化工原理课程设计-水冷却25%甘油的列管式换热器的设计

化工原理课程设计水冷却25%甘油的列管式换热器的设计目录设计题目和设计条件设计题目设计条件设计任务设计方案简介选择换热器类型管程安排流向的选择流体物性的确定流体定性温度的确定定性温度下流体的物性工艺计算及主体设备设计计算及选型计算热负荷量及冷却水量计算两流体的对数平均温度初选换热器规格折流板核算总传热系数管程对流传热系数壳程对流传热系数污垢系数总传热系数K传热面积裕度壁温压力损失的计算管程的压力损失壳程的压力损失辅助设备的计算及选型接管拉杆直径及拉杆数量放气孔和排气孔设计结果一览表设计的评述参考文献目录1设计题目及设计条件 41.1设计题目 41.2设计条件 41.3 设计任务 42设计方案简介 42.1选择换热器类型 42.2管程安排 42.3流向的选择 43流体物性的确定 43.1流体定性温度的确定 43.2定性温度下流体的物性 54试算和初选换热器规格 54.1计算热负荷量和冷却水用量 54.2计算两流体的平均温度 64.3初选换热器规格 64.4折流挡板 75核算总传热系数 75.1管程对流传热系数 75.2壳程对流传热系数 85.3污垢热阻 85.4总传热系数 85.5面积裕量 95.6核算壁温 96压力损失 91设计题目及设计条件1.1设计题目用水冷却25%甘油的列管式换热器的设计。1.2设计条件(1)甘油处理量：54925kg/h、进口温度：100℃、出口温度：40℃、压强降：＜101.3kPa。

(2)冷却水进口温度：25℃、出口温度：35℃、压强降：＜101.3kPa。设计任务（1）根据设计条件选择合适的换热器型号，并核算换热面积压强降是否满足要求并设计管道与壳体的连接，管板与壳体的连接，折流板数目、形式等；（2）绘制列管换热器的装配图；（3）编写课程设计说明书。2设计方案简介2.1选择换热器类型两流体温差较大，所产生的热应力会使管子扭曲，或从管板上脱落，甚至毁坏换热器。应在换热器结构上采取消除或减少热应力，故选择浮头式换热器。2.2管程安排采用单壳双管程设计，两流体均不发生相变，且水的传热系数一般较大，易结垢，故选择冷却水走换热器的管程，25%甘油走壳程。2.3流向的选择两流体在换热器内均无相变，沿换热面流过时温度连续地发生变化。故采用逆流方式，这样可以较小的传热面积完成相同的换热任务。3流体物性的确定3.1流体定性温度的确定（1）由式（1）得：甘油的定性温度为70℃，水的定性温度为30℃，两流体温度差为40℃。3.2定性温度下流体的物性纯净物（水和甘油）的物性直接通过查询《化学化工物性数据手册》可得，而25%甘油的物性参考《化学工艺设计手册》经验公式推导得出。表（1）定性温度下流体的物性流体T/℃ρ/(Kg/m3)μ/Pa·sCp/KJ/(kg·℃)]λ/[W/(m·℃)]甘油701228.3556.5*10-32.6200.286水70977.80.4061*10-34.1870.667水30995.70.8007*10-34.1780.61725%甘油701040.443.47*10-33.800.5154试算和初选换热器规格4.1计算热负荷量和冷却水用量（1）热负荷量Q按壳内25%甘油计算（2）将qm1=54925kg/h,Cp1=3.8KJ/(kg.℃)代入公式(2)，求得热负荷量Q=54925/3600*3800*(100-40)=3.48*106(W)（2）冷却水流量（3）将Cp2=4.178KJ/(kg.℃)代入公式(3)，求得qm2==299734Kg/h4.2计算两流体的平均温度暂按照单壳程，双管程进行计算。故逆流时平均温度差为（3） =34.1℃由图（1）得：温度矫正系数为：=0.925图（1）温差修正系数表所以（4）=0.925*34.1=31·54℃4.3初选换热器规格根据总传热系数经验值为300~600W/（m2·℃），假设k估=512W/（m2·℃），故（5）=215.5m2按照GB/T151-2014要求，参照《化工原理》附录十三，初选浮头式换热器规格如下：表（2）EBS900-2.5/1.6-216.8-6/25-1I型号换热器规格壳径D900mm公称面积S216.8m2管程数NP2管长L6m中心排管数17管数n472管子规格Φ25*2.5管子排列方式正方形错列材质碳钢4.4折流挡板换热器采用圆缺形挡板，挡板切口高度与直径之比为0.25，即挡板高度。取挡板间距，折流挡板数。5核算总传热系数5.1管程对流传热系数冷却水在管程里流动，由表（1）可知30℃时水的物性常数，，，。管程的侧面积，冷却水质量流量qm2=299734Kg/h，管程冷却水流速=1.13m/s，，符合要求。雷诺数，故管程流动为湍流。对于管程中的冷却水来说其被加热，故壳程传热系数=3669.75.2壳程对流传热系数根据膨胀法，取换热器列管中心距t=25mm，折流板间距h=150mm，则流体通过管间最大截面积为=0.0386m2流速u==0.387m/s管群排列方式为正方形斜转45°，则当量直径为=0.037m雷诺数=4215.7>4000，故壳内流体为湍流。=25.6壳程中25%甘油被冷却，取=0.95，所以壳程传热系数=1383.995.3污垢热阻参考《化工原理》表3-7，管内，管外污垢热阻分别为，5.4总传热系数管壁热阻可以忽略，