多管程列管式换热器的设计.docx

南京工程学院课程设计说明书（论文）题目 多管程列管式换热器的设计 课 程 名 称 化工原理 院 (系、部、中心) 专 业 环境工程 班 级 学 生 姓 名 学 号 设 计 地 点 指 导 教 师 目录1 符号说明1.1物理量（英文字母）.11.2物理量（希腊字母）.12 设计目的 .13 参数与条件设置 .23.1已知参数 .23.2设计条件 .24 设计计算 .24.1确定设计方案 .2 流动空间及流速的确定 .24.1.1选择换热器的类型 .24.1.2确定物性数据 . .34.1.3计算总传热系数 . .44.1.4设计传热面积 .55 工艺结构尺寸 .55.1.1 管径和管内流速 .55.1.2 壳程数和传热壳数 .55.1.3 平均传热温差校正及壳程数 .65.1.4 传热管排列和分程方法 .65.1.5 壳体内径 .65.1.6 折流板 .65.1.7 接管 .76. 换热器核算 .76.1.1 热量核算 .76.1.2换热器内流体的流动阻力 .10七设计总结 .13 八换热器结构图 .14九参考文献 .14一、符号说明：1.1物理量（英文字母）B 折流板间间距，m n 指数Cp 定压比热容，kJ/(kg） N 管数d 管径，m S 传热面积，m2D 换热器内径，m t 管心距，mf 摩擦因数 u 流速，m/sF 系数G 重力加速度，m/s2P 压力，pa；1.2 物理量（希腊字母） 对流传热系数，W/(m2） 密度，Kg/m3 导热系数，W/(m2） 有限差值 粘度 Pas下标 管外 m 平均2、 设计目的通过课题设计进一步巩固课程所学内容，培养学生运用理论知识进行化工单元过程设计的能力，使学生能够系统的运用知识。通过本次设计，学生应该了解设计的内容，方法及步骤，使学生具有调研技术资料，自行确定设计方案，独自设计计算，准确绘制图样，编写设计说明。 3、 参数与条件设置3.1.1已知参数（1） 热流体（油）：T1=130，T2=50，Wh=6000kg/h；（2） 冷流体（水）：t1=30，t2=40，压力0.4MPa；3.1.2设计条件： 管程数：4；压力降p10100kPa（液体）；110kPa（气体）；雷诺数 Re1.00.81.80.51.5530壳程流速，m/s0.51.50.51.50.21.50.50.41.00.30.82155.1.2 壳程数和传热壳数采用多管程结构，取传热管L=6m，换热器管程数为4，则 (根）每程管数为124/4=62 根5.1.3 平均传热温差校正及壳程数平均传热温差校正系数R=P=根据R=8 P=1 得出平均传热温差（）5.1.4 传热管排列和分程方法 采用正方形排列，取管心距t=1.25,则 t=+1.2525=31.25(mm)横过管束中心线的管数 =1.19=（根） 转热管排列方式正方形直列5.1.5 壳体内径才用多壳程结构，取管板利用率=0.6，则壳体内径为 （mm)圆整可取D=600 mm5.1.6 折流板 采用弓形折流板，去弓形折流板圆缺高度为壳体内径的20%，则切去的圆缺高度为h(mm) 取折流板间距B=0.6D，则 B=0.6(mm) 折流板数 =(块）折流板圆缺水平装配。5.1.7 接管壳程流体进口接管：取接管内 流速为u=1 m/s，则接管内径为 （m) 取标准管径为60mm 管程流体进出口接管：取接管内循环 流速u=1.5m/s,则接管内径为 d(m) 取标准管径80mm 六.换热器核算6.1.1 热量核算图 壳程摩擦系数f与Re的关系(1)壳程对流传热系数 对圆缺形折流板，可采用克恩公式 当量直径，由正方形排列得 (m)壳程流通截面积 (m)壳程流体流速及其雷诺数分别为 =(m/s） =1340普兰特准数 Pr=粘度校正 w/(m2)(2) 管程对流传热系数 管程流通截面积 =0.7850.022=0.0173 (m2)管程流体流速 Re=11572普兰特准数 Pr= =(w/(m2）(3) 传热系数K = =152w/(m2）（4） 传热面积S （m2)该换热器的实际传热面积 （m2)该换热器的面积裕度为 H传热面积裕度合适，该换热器能够完成生产任务。6.1.2换热器内流体的流动阻力（1） 管程流动阻力 Ns=1 Np=4 Ft=1.4 由Re=11572 传热管相对粗糙度,W/m 流速ui=0.419 m/s 994kg/m3 所以 （785.3+261.8）=3864pa10Kpa管程流动阻力在允许的范围内。（2） 壳程阻力 Ns=1 Ft=1.15流体流经管束的阻力 F=0.3 NB=16 (pa)流体流过折流板缺口的阻力 B=0.36m D=0.6m4(pa)总阻力壳程流动阻力也比较适宜。（3) 换热器主要结构尺寸和计算结果 换热器主要结构尺寸和计算结果见表换热器模式：浮头式换热器 管口表换热面积（m2):51符号尺寸用途连接型式工艺参数aDN60油入口平面名称管程壳程bDN60油出口平面物料名称油水cDN80循环水入口凹凸面操作压力；MPa0.40.3dDN80循环水出口凹凸面操作温度；30进/40出130进/50出eDN20排气口凹凸面流量，m/s261186000fDN20放净口凹凸面传热量，kw296详图见八.换热器结构图总传热系数，W/m2K 152 对流传热系数，w/m2k1248.6638.9污垢系数，m2k/w0.0003440.000172阻力降，Pa386433.4程数41推荐使用材料c.sc.s管子规格25mm2.5mm管数124管长mm6000管间距，mm32排列方式正方形直排折流板型式上下间距，mm360切口高度20%流体密度kg/ m3815715流速m/s1.91.6七 设计总结 化工原理课程设计是培养个人综合运用本门课程及有关选修课程的基本知识去解决某一设计任务的一次训练，也起着培养学生独立工作能力的重要作用。 在换热器的设计过程中我感觉我的理论运用于实际的能力得到了提升， 主要有以下几点： 1掌握了查阅资料，选用公式和搜集数据包括从已发表的文献中和从生产 现场中搜集的能力； 2树立了既考虑技术上的先进性与可行性，又考虑经济上的合理性，并注意到操作时的劳动条件和环境保护的正确设计思想，在这种设计思想的指导下去分析和解决实际问题的能力；3培养了迅速准确的进行工程计算的能力； 4学会了用简洁的文字，清晰的图表来表达自己设计思想的能力。 从设计结果可看出，若要保持总传热系数，温度越大、换热管数越多，折流板数越多、壳径越大，这主要是因为煤油的出口温度增高，总的传热温差下降，所以换热面积要增大，才能保证 Q 和 K.因此，换热器尺