甲苯式列管換熱器設計流程

1、列管式換熱器設計說明書甲苯式列管換熱器設計流程換熱器是進行熱交換操作的通用工藝設備，廣泛應用于化工、石油、石油化工、動力、冶金等工業(yè)部門，特別是在石油煉制和化學加工裝置中，占有重要地位。換熱器的操作技術培訓在整個操作培訓中尤為重要。 本單元設計采用列管式換熱器。將來自界外的冷物流由泵送至換熱器的殼程被流經(jīng)管程的熱物流加熱至指定溫度。冷物流流量由自動控制閥控制。來自另一設備的高溫物流經(jīng)泵送至換熱器與經(jīng)冷物流進行熱交換,熱物流出口溫度由自動控制閥，控制在指定溫度。某廠用循環(huán)冷卻水甲苯從80°冷卻到50°C，甲苯年處理能力為18000ta，壓力為6.5MPa,循環(huán)冷卻水的入口溫度

2、為25°C，出口溫度為35°C，要求冷凝器允許壓降不大于500000Pa,試設計一臺管殼式臥式換熱器完成該生產(chǎn)任務。每年按330天計算，每天按24小時連續(xù)運行。流體定性溫度°C 密度m³粘度mPa·s比熱容熱導率甲苯658660.4451.91kJ·K0.1273wm.k循環(huán)冷卻水30994.30.7424.174kJ(kg·°C0.624w(m. °C設計要求（1）換熱器工藝設計計算（2）換熱器工藝流程圖（3）換熱器設備結構圖（4）設計說明目錄一、標題頁····&

3、#183;·················································&

4、#183;·····32、 方案設計···········································

5、;················4三、 確定設計方案································&

6、#183;·······················4四、 確定物性數(shù)據(jù)························

7、83;·······························4五、 計算總傳熱系數(shù)················

8、3;····································4六、 計算傳熱面積············

9、·············································5七、 工藝結構尺寸計算···

10、··················································

11、·5八、 換熱器核算···············································

12、83;···········7九換熱器主要結構參數(shù)和設計結果一覽表···································&#

13、183;10十、 對本設計的評價···············································&#

14、183;·····11十一、自設計使用該換熱器的工藝流程圖····································12十二、參考文獻···

15、83;·················································

16、83;····12二、方案設計某廠在生產(chǎn)過程中，需將甲苯從80冷卻到50。甲苯年處理能力為18000ta。壓力為6.5Mpa，冷卻水入口溫度25，出口溫度35。要求冷凝器壓降不大于500KPa。試設計能完成上述任務的管殼式換熱器。三、確定設計方案 （1）選擇換熱器的類型兩流體溫度變化情況：熱流體進口溫度80，出口溫度50冷流體。冷流體進口溫度25，出口溫度35。由于管壁與殼壁的溫差低于6070，而且考慮到制作簡單便宜，因此采用逆流，初步確定選用固定管板式換熱器。（2）流動空間及流速的確定 由于硝基苯的粘度比水的大，因此冷卻水走管程，硝基苯走殼程。另外，這

17、樣的選擇可以使硝基苯通過殼體壁面向空氣中散熱，提高冷卻效果。同時，在此選擇逆流。選用25×2mm的碳鋼管，管內流速取ui=0.94m/。 四、確定物性數(shù)據(jù) 定性溫度：可取流體進口溫度的平均值。 甲苯的定性溫度為：T=80+502=65冷卻水的定性溫度為： t=25+35) 2=30根據(jù)定性溫度，由已知圖表數(shù)據(jù)提供可得： 甲苯在70下的有關物性數(shù)據(jù)如下： 密度 o=886kg/m3比熱容 cpo=1.91kJ/(kg·)熱導率 o=0.1273 W/(m·)粘度 o=0.000445Pa·s冷卻水在30下的物性數(shù)據(jù)： 密度 i=994.3kg/m3定壓比熱

18、容 cpi=4.174kJ/(kg·)熱導率 i=0.624 W/(m·)粘度 i=0.000742 Pa·s五計算總傳熱系數(shù) （1）熱流量由甲苯的年處理能力18000ta可知：甲苯的流量#215;24=2272.73h Qo=Lcp1t1=2272.73×1910×(80-50)/3600 =36174.24kW(2) 冷卻水用量 qm2= Qo/cp2t2=36174.24/19100×3600=6818.18kJ/h3）平均傳熱溫差Tm=80-355025 80-355025=34.03（4）初算傳熱面

19、積 查表可得：假設K=600 W/m2 . oCA=Q（KTm=1.772m² 取安全系數(shù)1.3，A=2.3 m²5、工藝結構尺寸 （1）管徑和管內流速及管長 選用25×2mm傳熱管(碳鋼)，管長取2m，則需要管字數(shù)為N N=A（dl=2.33.14×0.025×2=15根 為了便于鋪管，一般取管程的倍數(shù)，即N=16根（3）平均傳熱溫差校正及殼程數(shù) 平均傳熱溫差校正系數(shù) 按單殼程，雙管程結構，溫差校正系數(shù)應查有關圖表。可得平均傳熱溫差（4）傳熱管排列和分程方法 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。取管心距t=1.2

20、5 d0，則 t=1.25×19=25(mm)隔板中心到離其最近一排管中心距離按式，計算Z=t÷2+6=18.5mm各程相鄰管的管心距為37mm橫過管束中心線的管數(shù)（5）殼體內徑 采用多管程結構，取管板利用率0.7，則殼體內徑為 圓整可取D325mm （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h0.25×32581.25mm，故可取h82 mm。 取折流板間距B0.3D，則B0.3×32597.5mm，可取B為100。 折流板數(shù) NB=傳熱管長/折流板間距-1=2000/100-1=19(塊)折流板圓缺面水平裝配。 （7）接管 殼程流體進出口接管：取接管內硝基苯流速為 u1.0 m/s，則接管內徑為 圓整后可取管內徑為60mm 管程流體進出口接管：取接管內冷卻水流速 u2 m/s，則接管內徑為 圓整后可取管內徑為70mm6換熱器核算 （1）熱量核算 殼程對流傳熱系數(shù) 對圓缺形折流板，可采用凱恩公式 當量直徑，由正三角形排列得 殼程流通截面積 殼程流體流速及其雷諾數(shù)分別為 普蘭特準數(shù)p=6.449粘度校正 管程對流傳熱系數(shù) 管程流通截面積管程流體流速 普蘭特準數(shù)傳熱系數(shù)K傳熱面積S該換熱器的實際傳熱面積Sp該換熱器的面積裕