化工課程方案—列管式換熱器

1、設計任務書設計題目：設計一正丁醇冷卻器設計條件、處理能力：、設備類型：列管式換熱器 非定型式）、操作條件：流體名稱入口溫度C出口溫度C物料純正丁醇冷卻介質(zhì)自來水允許壓力降：熱損失：按傳熱量的計算設計內(nèi)容、前言、確定設計方案 設備選型、換熱器材質(zhì)）、確定物性數(shù)據(jù) 冷卻循環(huán)水的出口溫度、純正丁醇和水在物性溫度 下的物理性質(zhì)）、工藝設計初占換熱面積、確定換熱器基本尺寸 包括管徑、管長、程數(shù)、每 程管數(shù)、管子數(shù)排列、壁厚、換熱器直徑、流體進出管管徑等計 算）、換熱器計算 核算總傳熱系數(shù) 傳熱面積） 換熱器內(nèi)流體的流動阻力校核 計算壓降）、機械結(jié)構(gòu)的選用 管板選用、管子在管板上的固定、管板與殼體連接結(jié)構(gòu)

2、 封頭類型選用 溫差補償裝置的選用 管法蘭選用 管、殼程接管、換熱器主要結(jié)構(gòu)尺寸和計算結(jié)果表、結(jié)束語 包括對設計的自我評述及有關(guān)問題的分析討論）、換熱器結(jié)構(gòu)和尺寸4#圖紙）、參考資料目錄開始時期年月日結(jié)束時期年月日學生：?？〗“嗉墸?3學號：指導老師：馮偉流程圖和工藝流程圖冷卻水出口管）純正丁醇入口管 溫度：）冷卻水入口管 溫度：）純正丁醇出口管 溫度：50C）設計計算確定設計方案確定設備類型兩流體的溫度變化：熱流體的入口溫度，出口溫度；力體定性溫度。冷流體的入口溫度，出口溫度; 冷流體定性溫度。冷熱流體的最大溫差，因此，選用列管式換熱器。確定殼程流體與管程流體流體經(jīng)過管程和殼程的選擇原則：

3、不清潔或易結(jié)垢的流體，應走容易清洗的管道，可走管程 腐蝕性流體應走管程。 壓力高的流體應走管程。 有毒流體應走管程。 被冷卻的流體應走管程。 飽和蒸汽應走殼程。 黏度大的流體或流量小的流體應走殼程兩種流體的物理性質(zhì)如下表：純正丁醇2.649水4.178 綜上所述，純正丁醇走殼程，水走管程；且采用逆流。初算換熱面積熱流量 < 的熱損失）若換熱器無相變化，且流體的比熱容可取平均溫度下的比熱容，則 式中換熱器的熱負荷，。分別為冷、熱流體的質(zhì)量流量，；分別為冷、熱流體的平均比熱容，；冷流體的進、出口溫度，熱流體的進、出口溫度，有效傳熱量冷卻水用量平均傳熱溫差平均溫差先算出逆流的對數(shù)平均溫差，再乘

4、以考慮流動方向的校正因子，即 式中一一按逆流計算的對數(shù)平均溫度差，溫度差校正系數(shù)，量綱為其中，。值可根據(jù)經(jīng)溫度差校正系數(shù)圖可得，所以，初算傳熱面積設傳熱系數(shù)，則傳熱面積工藝結(jié)構(gòu)尺寸管徑與管內(nèi)流速選用較高級冷拔傳熱管 碳鋼），取管內(nèi)流速。管程數(shù)和傳熱管數(shù)式中一一管內(nèi)的流量，；管子內(nèi)徑，；水的密度，又因為有式中一一在設定的條件下所需的管長，。所以采用長的標準管，則管層數(shù)因此，所以至少需要根管子。管子的排列方式及殼層數(shù)因為平均傳熱溫差校正系數(shù)，同時殼層流體流量較大，故取單殼層合適采用正三角形排列，如圖取管心距，則隔板中心到離其最近的一排管中心距離 Z計算如下: 各程相鄰管的管心距為44mm.殼體直徑

5、殼體內(nèi)徑 式中管板利用率正三角形排列、二管層，可取，則殼體壁厚式中 殼體承受的內(nèi)壓， pPa； 殼體所用鋼材鋼的許用應力， =108MPa； 焊縫系數(shù)，量綱為；腐蝕余量，。采用標準壁厚折流板折流板圓缺高度 采用弓形折流板圓缺高度為殼體內(nèi)徑的，則切去的圓缺高 度為板間距 取折流板間距 , 則折流板數(shù)目則接管 管程流體進出口接管接管內(nèi)液體流速，則管程流體進出口接管內(nèi)徑為 : 殼程流體進出口接管 接管內(nèi)液體流速，則殼程流體進出口接管內(nèi)徑為 : 管法蘭標準管法蘭號：HG20592。密封面形式：平面。放空管 放空管選取的無縫鋼管。排污管 排污管選取的無縫鋼管，接管管長均選取。支座選用鞍式支座標準號：，鞍

6、座管箱管箱的公稱直徑為平蓋管箱；為平蓋管箱和封頭管箱，推薦使用封頭管箱；DN> 900mm選擇封頭管箱。故采取平蓋管箱。封頭因為該設計為浮頭式，所以封頭尺寸應該增加，封頭為，直邊高度為，曲 邊高度。如圖所示，材料選用鋼。換熱器核算341 值的核算 管程傳熱系數(shù)式中管程流體對流傳熱系數(shù)，；管程流體的熱導率，；管內(nèi)徑，；管程流體的流速，管程流體的黏度，；管程流體的密度，；管程流體的比熱容，；管程流體的雷諾數(shù)；管程流體的普朗特數(shù)。當流體被加熱時，被冷卻時。管程流體被加熱，取因為，且，則 殼程傳熱系數(shù)式中殼程流體對流傳熱系數(shù)，；殼程流體的熱導率，；傳熱當量直徑，m ；管外徑， m； 殼程流體的流

7、速， 殼程流體的黏度，； 殼程流體的密度，； 殼程流體的比熱容，； 殼程流體的雷諾數(shù)； 殼程流體的普朗特數(shù)； 殼程流通截面積，。管子采用正三角形排列，傳熱當量直徑為 所以殼程流速為殼程流體的雷諾數(shù)和普朗特數(shù)分別為 因為，所以 實際的總傳熱系數(shù) K 值 式中實際的總傳熱系數(shù)，； 分別為管內(nèi)、外側(cè)污垢熱阻，； 分別為管內(nèi)徑、管外徑、平均直徑，； 換熱器的管壁厚度，； 管壁材料的熱導率，。查表可得：；。 已知管壁厚度，所以平均壁厚 實際總傳熱系數(shù) 因為，所以假設的 K 值合格。 傳熱面積的核算 計算的傳熱面積 實際的傳熱面積 傳熱面積合適，該換熱器能夠完成生產(chǎn)任務。 換熱器內(nèi)壓降的核算管程阻力式中分別是直管及回彎管中因摩擦阻力而引起的壓降， 結(jié)垢校正因數(shù)，對于摩擦系數(shù)，由； 串聯(lián)的殼程數(shù)。，則 因為，所以管程流體阻力在允許范圍之內(nèi)。殼程阻力 式中殼程總阻力引起的壓降， 流體橫向流過管