化工原理课程设计列管式换热器.doc

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1、目录一、设计任务书二、设计计算 2.1确定设计方案 2.11选择换热器的类型 2.12管程安排2.2确定物性数据2.3估算传热面积2.31热流量2.32冷却水用量2.33平均传热温差2.34初算传热面积2.4工艺结构尺寸2.41管径和管内流速2.42 管程数和传热管数2.43 平均传热温差校正及壳程数2.44 传热管排列和分程方法2.45 壳体直径2.46折流板2.47接管2.5换热器核算2.51传热面积校核2.52换热器内压降的核算三、设计结果汇总表四、设计评述及设计收获五、参考资料 一、设计任务书某生产过程中，反应器的混合气体经与进料物流换热后，用循环冷却水将其从110进一步冷却至60之后

2、，进入吸收塔吸收其中的可溶组分。已知混合气体的流量为310/h,压力为6.9MPa,循环冷却水的压力为0.4MPa，循环水的入口温度为29，出口温度为39，试设计一台列管式换热器，完成该生产任务。二、设计计算2.1确定设计方案2.11选择换热器的类型 两流体的温度变化情况：热流体进口温度110，出口温度60；冷流体的进口温度29，出口温度为39。 该换热器影片能够循环冷却水冷却，冬季操作时，其进口温度会降低，考虑到这一因素，估计该换热器的管壁温度好人壳体温度之差较大，因此初步确定选用浮头式换热器。2.12管程安排 从两物流的操作压力看，应使混合气体走管程，循环冷却水走壳程。但由于循环冷却水较易

3、结垢，若其流速太低，将会加快污垢增长速度，使换热器的热流量下降，所以从总体考虑，应使循环水走管程，混合气体走壳程。2.2确定物性数据 定性温度：对于一般气体和水等低黏度流体，其定性温度可取流体进、出口温度的平均值。故壳程混合气体的定性温度为 管程流体的定性温度为： 已知混合气体在85下的有关数据如下，； ；; 。查得循环水在34下的物性数据：；。2.3估算传热面积2.31热流量（忽略热损失） 2.32冷却水用量（忽略热损失）2.33平均传热温差 先按照纯逆流计算，得 2.34初算传热面积 由于壳程气体的压力较高，故可选取较大的K值。假设K=320W/(.),则估算的传热面积为 S估= 2.4工

4、艺结构尺寸2.41管径和管内流速 选用较高级冷拔传热管（碳钢），取管内流速2.42 管程数和传热管数 可依据传热管内径和流速确定单程传热管数按单程管计算，所需的传热管长度为 按单程管设计，传热管过长，宜采用多管程结构。根据本设计实际情况，采用非标设计，现取传热管长l=7m，则该换热器的管程数为 传热管总根数 n=8112=16222.43 平均传热温差校正及壳程数 平均温差校正系数计算如下 按单壳程，双管程结构，查图得平均传热温差 由于平均传热温差校正系数大于0.8，同时壳程流体流量较大，故取单壳程合适。2.44 传热管排列和分程方法 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

5、形排列。取管心距 , 隔板中心到离其最近一排管中心距离按式计算 各程相邻管的管心距为44 2.45 壳体直径 采用多管程结构，壳体直径可按式估算。取管板利用，则壳体直径为 按卷制壳体的进级档，可取D=16002.46折流板 采用弓形折流板，取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 故可取h=400取折流板间距B=0.3D（0.2DBD），则 可取B为500。 折流数目板 2.47接管 壳程流体进出口接管：取接管内气体流速为，则接管内径则为 圆整后可取管内径为350管程流体进出口接管：取接管内液体流速，则接管内径为圆整后取管内径为420。2.5换热器核算2.51传热面积校核（1

6、）管程传热膜系数。按式计算 管程流体流通截面积管程流体流速和雷诺数分别为 普朗特数 （2）壳程传热膜系数。用式计算管子按正三角形排列，传热当量直径为壳程流通截面积壳程流体流速及其雷诺数分别为 普朗特数黏度校正 （3）污垢热阻和管壁热阻。查附录9，管外侧污垢热阻，管内测污垢热阻。已知管壁厚度b=0.0025m，碳钢在该条件下的热导率为。（4）总传热系数K。总传热系数K为（5）传热面积校核。依式可得所计算传热系数面积为热传奇的实际传热面积裕度为S传热面积裕度合适，该换热器能够完成生产任务。待添加的隐藏文字内容32.52换热器内压降的核算（1）管程阻力 由Re=34858，传热管相对粗糙度0.01，

7、查参考文献2中双对数坐标图得，流速，所以，管程流体阻力在允许范围之内。（2）壳程阻力。按下式计算其中。流体流经管束的阻力流体流过折流板缺口的阻力其中 ，则 总阻力由于该换热器壳程流体的操作压力较高，所以壳程流体的阻力比较合适 三、设计结果汇总表 换热器主要结构尺寸和计算结果见附表参数管程壳程流率/(kg/h)1184832300000进(出)口温度/29(39)110(60)压力/Mpa0.46.9物性定性温度/3485密度/(kg/m3)994.390定压比热容/kJ/(kg)4.1743.297黏度/Pas0.7421.5热导率/W/(m)0.6240.0279普朗特数4.961.773设

8、备结构参数型式浮头式壳程数1壳体内径/mm1600台数1管径/mm252.5管心距32管长/mm7000管子排列正三角形管数目/根1622折流板数13传热面积/891折流板间距480管程数2材质碳钢主要计数结果管程壳程流速/(m/s)1.35.3表面传热系数W/(m)5867862.7污垢热阻/(/W)0.00060.0004阻力/Mpa0.040360.142热流量/kw13737.5传热温差/K48.3传热系数/W/(m)388裕度/1.22四、设计评述及设计收获这次课程设计是第一次真正意义上理论与实践的结合，是对我们已学知识的一种升华，通过这次课程设计我学会很多。首先，提升了我的理论运用

9、于实际的能力；以前眼中的“简单公式”在设计中突然变得很繁琐，要结合很多的实际情况才能得以确定。以前总是认为一个文档会有什么难得了，但是，这一次，让我的想法大改变，不管是排版还是公式的编辑。接着，这次课程设计，让我的变得更加细心、有耐心了。最后，给我最大的收获是，认真、努力的去做一件事，就一定会有收获的。虽然为它付出了很多，但是，也还存在许多明显的不足之处，例如，数据不够准确等。这次课程设计让我受益匪浅，也让我看到了很多不足之处，在查找资料方面的欠缺，在心态方面等等，发现了问题，要勇于去改正，相信这次之后，我会更加努力的去提高专业知识，多多参加实践活动。五、参考资料1申迎华，郝晓刚.化工原理课程设计.第一版.北京：化学工业出版社，2010年.2高安全，王迪，崔金海.化工设备机械基础.第一版.北京：化学工业出版社，2010年.3柴诚敬.化工原理（上、下册）.北京：高等教育出版社，2005年.4郑晓梅.化工制图.北京：化学工业出版社，2002年.5潘国昌，郭庆丰.化工设备设计.北京：清华大学出版社，1996年6JB/T 4715-92浮头式（内导流）换热器.7朱有庭等.化工设备设计手册(上下卷).北京：化学工业出版社，2005年