甲苯式列管换热器设计流程

1、甲苯式列管换热器设计流程换热器是进行热交换操作的通用工艺设备，广泛应用于化工、石油、石油化工、动力、冶金等工业部门，特别是在石油炼制和化学加工装置中，占有重要地位。换热器的操作技术培训在整个操作培训中尤为重要。 本单元设计采用列管式换热器。将来自界外的冷物流由泵送至换热器的壳程被流经管程的热物流加热至指定温度。冷物流流量由自动控制阀控制。来自另一设备的高温物流经泵送至换热器与经冷物流进行热交换,热物流出口温度由自动控制阀，控制在指定温度。某厂用循环冷却水甲苯从80°冷却到50°C，甲苯年处理能力为18000ta，压力为6.5MPa,循环冷却水的入口温度为25°C，

2、出口温度为35°C，要求冷凝器允许压降不大于500000Pa,试设计一台管壳式卧式换热器完成该生产任务。每年按330天计算，每天按24小时连续运行。流体定性温度°C 密度m³粘度mPa·s比热容热导率甲苯658660.4451.91kJ·K0.1273wm.k循环冷却水30994.30.7424.174kJ(kg·°C0.624w(m. °C设计要求（1）换热器工艺设计计算（2）换热器工艺流程图（3）换热器设备结构图（4）设计说明目录一、标题页······

3、··················································

4、····32、 方案设计············································

5、3;··············4三、 确定设计方案··································

6、······················4四、 确定物性数据··························&#

7、183;·····························4五、 计算总传热系数··················

8、83;··································4六、 计算传热面积··············

9、;···········································5七、 工艺结构尺寸计算·····

10、;·················································5八、 换

11、热器核算·················································&#

12、183;·········7九换热器主要结构参数和设计结果一览表····································10十、 对本

13、设计的评价·················································&

14、#183;···11十一、自设计使用该换热器的工艺流程图····································12十二、参考文献·····&#

15、183;·················································&#

16、183;··12二、方案设计某厂在生产过程中，需将甲苯从80冷却到50。甲苯年处理能力为18000ta。压力为6.5Mpa，冷却水入口温度25，出口温度35。要求冷凝器压降不大于500KPa。试设计能完成上述任务的管壳式换热器。三、确定设计方案 （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80，出口温度50冷流体。冷流体进口温度25，出口温度35。由于管壁与壳壁的温差低于6070，而且考虑到制作简单便宜，因此采用逆流，初步确定选用固定管板式换热器。（2）流动空间及流速的确定 由于硝基苯的粘度比水的大，因此冷却水走管程，硝基苯走壳程。另外，这样的选择可以使硝基苯通

17、过壳体壁面向空气中散热，提高冷却效果。同时，在此选择逆流。选用25×2mm的碳钢管，管内流速取ui=0.94m/。 四、确定物性数据 定性温度：可取流体进口温度的平均值。 甲苯的定性温度为：T=80+502=65冷却水的定性温度为： t=25+35) 2=30根据定性温度，由已知图表数据提供可得： 甲苯在70下的有关物性数据如下： 密度 o=886kg/m3比热容 cpo=1.91kJ/(kg·)热导率 o=0.1273 W/(m·)粘度 o=0.000445Pa·s冷却水在30下的物性数据： 密度 i=994.3kg/m3定压比热容 cpi=4.174

18、kJ/(kg·)热导率 i=0.624 W/(m·)粘度 i=0.000742 Pa·s五计算总传热系数 （1）热流量由甲苯的年处理能力18000ta可知：甲苯的流量#215;24=2272.73h Qo=Lcp1t1=2272.73×1910×(80-50)/3600 =36174.24kW(2) 冷却水用量 qm2= Qo/cp2t2=36174.24/19100×3600=6818.18kJ/h3）平均传热温差Tm=80-355025 80-355025=34.03（4）初算传热面积 查表可得：假设K=

19、600 W/m2 . oCA=Q（KTm=1.772m² 取安全系数1.3，A=2.3 m²5、工艺结构尺寸 （1）管径和管内流速及管长 选用25×2mm传热管(碳钢)，管长取2m，则需要管字数为N N=A（dl=2.33.14×0.025×2=15根 为了便于铺管，一般取管程的倍数，即N=16根（3）平均传热温差校正及壳程数 平均传热温差校正系数 按单壳程，双管程结构，温差校正系数应查有关图表。可得平均传热温差（4）传热管排列和分程方法 采用组合排列法，即每程内均按正三角形排列，隔板两侧采用正方形排列。取管心距t=1.25 d0，则 t=1.

20、25×19=25(mm)隔板中心到离其最近一排管中心距离按式，计算Z=t÷2+6=18.5mm各程相邻管的管心距为37mm横过管束中心线的管数（5）壳体内径 采用多管程结构，取管板利用率0.7，则壳体内径为 圆整可取D325mm （6）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h0.25×32581.25mm，故可取h82 mm。 取折流板间距B0.3D，则B0.3×32597.5mm，可取B为100。 折流板数 NB=传热管长/折流板间距-1=2000/100-1=19(块)折流板圆缺面水平装配。 （7）接管 壳程流体进出口接管：取接管内硝基苯流速为 u1.0 m/s，则接管内径为 圆整后可取管内径为60mm 管程流体进出口接管：取接管内冷却水流速 u2 m/s，则接管内径为 圆整后可取管内径为70mm6换热器核算 （1）热量核算 壳程对流传热系数 对圆缺形折流板，可采用凯恩公式 当量直径，由正三角形排列得 壳程流通截面积 壳程流体流速及其雷诺数分别为 普兰特准数p=6.449粘度校正 管程对流传热系数 管程流通截面积管程流体流速 普兰特准数传热系数K传热面积S该换热器的实际传热面积Sp该换热器的面积裕