化工原理课程设计换热器设计

1、江汉大学化学与环境工程学院化工原理课程设计设计题目：换热器设计设计者：专业：化学工程与工艺班级：姓名： 学号：设计指导老师： 设计日期：2010年1月11日2010年1月22日目录任务书-第3页课程设计-第4页1确定设计方案-第4页2确定物性数据-第4页3估算传热面积-第4页4工艺结构尺寸-第5页4.1管径和管内流速-第5页4.2管程数和传热管数-第5页4.3传热管排列和分程方法-第6页4.4壳体内径-第6页4.5折流板-第6页4.6接管-第6页5换热器核算-第6页5.1热流量核算-第6页5.2换热器内流体流动阻力-第8页参考文献-第10页附录1换热器管板尺寸图-图1附录2换热器主要结构尺寸图

2、-图2附录3隔板及列管排列尺寸图-图3任务书 1. 设计题目计算并选择标准列管式换热器，用于冷却精馏塔的釜残液，流量g=6.0kg/s,温度，冷却到.釜残液为腐蚀性的有机液体。在平均温度时具有下列物性： 1=986kg/m3，1=0.662w/(mk)，1=0.00054pas，cp1=4190j/(kgk)，1=0.00048k-1，用水冷却：水温由到. 2.设计内容和要求 （1）确定设计方案 （2）确定换热结构和尺寸 （3）核算换热器的传热能力及流体阻力 （4）确定换热器的工艺结构 （5）设计时间：两周 3.设计成果 （1）设计说明书一份（要求：封面、目录、任务书、正文、参考文献、附录）

3、（2）换热器管板尺寸图 （3）换热器主要结构尺寸图课程设计1.确定设计方案1.1选择换热器的类型：两流体温度变化情况：热流体进口温度102.5，出口温度30；冷流体进口温度20，出口温度39，该换热器用循环冷却水冷却，初步选定用固定管板式换热器。1.2流程安排：因为有机液体具有腐蚀性，根据化工原理的一般设计，应走管程，冷却水应走壳程。由给出的温度考虑，两液体应该是逆流设计。2.确定物性数据 定性温度：对于有机液体和水等低粘度流体，其定性温度可取流体进出口温度的平均值。故管程有机液体的定性温度为： 壳程流体的定性温度为： 有机液体在66.25的有关物性数据如下：密度：1=986kg/m3定压热容

4、比：cp1=4190j/(kgk)热导率：1=0.662w/(mk)粘度：1=0.00054pas冷却水在30的有关物性数据如下：密度：kg/定压热容比：热导率： =0.6176w/(mk)粘度：=0.0008007pas 3.估算传热面积热流量 平均传热温差 温差校正及壳程选择如若采用单壳程，查表有必小于0.8，所以采用双壳程的设计查表得为0.97，用两个相同结构的换热器相互串联。所以=0.95*28.65=27.79（参考匡国柱，史启才主编。化工单元过程及设备课程设计）冷却水用量传热面积:取k值为580由于是两个换热器串联，每个换热器的传热面积为：4.工艺结构尺寸 4.1管径和管内流速 选

5、用较高级冷拔传热管（不锈钢）u=0.66m/s 4.2.管程数和传热管数 在这里由于管程长度太长，采用4管程取l=6m则传热总管数 4.3传热管排列和分成方法采用组合排列法，即每程内均按正三角形排列 取管心距 隔板重心到离其最近一排管中心距离为 各程相邻管的管心距为44mm4.4壳体内径 取管板利用率为0.65 按国标取d取500mm4.5折流板采用弓形折流板，取弓形折流板圆缺高度为壳体内径的25%，则切去的圆缺高度为 mm取折流板间距b=0.8d,则 b=0.8*500=400mm 折流板数 4.6接管壳程流体进出口接管：取接管内液体流速为u=10m/s,则接管内径为 取0.15m 管程流体

6、进出口接管，取接管内液体流速，则接管内径为 取0.05m5换热器核算5.1热流量核算（1） 壳程表面传热系数用克恩法计算，有 当量直径壳程流通截面积 壳程流体流速及其雷诺数分别为 普朗特数粘度校正=1 =3486（2） 管内表面传热系数 管程流体流通截面积 管程流体流速 普朗特数 （3） 污垢热阻和管壁热阻 管外侧污垢热阻 (未处理的凉水塔用水) 管内侧污垢热阻 (有机液体) 管壁热阻为 （4） 传热系数 （5） 传热面积裕度 计算传热面积 该换热器的实际传热面积 该换热器的面积裕度为 传热面积裕度合适，该换热器能够完成生产任务。 5.2换热器内流体的流动阻力 （1）管程流体阻力 由re=23

7、590.5，传热管相对粗糙度，查莫狄图得=0.041.流速u=0.646m/s,=986,所以 = = （2）壳程阻力 流体流经管束的阻力 流体流过折流板缺口的阻力 总阻力 符合设计要求 （3）换热器主要结构尺寸和计算结果表参数管程壳程流率/(kg/h)2160078600进/出温度/102.5/3020/40压力/pa定性温度/6630密度/(kg/m3)986995.7定压热容比/(kj/(kg*k)4.194.174粘度/(pa*s)0.000540.0008007热导率/w/(m*k)0.6620.6176普朗特数3.4185.4形式管板式台数2壳体内径/mm500壳程数2管径/mm25*2.5管心距/mm32管长/mm6000管子排列正三角形管数目/根120折流板数/个14传热面积/m256.54折流板间距/mm400管程数4材质碳钢主要计算结果管程壳程流速/(m/s)0.6460.5表面传热系数/w/(m2*k)3466.73486污垢热阻/(m2*k/w)0.000170.00056阻力/pa37773.422699.306热流量/kw6562传热温差/k27.79传热系数/w/(m2*k)677.7裕度/%16.80固定式换热器管板尺寸（mm）4公称直径d=b5006305904905434904033eha椭圆形封头尺寸