化工课程方案管壳式换热器选型

个人资料整理 仅限学习使用一、前言热交换器是进行热交换操作的通用工艺设备 ,被广泛应用于各个工业部门 ,尤其在石油、化工生产中应用更为广泛。换热器分类方式多样 ,按照其工作原理可分为 :直接接触式换热器、蓄能式换热器和间壁式换热器三大类,其中间壁式换热器用量最大,据统计,这类换热器占总用量的99%。间壁式换热器又可分为管壳式和板壳式换热器两类,其中管壳式换热器以其高度的可靠性和广泛的适应性,在长期的操作过程中积累了丰富的经验,其设计资料比较齐全,在许多国家都有了系列化标准。近年来尽管管壳式换热器也受到了新型换热器的挑战,但由于管壳式热交换器具有结构简单、牢固、操作弹性大、应用材料广等优点,管壳式换热器目前仍是化工、石油和石化行业中使用的主要类型换热器,尤其在高温、高压和大型换热设备中仍占有绝对优势。如何确定最佳的换热器,是换热器优化的问题。本说明书对指定有机物进行冷却选择合适的换热器，并且合理安排操作管路以及选择合适的离心泵作出详细的计算说明。二、设计任务班级： 精细优090姓名：李登峰 学号：10092660 任课老师：袁苹选择一个合适的换热器，冷却 78oC的某液态有机物至60oC，此有机物的流量为9.3kg/s；1）合理安排操作管路；2）选择一台合适的离心泵；3）有机物69oC的物理性质：4）冷却水：进口温度t1=20oC；5）操作条件：换热器管壳两侧的压降皆不应超过0.1MPa。三、目录一前言.........................................................................................................................................1b5E2RGbCAP二设计任务.................................................................................................................................2p1EanqFDPw四计算明细表.............................................................................................................................4DXDiTa9E3d1管壳式换热器规格.............................................................................................................4RTCrpUDGiT2离心泵的型号规格.............................................................................................................45PCzVD7HxA3计算数据结果记录.............................................................................................................5jLBHrnAILg五计算过程.................................................................................................................................6xHAQX74J0X-1-/11个人资料整理 仅限学习使用1选择合适的换热器 61.1热力学数据的获取 6

LDAYtRyKfEZzz6ZB2Ltk1.2计算热负荷和......................................................................................................6dvzfvkwMI11.3计算温差和估计传热系数..............................................................................................6rqyn14ZNXI1.4估算换热面积..................................................................................................................7EmxvxOtOco1.5计算管程压降和给热系数..............................................................................................7SixE2yXPq51.6计算壳程压降和给热系数..............................................................................................86ewMyirQFL1.7计算传热系数..................................................................................................................9kavU42VRUs1.8校核传热面积.................................................................................................................9y6v3ALoS892安排管路和选择合适的离心泵........................................................................................9M2ub6vSTnP2.1管径初选.........................................................................................................................90YujCfmUCw2.2压头计算.........................................................................................................................10eUts8ZQVRd六附录........................................................................................................................................12sQsAEJkW5T七符号说明................................................................................................................................13GMsIasNXkA八设计说明................................................................................................................................15TIrRGchYzg九参考文献................................................................................................................................157EqZcWLZNX四、计算结果明细表（1）管壳式换热器的规格公称直径公称压力管程数管子根数中心排管程流通换热管长管心距换热面DN/mmPN/Nn管数面积/m2度L/mm/mm积/m2MPa3254288100.007845002523.1（2）离心泵的型号规格型号 转速 流量 扬程 效率 功率 必需气蚀量 质量<泵/n/(r/mi m3/h L/s /m 轴功 电机 <NPSH）r/m 底座）n> 率 功率 /kgIS65-2900154.1721.8581.5432.050/4150-125256.9420691.972.5308.3318.5682.223.0<3）计算数据结果记录工程结果单位冷却剂出口温度40循环水定性温度30热负荷371.63kW冷却水质量流量4.45-2-/11个人资料整理仅限学习使用并流对数平均温差35.7逆流对数平均温差39.0估算换热面积16.72管程流动面积0.0078管内冷却水流速0.57管程给热系数3095.02摩擦系数0.037管程压降6842.1Pa壳程流动面积0.1215壳程有机物流速0.077当量直径0.0173m壳程给热系数598.71壳程压降44.1Pa核算传热系数412.6校核传热面积23.09冷却水流量16.09总局部阻力系数21.99阻力损失9.39m压头扬程）19.7m<五、计算过程一选择合适的换热器热力学数据的获取冷却剂：河水， 从 tm>10℃及防止水中盐类析出为原则，选选择出口温度：循环水的定性温度：

t2=40oC入口温度为

，出口温度为循环水的定性温度为两流体的温差两流体在定性温度下的物性数据如下物性温度密度粘度比热容导热系数流体℃3mPa·skJ/(kg·℃>W/(m·℃>kg/m有机物699970.62.220.16循环水30995.70.80124.1740.61712计算热负荷和-3-/11个人资料整理 仅限学习使用由热量衡算3计算温差 和估计传热系数并流时，逆流时，根据管程走循环水，壳程走有机物，总传热系数 K现暂取：估算换热面积根据可以选择下述标准换热器<查附录得）：<排列方式：正三角形）公称直公称压管程数管子根中心排管程流换热管管心距换热径力N数管数通面积长度/mm面积DN/mmPN/n/m2L/mm/m2MPa3254288100.007845002523.15计算管程压降 及给热系数根据标准换热器提供的参数管程流动面积管内冷却水流速-4-/11个人资料整理 仅限学习使用管程给热系数取钢的管壁粗糙度为0.1mm，则管程压降6计算壳程压降 及给热系数挡板间距B取0.9m，-5-/11个人资料整理 仅限学习使用壳程中有机物被冷却，取折流挡板间距管束中心线管数壳程流动面积因管子排列为三角形，F=0.5，fs=1.15挡板数：壳程压降计算传热系数污垢热阻和管壁热阻管外侧污垢热阻管内侧污垢热阻取钢管壁厚 ，热导率-6-/11个人资料整理 仅限学习使用校核传热面积所选换热器：所以选择的换热器符合要求。 c二安排管路和选择合适的离心泵管径初选初取水经济流速由于61.6mm不是标准管径，因此确定符合经济流速范围故确定：压头He在水槽液面及压力表处列柏努利方程-7-/11个人资料整理 仅限学习使用取 ，，查图得局部阻力：底阀1个 标准90°弯头3个 球心阀1个流入换热器流出换热器故换热器压降根据 和 以及IS型离心泵系列特性曲线可以选择型号为IS65-50-125的离心泵。六、附录<1）物理性质物性 温度 密度 粘度 比热容 导热系数流体 ℃ kg/m3 mPa·s kJ/(kg·℃> W/(m·℃>有机物 69 997 0.6 2.22 0.16-8-/11个人资料整理 仅限学习使用循环水30995.70.80124.1740.6171<2）管外侧污垢热阻管内侧污垢热阻钢管热导率七、符号说明主要符号说明符号意义计量单位A面积m2定压比热容d管径mg重力加速度m/s2单位重量流体的机械能m损失l管路长度mm质量kg虚拟压强Pap流体压强Papa大气压PaB挡板间距mT周期时间st时间st温度℃u流速m/sqv体积流量m3/sqm质量流量Kg/s绝对粗糙度mm局部阻力系数摩擦系数动力黏度密度Kg/m3He有效压头mD换热器壳径m-9-/11个人资料整理仅限学习使用f校正系数f0壳程流体摩擦系数K传热系数NT管子总数Q