列管式(正丁醇)换热器设计

正丁醇冷却器设计 设计任务书1.1设计题目：正丁醇冷却器设计1.2设计条件=1\*GB2⑴、处理能力：12721kg/hQUOTE12721kg/h=2\*GB2⑵、设备类型：列管式换热器（非定型式）=3\*GB2⑶、操作条件：流体名称入口温度℃出口温度℃物料纯正丁醇9050冷却介质自来水2030允许压力降：0.1MPa热损失：按传热量的10%计算1.3设计内容=1\*GB2⑴、前言=2\*GB2⑵、确定设计方案（设备选型、换热器材质）=3\*GB2⑶、确定物性数据（冷却循环水的出口温度、纯正丁醇和水在物性温度下的物理性质）=4\*GB2⑷、工艺设计初占换热面积、确定换热器基本尺寸（包括管径、管长、程数、每程管数、管子数排列、壁厚、换热器直径、流体进出管管径等计算）=5\*GB2⑸、换热器计算=1\*GB3①核算总传热系数（传热面积）=2\*GB3②换热器内流体的流动阻力校核（计算压降）=6\*GB2⑹、机械结构的选用=1\*GB3①管板选用、管子在管板上的固定、管板与壳体连接结构=2\*GB3②封头类型选用=3\*GB3③温差补偿装置的选用=4\*GB3④管法兰选用=5\*GB3⑤管、壳程接管=7\*GB2⑺、换热器主要结构尺寸和计算结果表=8\*GB2⑻、结束语（包括对设计的自我评述及有关问题的分析讨论）=9\*GB2⑼、换热器结构和尺寸（4#图纸）=10\*GB2⑽、参考资料目录开始时期QUOTE2013年月QUOTE19日结束时期QUOTE2013年6月日学生：班级：10204学号：06指导老师：2流程图和工艺流程图冷却水出口管（）纯正丁醇入口管（温度：）冷却水入口管（温度：）纯正丁醇出口管（温度：50℃）3设计计算3.1确定设计方案3.1.1确定设备类型两流体的温度变化：=1\*GB3①热流体的入口温度，出口温度；力体定性温度。=2\*GB3②冷流体的入口温度，出口温度；冷流体定性温度。冷热流体的最大温差，因此，选用列管式换热器。3.1.2确定壳程流体与管程流体流体经过管程和壳程的选择原则：=1\*GB3①不清洁或易结垢的流体，应走容易清洗的管道，可走管程。=2\*GB3②腐蚀性流体应走管程。=3\*GB3③压力高的流体应走管程。=4\*GB3④有毒流体应走管程。=5\*GB3⑤被冷却的流体应走管程。=6\*GB3⑥饱和蒸汽应走壳程。=7\*GB3⑦黏度大的流体或流量小的流体应走壳程。两种流体的物理性质如下表：物性流体黏度P导热系数纯正丁醇70776.42.649水25995.74.178综上所述，纯正丁醇走壳程，水走管程；且采用逆流。3.2初算换热面积3.2.1热流量（10%的热损失）若换热器无相变化，且流体的比热容可取平均温度下的比热容，则Q式中Q——换热器的热负荷，W;——分别为冷、热流体的质量流量，；——分别为冷、热流体的平均比热容，；——冷流体的进、出口温度，——热流体的进、出口温度，有效传热量3.2.23.2.3平均传热温差=1\*GB3①平均温差先算出逆流的对数平均温差，再乘以考虑流动方向的校正因子φΔt式中——按逆流计算的对数平均温度差，φΔt——温度差校正系数，量纲为其中，。φΔtPR经温度差校正系数图可得φΔt=2\*GB3②初算传热面积设传热系数,则传热面积A=3.3工艺结构尺寸3.3.1管径与管内流速选用较高级冷拔传热管（碳钢），取管内流速u13.3.2管程数和传热管数式中——管内的流量，；di——管子内径，mρ1——又因为有A=nπ式中L——在设定的条件下所需的管长，m。所以采用3m长的标准管，则管层数因此，所以至少需要52×2根管子。3.3.3管子的排列方式及壳层数由于平均传热温差校正系数φΔt=0.96>0.8采用正三角形排列，如图取管心距Pt隔板中心到离其最近的一排管中心距离Z计算如下：Z=各程相邻管的管心距为44mm.3.3.4壳体直径壳体内径D=1.05式中η——管板利用率正三角形排列、二管层，可取η=0.75，则壳体壁厚式中p——壳体承受的内压，p=0.101+0.02=0.121MPa；σ——壳体所用钢材A3钢的许用应力，σ=108MPaφ——焊缝系数，φ=0.85，量纲为1；C——腐蚀余量，C=3+0.5=3.5mm。采用标准壁厚δ=8mm3.3.5折流板折流板圆缺高度采用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h=0.25板间距取折流板间距B=0.3D0.3D<B<D,折流板数目则3.3.6接管管程流体进出口接管接管内液体流速u1=1.0壳程流体进出口接管接管内液体流速u2=0.753.3.7管法兰标准管法兰号：HG20592;密封面形式：平面。3.3.8放空管放空管选取的无缝钢管。3.3.9排污管排污管选取的无缝钢管，接管管长均选取200mm。3.3.10支座选用鞍式支座标准号：JB/T4712，鞍座3.3.11管箱管箱的公称直径为平盖管箱；为平盖管箱和封头管箱，推荐使用封头管箱；DN≥900mm，选择封头管箱。故采取平盖管箱。3.3.12封头因为该设计为浮头式，所以封头尺寸应该增加100mm，封头为DN500mm×8mm，直边高度为25mm，曲边高度125mm。如图所示，材料选用A3钢。3.4换热器核算3.4.1K值的核算=1\*GB3①管程传热系数α式中αi——管程流体对流传热系数，；λi——管程流体的热导率，；di——管内径，mui——管程流体的流速，μi——管程流体的黏度，Pρi——cpi——管程流体的比热容，ReiPri当流体被加热时，n=0.4,被冷却时n=0.3。RP管程流体被加热，取因为Rei>α=2\*GB3②壳程传热系数αSu式中αo——壳程流体对流传热系数，；λo——壳程流体的热导率，；de——传热当量直径，mdo——管外径，muo——壳程流体的流速，μo——壳程流体的黏度，Pρo——cpo——壳程流体的比热容，Reo——Pro——壳程流体的普朗特So——壳程流通截面积，m管子采用正三角形排列，传热当量直径为dS所以壳程流速为u壳程流体的雷诺数和普朗特数分别为因为，所以=3\*GB3③实际的总传热系数K值式中——实际的总传热系数，；——分别为管内、外侧污垢热阻，；——分别为管内径、管外径、平均直径，m；b——换热器的管壁厚度，m；λ——管壁材料的热导率，。查表可得：；；。已知管壁厚度b=0.002m，所以平均壁厚d实际总传热系数因为，所以假设的K值合格。3.4.2传热面积的核算计算的传热面积实际的传热面积传热面积合适，该换热器能够完成生产任务。3.4.3换热器内压降的核算=1\*GB3①管程阻力ΔΔ式中——分别是直管及回弯管中因摩擦阻力而引起的压降，Ft——k——摩擦系数，由；NS——，则因为Δp=2\*GB3②壳程阻力式中Δpo——