化工原理课程设计方案列管换热器传

-15-化工原理课程设计—-列管式换热器的设计目录HYPERLINK\l”_Toc313297532”概述 -2—HYPERLINK\l”_Toc313297533”换热器设计任务书 —3-HYPERLINK\l”_Toc313297535”1。确定设计方案 -3-1。1选择换热器的类型 —3—2.1热通量的计算 —4—HYPERLINK\l”_Toc313297539"2。2的计算 —5-2。4管数的确定 —6—2.5传热管排列和分程方法 -6—2．6壳体直径 -7—HYPERLINK\l”_Toc313297544”2.7折流板 —7-HYPERLINK\l”_Toc313297545”3．换热器核算 —8—_Toc313297547”3。2管内表面传热系数 —9—HYPERLINK\l”_Toc313297548"3。3污垢热阻和管壁热阻 —9—HYPERLINK\l”_Toc313297549"3。4总传热系数 -9-_Toc313297552”结束语 —13-主要参考文献 —14—概述

随着我国工业的不断发展，对能源利用、开发和节约的要求不断提高，因而对换热器的要求也日益加强。换热器的设计、制造、结构改进及传热机理的研究十分活跃，一些新型高效换热器相继问世.

随着换热器在工业生产中的地位和作用不同,换热器的类型也多种多样，不同类型的换热器各有优缺点,性能各异.如表2-1所示。表2-1传热器的结构分类类型特点间壁式管壳式列管式固定管板式刚性结构用于管壳温差较小的情况（一般≤50℃)，管间不能清洗带膨胀节有一定的温度补偿能力，壳程只能承受低压力浮头式管内外均能承受高压,可用于高温高压场合U型管式管内外均能承受高压，管内清洗及检修困难填料函式外填料函管间容易泄漏,不宜处理易挥发、易爆炸及压力较高的介质内填料函密封性能差,只能用于压差较小的场合釜式壳体上部有个蒸发空间用于再沸、蒸煮双套管式结构比较复杂，主要用于高温高压场合和固定床反应器中套管式能逆流操作,用于传热面较小的冷却器、冷凝器或预热器螺旋管式沉浸式用于管内流体的冷却、冷凝或管外流体的加热喷淋式只用于管内流体的冷却或冷凝板面式板式拆洗方便,传热面能调整,主要用于粘性较大的液体间换热螺旋板式可进行严格的逆流操作,有自洁的作用,可用作回收低温热能平板式结构紧凑，拆洗方便，通道较小、易堵，要求流体干净板壳式板束类似于管束,可抽出清洗检修，压力不能太高混合式适用于允许换热流体之间直接接触蓄热式换热过程分阶段交替进行，适用于从高温炉气中回收热能的场合换热器设计任务书某合成厂的乙醇车间在节能改造中为回收系统内精馏塔釜液的热量，用其釜液将原料液从95℃预热至125℃,原料液及釜液均为乙醇的水溶液，其操作条件列表如下：物料流量kg/h组成（含乙醇量）mol%温度℃操作压力MPa进口出口釜液1006003。595480.9原料液126200735750.5试设计合适的换热器。1.确定设计方案TC"确定设计方案”\fC换热管管板上的排列方式有正方形直列、正方形错列、三角形直列、三角形错列和同心圆排列.

（A）

（B）（C）

（D）（E)图1-4换热管在管板上的排列方式(A）正方形直列

（B）正方形错列（C）三角形直列

（D）三角形错列

(E)同心圆排列采用组合排列法,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=1.25d0，则t=1。25×25=31.25≈32㎜隔板中心到离其最近一排管中心距离S=t/2+6=32/2+6=22㎜各程相邻管的管心距为44㎜.2．6壳体直径采用多管程，取管板利用率为η＝0.7则壳体直径为D=按卷制壳体的进级档壳体直径应取D=1200mm。合适2.7折流板TC”折流板"\fC\l”2”采用弓形折流板，去弓形之流板圆缺高度为壳体内径的25%，则切去的圆缺高度为：h=0。25×1200=400mm，故可取h=400mm取折流板间距B=0。3D，则B=0。3×1200=360mm,可取B为360mm。折流板数目3换热器核算3.1壳程表面传热系数TC"（1)壳程表面传热系数”\fC\fC管外侧污垢热阻管内侧污垢热阻管壁热阻按碳钢在该条件下的热导率为48.8w/（m·K）.所以：3。4总传热系数TC"（4）传热系数”\fC3.5传热面积裕度TC"（5）传热面积裕度"\fC\l”3”传热面积Ac为：该换热器的实际传热面积为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.3。6换热器内流体的流动阻力TC”换热器内流体的流动阻力"\fC(1）管程流体阻力TC"(1）管程流体阻力”\fC\l”3" ，,（)由Re=10260。68。,传热管相对粗糙度0。005,由参考文献【1】查莫狄图得，流速u=0。52m/s,,所以直管压降可按范宁公式计算:pa回弯管压降由经验公式得：取Fs=1。3则6971.16小于35000所以：管程流体阻力在允许范围之内.(2）壳程流体阻力： ,流体流经管束的阻力：F=0。5流体流过折流板缺口的阻力其中h=0.4m,D=1。2m则总阻力：由于该换热器课程流体操作压力较大,所以课程流体阻力适宜。换热器主要结构尺寸和计算结果TC”（3)换热器主要结构尺寸和计算结果"\fC\l”3"表：名称管程壳程物料名称热流体冷流体操作压力，MPa0.90.5操作温度，℃95/62.1335/75流量，kg/h100600126200流体密度，kg/968.352976.976流速，m/s0.40。382总传热系数，w/㎡·k822.42对流传热系数,w/㎡·k2984。52906.16污垢系数，㎡·k/w0。0001720。000172阻力压降，Pa6971.1619375。93程数22使用材料碳钢碳钢管子规格Φ25×2.5管长mm6000管间距,mm32排列方式正三角形折流挡板型式上下间距，mm360壳径D（DN）1200mm管数920换热面积，309.69管程流通面积S，m0.072浮头式换热器结构图结束语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，换热面积要增大，才能保证Q和K。因此，换热器尺寸增大，金属材料消耗量相应增大.通过这个设计，我们可以知道，为提高传热效率，降低经济投入,设计参数的选择十分重要。主要参考文献.陈敏恒、丛德滋、方图南、齐鸣斋等编《化工原理（第三版）