化工原理课程设计换热器的设计

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1.1.1

流程方案的确定

1.1.2

选择加热介质、冷却介质

1.1.3

换热器类型的选择

流体流动空间的选择考(以固定管板式换热器为例)。

Re(Re>100)下即可达到湍流，以提高对流

5－303－15

换热器材质的选择

换热器壁厚的确定

管程结构 常用换热管规格有ф19×2

壳程结构

换热器的设计步骤5.初算有效平均温差,一般先按逆流计算，然后再校核,并根据温度差校正系数

7.由系列标准选取换热器的基本参数。所选换热器面积应为计算出的面积的

计算所涉及的主要公式 Q——传热速率(即热负荷)，W；K——总传热系数，W／(m

值对应的换热器传热面积，m

热负荷(传热速率)Q相变传热(蒸汽冷凝且冷凝液在饱和温度下离开换热器)

——流体的质量流量，kg／h；Cp——流体的平均定压比热容，J／(kg·℃)；

r——饱和蒸气的冷凝潜热，kJ／kg。

m

m

K。——基于换热器外表面积的总传热系数，w／((m——分别为管外及管内的对流传热系数，w／(m

—一分别为管外侧及管内侧表面上的污垢热阻，(m．℃)／w;

——分别为换热器列管的外径、内径及平均直径,m；b——列管管壁厚度,

(1)对于低粘度流体(μ小于或等于

倍常温水的粘度)当流体被加热时，n＝0.4当流体被冷却时，n＝0.3ρ、μ——分别为流体的密度和粘度，kg／mk、Cp——分别为流体的导热系数和比热容,w/(m·℃)、J/kg?℃;u——管内流速．m／s；

——列管内径，m。L/d＞60，若

式算出的α乘以（1+

冷凝液的导热系数，w／(m·℃)；ρ——冷凝液的密度，kg／m3。；μ——冷凝液的粘度，Pa·s；γ——饱和蒸汽的冷凝潜热，kJ/kg；Δt——蒸汽的饱和温度与壁温之差，Δt＝t

P

P

回弯管中因摩擦阻力引起的压力降，Pa；F

N

N

p

阻力系数，列管换热器管内ξ=3

F

o

z——折流挡板间距，m；D——壳体直径，m；N

o

计算的流速，m/s。o

kPa，气体为

,精馏原料粗乙醇的质量分数

,塔底残液乙醇的质量分数

,乙 F w

=46kg/kmol,水的摩尔质量

F

W

确定设计方案

51.59℃，出口温度为

根据定性温度确定物性参数

W/(m·℃)

Pa·s

m

m

i

i

m

i

i

pm

i

p

i

m

/

换热器的选择

120℃

51.9℃ 68.1℃

h

中，取

·℃)

63.34℃(50℃～70℃)，可选用带有热膨胀节的式换热器型号为：JB/T4715—92。

=

m

管程流通面积/m

·℃)2.核算压降F

N

N

i

i

m

i

kg

m

m m对于碳钢管,取管壁粗糙度ε=0.1mm，所以

d

i

关系图中可查的λ=0.03。

o

F

N

=1.15，N

P

F

(

N

o

N

o

o

o

o

m/P3.核算总传热系数h

id

di

i

i

ni

p

pm

kg

℃

m

W

m

℃

)

m/

W（m

℃/ iho

r

133.3℃下

k=50W/(m·℃)K

W

m

=·

设计结果：选用固定管板式换热器，型号：JB/T4715—92。4.接管的选择 m

/

d

di

m/

m

/根据冷轧无缝钢管的标准规格选择规格为φ70mm×4mm,d

d

di

m/

确定设计方案

78.3℃，热流体的出口温度是

35℃.

根据定性温度确定物性参数

℃

℃

℃

Pa·s

m

m

pm

m

2.4.3

换热器的选择

m

℃

W

W

m

℃

10%～25%的面积裕量在

15.16～17.91m,由固定

m

管程流通面积/m

o

选

选

W/(M2·℃)2．核算压降F

N

N

p

i

i

m/

d

i

kg

/mm管子排列方式为正三角形，F=0.5。

m

N

hi

o

W

m/

o

p

pm

kg

m

W

m

m

o

o

r

K

KK

4.接管的选择

m/管的标准规格选择规格为φ180mm×5mm,d

d

di

m/

m

/ 402mm×

d

d

i

m/

99.3℃的含乙醇

0.5%的部分塔底液加

120℃的水蒸汽对塔

120℃，冷流体的进

99.3℃,两相均发生相变。再沸器中流体温

℃

℃

L

W

/h

m

/h

/m

mm

d

i

直管长２５m

L

b

mbd

g

i

L

m

eL

m

e

P冷却

P预热

g

m

g

g

P

b

m

b

m

所以要求必