浮頭式換熱器

浮頭式換熱器課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)老師;周躍花老師隊(duì)員：劉婷婷、蘇子鶴、呼霞亮、高光輝、魯良良

化學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院SchoolofChemistryandChemicalEngineering任務(wù)分工計(jì)算：主算：呼霞亮輔算：蘇子鶴、劉婷婷核算：魯良良編輯：劉婷婷制圖：裝配圖：蘇子鶴首頁圖：劉婷婷PID圖：高光輝PPT：全體組員23目錄41設(shè)計(jì)任務(wù)設(shè)計(jì)及計(jì)算核算圖紙及總論操作條件1設(shè)計(jì)任務(wù)參數(shù)氣側(cè)水側(cè)溫度/℃90~4020~35流率/Kg/s3/壓力/Pa常壓熱阻/kW/（m·℃）0.30.58化學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院SchoolofChemistryandChemicalEngineering表1操作條件一覽表1設(shè)計(jì)任務(wù)換熱器型式的確定化學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院SchoolofChemistryandChemicalEngineering換熱器固定管板U形管式浮頭式優(yōu)點(diǎn)結(jié)構(gòu)簡單造價(jià)低管子可自由膨脹便于清洗不產(chǎn)生溫差應(yīng)力缺點(diǎn)管外清洗困難存在溫差應(yīng)力管內(nèi)不便清洗管板上布管少結(jié)構(gòu)復(fù)雜表2換熱器對比1設(shè)計(jì)任務(wù)換熱器型式的確定化學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院SchoolofChemistryandChemicalEngineering熱流體入口冷流體出口冷流體入口熱流體出口物性參數(shù)的確定物性參數(shù)加壓氣體水密度ρ/Kg/m310.31996.34定壓比熱容Cp/kJ/(kg/℃)1.0094.1828導(dǎo)熱系數(shù)λ/kW/(m·℃)2.935×10-56.1908×10-4粘度μ/Pa·s2.035×10-50.7324×10-3化學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院SchoolofChemistryandChemicalEngineering表3物性參數(shù)一覽表設(shè)計(jì)及計(jì)算2化學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院SchoolofChemistryandChemicalEngineering設(shè)計(jì)及計(jì)算2加壓氣體走管程，冷卻水走殼程。增加傳熱過程推動力來說，兩流體選擇逆流方式管內(nèi)流速取25m/s表4換熱器中常用流速范圍流體種類流速m/s管程殼程一般液體0.5~30.2~1.5易結(jié)構(gòu)液體>1>0.5氣體5~303~15

換熱管的選擇選用Φ25×2.5的碳鋼管化學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院SchoolofChemistryandChemicalEngineering表5常用換熱管規(guī)格和尺寸偏差設(shè)計(jì)及計(jì)算2估算總傳熱系數(shù)熱流量計(jì)算平均傳熱溫差計(jì)算冷卻水用量的計(jì)算化學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院SchoolofChemistryandChemicalEngineering設(shè)計(jì)及計(jì)算2(4)估算總傳熱系數(shù)K設(shè)計(jì)及計(jì)算2化學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院SchoolofChemistryandChemicalEngineering管壁導(dǎo)熱系數(shù)λ污垢熱阻R殼程傳熱系數(shù)ɑ管程傳熱系數(shù)ɑRePr氣側(cè)污垢水側(cè)污垢求系數(shù)K管程傳熱系數(shù)的計(jì)算參數(shù)公式結(jié)果雷諾數(shù)Re普朗特?cái)?shù)Pr傳熱系數(shù)ɑ化學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院SchoolofChemistryandChemicalEngineering設(shè)計(jì)及計(jì)算2表6管程參數(shù)計(jì)算

假設(shè)殼程的給熱系數(shù)為:α=550W/(m2˙℃)

估算的總傳熱系數(shù)

設(shè)計(jì)及計(jì)算2考慮15%的面積裕度后化學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院SchoolofChemistryandChemicalEngineering工藝結(jié)構(gòu)尺寸表7管徑和管內(nèi)流速及管長管程數(shù)和傳熱管數(shù)（按單程計(jì)算）設(shè)計(jì)及計(jì)算2管子材料管內(nèi)物料公稱直徑管子厚度管子內(nèi)徑管子長度管內(nèi)流速碳鋼加壓氣體25mm2.5mm20mm6000mm25m/s化學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院SchoolofChemistryandChemicalEngineering管程數(shù)和傳熱管數(shù)（按單殼程多管程計(jì)算）平均傳熱溫差校正設(shè)計(jì)及計(jì)算2化學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院SchoolofChemistryandChemicalEngineering根據(jù)R、P查下圖得

ψΔt=0.93

設(shè)計(jì)及計(jì)算2化學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院SchoolofChemistryandChemicalEngineering

平均傳熱溫差：傳熱管排列和分程方法設(shè)計(jì)及計(jì)算2正方形排列正三角形排列化學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院SchoolofChemistryandChemicalEngineering殼體內(nèi)徑及壁厚實(shí)際內(nèi)徑圓整D=600mm

設(shè)計(jì)及計(jì)算2化學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院SchoolofChemistryandChemicalEngineering折流板切去的圓缺高度折流板間距折流板塊數(shù)設(shè)計(jì)及計(jì)算2化學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院SchoolofChemistryandChemicalEngineering殼體進(jìn)出口接管內(nèi)徑取標(biāo)準(zhǔn)管管程流體進(jìn)出口接管內(nèi)徑取標(biāo)準(zhǔn)管接管化學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院SchoolofChemistryandChemicalEngineering設(shè)計(jì)及計(jì)算23核算

換熱器熱量衡算參數(shù)公式結(jié)果當(dāng)量直徑d流通截面積A流體流速u雷諾數(shù)Re普朗特?cái)?shù)Pr表8殼程各參數(shù)的計(jì)算化學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院SchoolofChemistryandChemicalEngineering黏度校正：（液體被加熱時(shí)）化學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院SchoolofChemistryandChemicalEngineering換熱器熱量核算3核算殼程對流傳熱系數(shù)，對圓缺形折流板可采用克恩公式:換熱器熱量核算3核算參數(shù)公式結(jié)果流通截面積A流體流速u雷諾數(shù)Re普朗特?cái)?shù)Pr表9管程各參數(shù)的計(jì)算化學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院SchoolofChemistryandChemicalEngineering管程對流傳熱系數(shù)總傳熱系數(shù)K傳熱面積3核算換熱器熱量核算化學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院SchoolofChemistryandChemicalEngineering換熱器熱量核算化學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院SchoolofChemistryandChemicalEngineering3核算理論值實(shí)際值面積裕度殼程流動阻力對于液體來說，殼程結(jié)垢校熱系數(shù)為1.15則殼程流動阻力在允許范圍之內(nèi)。3核算換熱器壓降核算化學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院SchoolofChemistryandChemicalEngineering管程流動阻力對于Ψ25×2.5的管子結(jié)構(gòu)校正系數(shù)為1.4則管程流動阻力在允許范圍之內(nèi)換熱器壓降核算化學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院SchoolofChemistryandChemicalEngineering3核算化學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院SchoolofChemistryandChemicalEngineering4圖紙及總論附圖4圖紙及總論設(shè)計(jì)總結(jié)表10：設(shè)計(jì)結(jié)果一覽表化學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院SchoolofChemistryandChemicalEngineering設(shè)計(jì)總結(jié)化學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院SchoolofChemistryandChemicalEngineering4圖紙及總論通過多次的計(jì)算，確定了所有參數(shù)。根據(jù)計(jì)算結(jié)果，我們選擇了一種單殼程、六管程，列管采用正三角形，隔板兩側(cè)正方形組合排列的換熱器。選用了φ25×2.5的碳鋼管的管程接管，最后計(jì)算出來的面積裕度為60.89%設(shè)計(jì)總結(jié)化學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院SchoolofChemistryandChemicalEngineering4圖紙及總論存在問題：換熱器長徑比過大面積裕度過大原因：氣體流速選擇過大換熱管選取太長4圖紙及總論整改措施：適當(dāng)減小氣體流速適當(dāng)縮短換熱長度并聯(lián)兩個(gè)換熱器化學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院SchoolofChemistryandChem