產(chǎn)過程中熱能的合理利用以及廢熱的回收利用等都涉及到傳熱的問題。由此可見，傳熱過程普遍的存在于化工生產(chǎn)中，且具有極其重要的作用?？傊瑹o論是在能源，宇航，化工，動力，冶金，機械，建筑等工業(yè)部門，還是在農(nóng)業(yè)，環(huán)境等部門中都涉及到許多有關(guān)傳熱的問題。應(yīng)予指出，熱力學(xué)和傳熱學(xué)既有區(qū)別又有聯(lián)系。熱力學(xué)不研究引起傳熱的機理和傳熱的快慢，它僅研究物質(zhì)的平衡狀態(tài)，確定系統(tǒng)由一個平衡狀態(tài)變成另一個平衡狀態(tài)所需的總能量；而傳熱學(xué)研究能

7、量的傳遞速率，因此可以認為傳熱學(xué)士熱力學(xué)的擴展。1.3傳熱的基本方式根據(jù)載熱介質(zhì)的不同，熱傳遞有三種基本方式：1）熱傳導(dǎo)（又稱導(dǎo)熱）物體各部分之間不發(fā)生相對位移，僅借分子、原子和自由電子等微觀粒子的熱運動而引起的熱量傳遞稱為熱傳導(dǎo)。熱傳導(dǎo)的條件是系統(tǒng)兩部分之間存在溫度差。2）熱對流（簡稱對流）流體各部分之間發(fā)生相對位移所引起的熱傳遞過程稱為熱對流。熱對流僅發(fā)生在流體中，產(chǎn)生原因有二：一是因流體中各處溫度不同而引起密度的差別，使流體質(zhì)點產(chǎn)生相對位移的自然對流；二是因泵或攪拌等外力所致的質(zhì)點強制運動的強制對流。此外，流體流過固體表面時發(fā)生的對流和熱傳導(dǎo)聯(lián)合作用的傳熱過程，即是熱由流體傳到固體表面（

8、或反之）的過程，通常稱為對流傳熱。3）熱輻射 因熱的原因而產(chǎn)生的電磁波在空間的傳遞稱為熱輻射。熱輻射的特點是：不僅有能量的傳遞，而且還有能量的轉(zhuǎn)移。1.4換熱器的種類換熱器種類很多，但根據(jù)冷、熱流體熱量交換的原理和方式基本上可分三大類，即間壁式、混合式和蓄熱式。在三類換熱器中，間壁式換熱器應(yīng)用最多。1.4.1間壁式換熱器的類型1) 夾套式換熱器這種換熱器是在容器外壁安裝夾套制成，結(jié)構(gòu)簡單；但其加熱面受容器壁面限制，傳熱系數(shù)也不高。為提高傳熱系數(shù)且使釜內(nèi)液體受熱均勻，可在釜內(nèi)安裝攪拌器。當夾套中通入冷卻水或無相變的加熱劑時，亦可在夾套中設(shè)置螺旋隔板或其它增加湍動的措施，以提高夾套一側(cè)的給熱系數(shù)。

9、為補充傳熱面的不足，也可在釜內(nèi)部安裝蛇管。夾套式換熱器廣泛用于反應(yīng)過程的加熱和冷卻。2) 沉浸式蛇管換熱器這種換熱器是將金屬管彎繞成各種與容器相適應(yīng)的形狀，并沉浸在容器內(nèi)的液體中。蛇管換熱器的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，能承受高壓，可用耐腐蝕材料制造； 其缺點是容器內(nèi)液體湍動程度低，管外給熱系數(shù)小。為提高傳熱系數(shù)，容器內(nèi)可安裝攪拌器。3) 噴淋式換熱器這種換熱器是將換熱管成排地固定在鋼架上，熱流體在管內(nèi)流動，冷卻水從上方噴淋裝置均勻淋下，故也稱噴淋式冷卻器。噴淋式換熱器的管外是一層湍動程度較高的液膜，管外給熱系數(shù)較沉浸式增大很多。另外，這種換熱器大多放置在空氣流通之處，冷卻水的蒸發(fā)亦帶走一部分熱量，可起到

10、降低冷卻水溫度，增大傳熱推動力的作用。因此，和沉浸式相比，噴淋式換熱器的傳熱效果大有改善。4) 套管式換熱器套管式換熱器是由直徑不同的直管制成的同心套管，并由U形彎頭連接而成。在這種換熱器中，一種流體走管內(nèi)，另一種流體走環(huán)隙，兩者皆可得到較高的流速，故傳熱系數(shù)較大。另外，在套管換熱器中，兩種流體可為純逆流，對數(shù)平均推動力較大。套管換熱器結(jié)構(gòu)簡單，能承受高壓，應(yīng)用亦方便(可根據(jù)需要增減管段數(shù)目)。特別是由于套管換熱器同時具備傳熱系數(shù)大，傳熱推動力大及能夠承受高壓強的優(yōu)點，在超高壓生產(chǎn)過程(例如操作壓力為3000大氣壓的高壓聚乙烯生產(chǎn)過程)中所用的換熱器幾乎全部是套管式。5) 管殼式換熱器管殼式(

11、又稱列管式) 換熱器是最典型的間壁式換熱器。管殼式換熱器主要有殼體，管束，管板和封頭等部分組成，殼體多呈圓形，內(nèi)部裝有平行管束，管束兩端固定于管板上，在管殼換熱器內(nèi)進行換熱的兩種流體，一種在管內(nèi)流動，其行程稱為管程；一種在管外流動，其行程稱為殼程。管束的壁面即為傳熱面。為提高管外流體給熱系數(shù)，通常在殼體內(nèi)安裝一定數(shù)量的橫向折流檔板，折流檔板不僅可防止流體短路，增加流體速度，還迫使流體按規(guī)定路徑多次錯流通過管束，使湍動程度大為增加。常用的檔板有圓缺形和圓盤形兩種，前者應(yīng)用更為廣泛。流體在管內(nèi)每通過管束一次稱為一個管程，每通過殼體一次稱為一個殼程。為提高管內(nèi)流體的速度，可在兩端封頭內(nèi)設(shè)置適當隔板，

12、將全部管子平均分隔成若干組。這樣，流體可每次只通過部分管子而往返管束多次，稱為多管程。同樣，為提高管外流速，可在殼體內(nèi)安裝縱向檔板使流體多次通過殼體空間，稱多殼程。在管殼式換熱器內(nèi)，由于管內(nèi)外流體溫度不同，殼體和管束的溫度也不同。如兩者溫差很大，換熱器內(nèi)部將出現(xiàn)很大的熱應(yīng)力，可能使管子彎曲，斷裂或從管板上松脫。因此，當管束和殼體溫度差超過50時，應(yīng)采取適當?shù)臏夭钛a償措施，消除或減小熱應(yīng)力。1.4.2混合式換熱器混合式熱交換器是依靠冷、熱流體直接接觸而進行傳熱的，這種傳熱方式避免了傳熱間壁及其兩側(cè)的污垢熱阻，只要流體間的接觸情況良好，就有較大的傳熱速率。故凡允許流體相互混合的場合，都可以采用混合

13、式熱交換器，例如氣體的洗滌與冷卻、循環(huán)水的冷卻、汽-水之間的混合加熱、蒸汽的冷凝等等。它的應(yīng)用遍及化工和冶金企業(yè)、動力工程、空氣調(diào)節(jié)工程以及其它許多生產(chǎn)部門中。1.4.3蓄熱式換熱器蓄熱式換熱器用于進行蓄熱式換熱的設(shè)備。內(nèi)裝固體填充物，用以貯蓄熱量。一般用耐火磚等砌成火格子（有時用金屬波形帶等）。換熱分兩個階段進行。第一階段，熱氣體通過火格子，將熱量傳給火格子而貯蓄起來。第二階段，冷氣體通過火格子，接受火格子所儲蓄的熱量而被加熱。這兩個階段交替進行。通常用兩個蓄熱器交替使用，即當熱氣體進入一器時，冷氣體進入另一器。常用于冶金工業(yè)，如煉鋼平爐的蓄熱室。也用于化學(xué)工業(yè)，如煤氣爐中的空氣預(yù)熱器或燃燒

14、室，人造石油廠中的蓄熱式裂化爐。1.5列管式換熱器設(shè)計一般要求1) 根據(jù)換熱任務(wù)和有關(guān)要求確定設(shè)計方案；2) 初步確定換熱器的結(jié)構(gòu)和尺寸；3) 核算換熱器的傳熱面積和流動阻力；4) 確定換熱器的工藝結(jié)構(gòu)。1.6流體通道的選擇原則1) 不潔凈和易結(jié)垢的流體宜走管程，以便于清洗管子；2) 腐蝕性流體宜走管程，以免管束和殼體同時受腐蝕，而且管內(nèi)也便于檢修和清洗；3) 高壓流體宜走管程，以免殼體受壓，并且可節(jié)省殼體金屬的消耗量；4) 飽和蒸汽宜走殼程，以便于及時排出冷凝液，且蒸汽較潔凈，不易污染殼程；5) 被冷卻的流體宜走殼程，可利用殼體散熱，增強冷卻效果；6) 有毒流體宜走管程，以減少流體泄漏；7)

15、 粘度較大或流量較小的流體宜走殼程，因流體在有折流板的殼程流動時，由于流體流向和流速不斷改變，在很低的雷諾數(shù)（Re<100）下即可達到湍流，可提高對流傳熱系數(shù)。但是有時在動力設(shè)備允許的條件下，將上述流體通入多管程中也可得到較高的對流傳熱系數(shù)。在化工生產(chǎn)中為了實現(xiàn)物料之間能量傳遞過程需要一種傳熱設(shè)備。這種設(shè)備統(tǒng)稱為換熱器。在化工生產(chǎn)中，為了工藝流程的需要，往往進行著各種不同的換熱過程：如加熱、冷卻、蒸發(fā)和冷凝。換熱器就是用來進行這些熱傳遞過程的設(shè)備，通過這種設(shè)備，以便使熱量從溫度較高的流體傳遞到溫度較低的流體，以滿足工藝上的需要。它是化工煉油，動力，原子能和其他許多工業(yè)部門廣泛應(yīng)用的一種通

16、用工藝設(shè)備，對于迅速發(fā)展的化工煉油等工業(yè)生產(chǎn)來說，換熱器尤為重要。換熱器在化工生產(chǎn)中，有時作為一個單獨的化工設(shè)備，有時作為某一工藝設(shè)備的組成部分，因此換熱器在化工生產(chǎn)中應(yīng)用是十分廣泛的。任何化工生產(chǎn)中，無論是國內(nèi)還是國外，它在生產(chǎn)中都占有主導(dǎo)地位。 1.7管殼式換熱器的簡介管殼式換熱器是目前應(yīng)用最為廣泛的一種換熱器。它包括:固定管板式換熱器、U型管殼式換熱器、帶膨脹節(jié)式換熱器、浮頭式換熱器、分段式換熱器、套管式換熱器等。管殼式換熱器由管箱、殼體、管束等主要元件構(gòu)成。管束是管殼式換熱器的核心，其中換熱管作為導(dǎo)熱元件，決定換熱器的熱力性能。另一個對換熱器熱力性能有較大影響的基本元件是折流板（或折流

17、桿）。管箱和殼體主要決定管殼式換熱器的承壓能力及操作運行的安全可靠性。1）工作原理管殼式換熱器和螺旋板式換熱器、板式換熱器一樣屬于間壁式換熱器，其換熱管內(nèi)構(gòu)成的流體通道稱為管程，換熱管外構(gòu)成的流體通道稱為殼程。管程和殼程分別通過兩不同溫度的流體時，溫度較高的流體通過換熱管壁將熱量傳遞給溫度較低的流體，溫度較高的流體被冷卻，溫度較低的流體被加熱，進而實現(xiàn)兩流體換熱工藝目的。圖1 列管式換熱器1折流擋板；2管束；3殼體；4封頭；5接管；6管板；2）主要技術(shù)特性一般管殼式換熱器與其它類型的換熱器比較有以下主要技術(shù)特性：a.耐高溫高壓，堅固可靠耐用；b.制造應(yīng)用歷史悠久，制造工藝及操作維檢技術(shù)成熟；c

18、.選材廣泛，適用范圍大。第二章 試算并初選換熱器規(guī)格2.1選擇換熱器類型兩流體溫度變化情況：熱流體進口溫度80，出口溫度40。冷流體（循環(huán)水）進口溫度25，出口溫度35。該換熱器用循環(huán)水冷卻水冷卻，冬季操作時進口溫度會降低，考慮到這一因素，估計該換熱器的溫壁溫和殼體壁溫之差較大。因此，初步確定并選用固定管板式換熱器。2.2流體流動途徑的確定本換熱器處理的是兩流體均不發(fā)生相變的傳熱過程，根據(jù)兩流體的情況，水易結(jié)垢，苯是被冷卻的流體易走管間可利用外殼向外散熱的作用，增強冷卻效果；故選擇苯走換熱器的殼程，循環(huán)水走管程。2.3確定流體的定性溫度、物性數(shù)據(jù)，并選擇列管換熱器的型式冷卻介質(zhì)為循環(huán)水，取入口

19、溫度為：18 ，出口溫度為：30.5苯的定性溫度：Tm=82.1+39.62=60.85水的定性溫度：tm=30.5+182=24.25兩流體的溫差： Tm-tm=660.85-24.25=36.6由于兩流體溫差不大于50，故選用固定管板式列管換熱器.查化工原理上冊：苯=0.381mPas 水=0.923mPas CpC=4.179KJ/KgCph=1.828KJ/Kg苯=0.151Wm 水=0.607Wm查化工原理上冊天津大學(xué)出版社表1 兩流體在定性溫度下的物性數(shù)據(jù)如下: 物性流體密度 Kg/m3比熱KJ/(·oC)粘度 mPa·s導(dǎo)熱系數(shù)W/(m·oC)苯83

20、6.61.8280.3810.151水997.24.1790.9230.6072.4計算熱負荷和冷卻水流量苯的流量： Wh=6×107300×24×3600=2.315KJs熱流量:QO=WhCphT1-T2=6×107300×24×3600×1.828×82.1-39.6=1.79722×105W冷卻水流量：Wc=QCPt2-t1=6.47×1054.179×12.5=12385.7Kgh2.5計算兩流體的平均溫度差暫按單殼程、多管程進行計算，逆流時平均溫度差為：t=t2-t12=8

21、2.1-30.5-39.6-182=31.6而：P=t2-t1T1-t1=30.5-1882.1-18=12.564.1=0.195 R=T1-T2t2-t1=82.1-39.630.5-18=3.4圖2 對數(shù)平均溫度校正系數(shù)值t=0.92tm'=ttm=29.072第三章 工藝結(jié)構(gòu)尺寸計算3.1管徑和管內(nèi)的流速在決定管數(shù)和管長時，首先要選定管內(nèi)流速，丙酮黏度小于1mPa.s，為低黏液，按表4-1可得的范圍是0.21.5m/s，因管長適中，但管程數(shù)多，取=0.5m/s，設(shè)所需單管程數(shù)為n，25mm×2.5mm的管內(nèi)徑0.02m，從管內(nèi)體積流量： n=18根又由于A=ndol&

22、#180;=22.07，可求單程管長：表4-1 列管式換熱器某些流體常用的流速范圍流體種類流速m/s流體種類流速m/s管程殼程管程殼程冷卻水13.50.51.5油蒸汽51536一般液體（黏度不高）0.53.0 0.21.5氣體530315低黏油0.81.80.41.0氣體混合流體260.53高黏油 0.51.50.30.8 由于兩流體溫差較小，且在循環(huán)水的結(jié)垢的溫度之下，選用管長為4.5m的管，4管程，采用JB/T系列的固定管板式換熱器。-3.2管程數(shù)和傳熱管數(shù)表4-2JB-450-固定式列管換熱器的主要參數(shù)項目數(shù)據(jù)項目數(shù)據(jù)殼徑D（DN）400管尺寸25×2.5mm管程數(shù)Np（N）4

23、管長4.5m管數(shù)(n)76管排列方式正三角形排列中心排管數(shù)nc11管心距t=32mm官程流通面積Si0.0060傳熱面積A26.3m2 可按表4-2查的數(shù)據(jù)核算如下： 每程管數(shù) ni=總管數(shù)n/管程數(shù)N=76/4=19，管程流通面積Si=/4××19=0.005969與查得的0.0060很好符合。 傳熱面積 A=doLn=×0.025×4.5×76=26.8606，比查得26.3稍大，這是由于管長的一部分需要用于在管板上固定管子，應(yīng)以查得的A=26.3為準。 中心排管數(shù) ，查得=11似乎大了，按圖2-1（三角形直列）排列，=11時，n最多為12

24、1根；現(xiàn)未知固定式4管程的具體排管方式，暫存疑。 第四章 設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計4.1管程阻力損失計算流速 雷諾數(shù) 摩擦系數(shù) 取鋼管絕對粗糙度=0.1mm（見表5-1），得相對粗糙度/=0.1/20=0.005；根據(jù)Re=20245，查圖5-1，得=0.0351。管內(nèi)阻力損失 ： 回彎阻力損失 管程總損（） 圖5-1 莫迪圖表5-1某些工業(yè)管材的絕對粗糙度值（摘自化工原理書末參考讀物11）管道類別粗糙度/mm管道類別粗糙度/mm金屬管清潔的無縫黃銅管、銅管0.00150.01非金屬管干凈玻璃管0.00150.1新的無縫鋼管0.040.07橡皮軟管0.010.03新的鑄鐵管0.31接頭平整的水泥管0.33

25、普通的鍍鋅鋼管0.39木管0.251.25嚴重生銹鋼管0.67陶土排水管0.456.04.2 殼程阻力損失的計算殼程（由于流體流量較大雷諾數(shù)大，在后邊的核算過程中回有誤差，先取消折流擋板）計算截面積 s=（/4）*0.42-（/4）*0.0252*76=0.088m2計算流速 u0=vs/A=（12385.7/3600）/（997.2*0.088）=0.039m/s雷諾數(shù) =1053.4>500摩擦系數(shù) 管束損失：缺口損失忽略不計（折流擋板不存在）殼程損失 核算下來，管程及殼程阻力都不超過30KPa，適用。4.3 管程給熱系數(shù)根據(jù)以上計算的Rei=20245，現(xiàn)計算Pri： 4.4 殼程

26、給熱系數(shù)按化工原理中式5-72, 計算，前已算出Re0=1053.4 現(xiàn)水是被加熱的流體大于1，可取。故 4.5 傳熱系數(shù)按管外面積計算，略去管壁熱阻。根據(jù)表5-2,5-3,可計算： 表5-2 冷卻水的避免污垢的熱阻 單位：W/（m²·）項目熱流體的溫度 115115205水的溫度 2525水的流速 m/s1111類 型海水自來水、井水、湖水蒸餾水硬水河水軟化鍋爐水表5-3 工業(yè)用液體的壁面污垢的熱阻液體名稱污垢熱阻 W/（m²·）液體名稱污垢熱阻 W/（m²·）有機化合物石腦油鹽水煤油熔鹽柴油植物油重油原油瀝青油4.6 所需的傳熱面

27、積與換熱器列出的面積A0=26.3比較，有近25%的裕度。從阻力和傳熱面積的核算看，原選換熱器適用。第五章 附屬設(shè)備類型換熱器型式：帶熱補償非標準的固定管板式管子規(guī)格25×2.5mm管數(shù)106根管長3m換熱面積：24.1m2間距mm32排列方式正三角形工藝參數(shù)折流板型式上下間距150mm切口25%設(shè)備名稱管程殼程殼體內(nèi)徑450mm保溫層厚度無需保溫物料名稱丙酮循環(huán)水接管表操作壓力MPa0.40.3序號尺寸用途連接型式操作溫度55/2920/301DN100丙酮入口平面流量kg/h7440.48102772DN100丙酮入口平面密度kg/m3768.1997.03DN50循環(huán)水入口平面

28、流速m/s0.3240.1104DN50循環(huán)水入口平面?zhèn)鳠崃縦W1.20x105附工藝條件圖（略）總傳熱系數(shù)W/m2K339對流傳熱系數(shù)W/m2K676.51394污垢熱阻，m2K/W0.0001720.000172阻力降MPa0.0018870.000983程數(shù)41推薦使用材料碳鋼碳鋼工藝設(shè)計主要符號說明1.英文字母折流板間距，系數(shù)，無量綱管徑，換熱器外殼內(nèi)徑，摩擦系數(shù)系數(shù)圓缺高度，總傳熱系數(shù)，管長，程數(shù)指數(shù)；管數(shù)；程數(shù)管數(shù)；程數(shù)折流板數(shù)努塞爾特準數(shù)壓力，；因數(shù)普蘭特準數(shù)熱通量，傳熱速率， 半徑，熱阻，雷諾準數(shù)傳熱面積，冷流體溫度，；管心距，平均傳熱溫差，流速，質(zhì)量流量，2.下標冷流體熱流體

29、管內(nèi)平均管外污垢3.希臘字母對流傳熱系數(shù)， 有限差值導(dǎo)熱系數(shù)，粘度，密度，校正系數(shù)第六章 設(shè)計評述通過本次課程設(shè)計，我對換熱器的結(jié)構(gòu)、性能都有了一定的了解，同時，在設(shè)計過程中，我也掌握了一定的工藝計算方法。換熱器是化工廠中重要的化工設(shè)備之一，而且種類繁多，特點不一，因此，選擇合適的換熱器是相當重要的。在本次設(shè)計中，我發(fā)現(xiàn)進行換熱器的選擇和設(shè)計是要通過反復(fù)計算，對各項結(jié)果進行比較后，從中確定出比較合適的或最優(yōu)的設(shè)計，為此，設(shè)計時應(yīng)考慮很多方面的因素。首先要滿足傳熱的要求，本次設(shè)計時，由于初選總傳熱系數(shù)不合適，使規(guī)定條件下的計算結(jié)果與初設(shè)值的比值不在要求范圍內(nèi)，因此，經(jīng)過多次計算，才選擇到合適的K

30、值為450W/（m2）計算結(jié)果為535.9（W/m2），核算為比為1.20，滿足要求。其次，在滿足工藝條件的前提下選擇合適的換熱器類型，通過分析操作要求及計算，本次設(shè)計選用換熱器為上述計算結(jié)果。再次，從壓強降來看，管程約為8818Pa，殼程約為5579.7Pa，都低于要求值（50KPa），因此，可適當加大流速，從而加大對流傳熱系數(shù)，減少污垢在管子表面上沉積的可能性，即降低污垢熱阻，然而，流速增加，流動阻力也會隨之增大，動力消耗就增多，因此，作出經(jīng)濟衡算在確定流速時是相當重要的。此外，其他因素（如加熱和冷卻介質(zhì)用量，換熱器的檢修和操作等），在設(shè)計時也是不可忽略的。根據(jù)操作要求。在檢修和操作方面，

31、固定管板式換熱器由于兩端管板和殼體連接成一體，因此不便于清洗和檢修。本次設(shè)計中，在滿足傳熱要求的前提下，考慮了其他各項問題，但它們之間是相互矛盾的。如：若設(shè)計換熱器的總傳熱系數(shù)較大，將導(dǎo)致流體通過換熱器的壓強降（阻力）增大，相應(yīng)地增加了動力費用；若增加換熱器的表面積，可能使總傳熱系數(shù)或壓強降減小，但卻又受到換熱器所能允許的尺寸限制，且換熱器的造價也提高了。因此，只能綜合考慮來選擇相對合適的換熱器。然而在本次設(shè)計中由于經(jīng)驗不足，知識有限，還是存在著很多問題。比如在設(shè)計中未考慮對成本進行核算，僅在滿足操作要求下進行設(shè)計，在經(jīng)濟上是否合理還有待分析。在設(shè)計的過程中我發(fā)現(xiàn)板式換熱器采用同一板片組成不同幾何尺寸和形狀的流道（