化工原理课程设计列管换热器传.docx

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1、化工原理课程设计列管式换热器的设计书目概述换热器设计任务书1 .确定设计方案1.1 选择换热滞的类型-4-2 .工艺设计计算-4-2.1 热通量的计算-4-2.2 ZIn的计算-6-2. 3传热面积的计算-6-3. 4管数的确定-6-4. 5传热管排列和分程方法-7-5. 6壳体直径-8-6. 7折流板-8-3.换热器核算-8-3. I壳程表面传热系数-8-3.2管内表面传热系数-9-3 .3污垢热阻和管壁热阻-10-4 .4总传热系数-107. 5传热面积裕度-10-3.6换热器内流体的流的阻力-10结束语-14-主要参考文献-14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

2、，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探讨非常活跃，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a的换热器各芍优缺点，性能各异。如表2T所示。表2-1传触舞的结构分类类型特点间增式.C列管A固定管板式刚性结构用于管壳温差较小的状况（一般W50C）,管间不能清洗“胀节有捋定的温度补偿实力，壳程只能承受低压力浮头式【里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科函管间简洁泄漏.不宜处理易挥发、易爆炸及压力较费的介质内填料密封性能差，只能用于压差较小的场合双套管式结构比较困难，主要用于高温高压场合和固

3、定床反应器中套管式能逆流操作，用于传热而较小的冷却冷、冷凝器或预热器沉醉式喷淋式板而式板式拆洗便利，传热面能调整，主要用T粘性较大的液体间换热螺旋板式Ur进行严格的逆流悚作，有臼洁的作用，可用作回收低温热能平板式结构紧凑，拆洗便利，通道较小、易堵,要求流体干净板壳式板束类似r管束，可抽出消洗检修,压力不能太高;r适用于允许换热流体之间干脆接触蓄热式换热过程分阶段交替进行，适用丁从高温炉气中网收热能的场合换热器设计任务书某合成厂的乙醉车间在节能改造中为回收系统内精懒塔釜液的热量，用扎釜液将原料液从95C预热至125C,原料液及釜液均为乙静的水溶液，其操作条件列表如卜：2.2Zin的计算平均传热温

4、差式中：1.=75-35=40oC/,1.In-1./,=95-62.13=32.87。求得Me=36.38。P仔舞。B初拟定采纳双壳程，偶数管程的浮头式换热器。由图查得修正系数4=0.93M,=甲AJ,=0.93X36.38=33.83C12. 3传热面积的计算求传热面积须要先知道K(j,(.依据资料窃得乙醇水溶液之间的传热系数在5001.64IO=292.3，/Wm,.C）左右.HPAq50036.383.60.93考虑到平安性问题，留5%到15%的裕度，八二4(1T5%)=3O969”/2.4管数的确定现设管程流速为O.4ms,管数为n.所需单管程管子采纳252.5冷拔无缝钢管。则管内径

5、为0.02m.故：”11X0.0220.4X36001006968.3解得n=230由于所需换热器为双壳程，我们假设用两个堆壳程串联，则单壳程的换热面枳为A2=154.84w1.单管管长为：A=-=空臾=8.58m矶3.142300.025取管长为6n则管程为:N=彳=1.43工2则换热器管子的总根数为2X230X2=920根2.5传热管排列和分程方法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、三角形错列和同心阴排列。图1.4换热管在管板上的排列方式（八）正方形直列（B）正方形错列（C）三角形直列（D）三角形错列（E同心圆排列采纳组合排列法,即每程内均按正三角形排列，隔板两冽采

6、纳正方形排列。取管心距I=1.25d0,则1.1.25X25=31.25321111n隔板中心到离其最近一排管中心距离S=V2+6=32.,26=22mm各程相邻管的管心距为442. 6壳体直径采纳多管程，取管板利用率为Q=07则壳体直径为D=1.O5历、也=1.05x25x1.,25j竺=1189.56按卷制壳体的进级档壳体直径应取D-1200mm：工=5合适D2.7折流板采纳弓形折流板，去弓形之流板阀缺高度为壳体内径的25%,则切去的例碇高度为:h-0.251200-400三,故可WhXOOnrn取折流板间距B=0.3D,则B=0.31200=360三,可取B为360rau7WrAV传热管

7、长.6000,“物i板数目Ns=-E5-,=F-1=156716折流板间距3603换热器核算2.1 光程表面传热系数用克恩法计算得:a。=0.36ZReoPr/(&严管子按正三角形排列传热当量直径为：壳程流通截面积:s。=/?D(I-)=3601.2()O(I-F)=0.094小t32壳程流体流速及其雷诺数分别为：126200(3600976.976)C,0.094u=1i=0.382sRe0.02976.9760.382m.28i95IO普4幽管“3粘度校正：Q严.I4,1.=0.3614928.19552.01.=2906.16Hm2K0.023. 2管内表面传热系数:,=0.023&Re

8、。Pr管程流体流通截面枳：S,=0.7850.022-=0.072m24管程流体流速：100600(3600x%8.352)d巾,S0.072Rr=0.02X0.4X968.352/(.75510)=1.0260.68普朗特数:nc,3.953*X1O0.75510,0.5766Pr=5.18,=OO23(&产仍.尸a=0.023X10260.68s5.I8q,=2984.5“，/k0.023. 3污垢热阻和管壁热阻管外侧污垢热阻R.=0.000172w2-A-m-管内侧污垢热阻R1=0.01.72m2k1.w管壁热阻按碳钢在该条件卜的热导率为48.8w(mK)o所以：R=0.00005bn2

9、h48.83.5传热面积裕度传热面积Ac为:KA1.1.641073.6822.42x36.38=152.26w该换热器的实际传热面积为44=WN,=3.14X0.025X6x920=433.32病该换热器的面积裕度为:H=(AP-AxAC=433.32-2x152.262152.26=42.3%传热面积裕度合适，该换热器能够完成生产任务.3.6换热器内流体的流淌阻力(1)管程潦体阻力r=(1+p,)fV,IO-3.4总传热系数七N,=2,Np=2,M=4、等（%为管程数G为管程结垢校正系数）由Re=IO260.68.,传热管相对粗糙度0.005,由参考文献【1】查莫狄图得=0.05,流速U=

10、0.52tns,=920.24奴，小,所以直管压降可按范宇公式计兑：ann,60.522X920.2411,oAP1.=0.03X=I1.1.9.75PaW0.022回弯管压降由阅历公式得：&pp2.920.24X0.42p2=3=220.85754取Fs=1.3则p,=（220.8575+1119.75）221.3=6971.16po6971.16R1.小于3500OPa所以：管程流体眼力在允许范围之内。2）壳程流体阻力：州O=（M+%WEf,=2,=1.15流体流经管束的阻力：M：=Ff。MN,+1）季F=O.5=5.0f,s,=5.O14928.1.90iw,=0.314rt,=1.1.

11、920=33.36N1.I4M0=0.382m-I1.-.,.976.976x0.382x.=0.50.31433.3615=5600.12/%12潦体潦过折流板缺口的阻力Aa=Nu(3.5-号)号其中h=0.4m,D=1.2m则一,4C20.4976.9760.3822M”JSp2=14X(3.5j-)=2824.2OPa总阻力：=(2824.20+5600.12)21.I5=19375.93Pa由于该换热器课程流体操作压力较大，所以课程流体阻力相宜。换羯器主要结构尺寸和计算结果表：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，r95/62.1335/75流量，kg/

12、h100600126200流体密度，kgwj968.352976.976流速，m/s0.40.382总传热系数，mk822.42对流传热系数，W/m,k2984.52906.16污垢系数,m,kw0.0001720.000172阻力压降，Pa6971.1619375.93程数22运用材料碳钢碳钢管子规格252.5管长1111n6000管间距，mm32排列方式正三角形折流挡板型式上下间距，刖360壳径D(DN)1200nn管数920换热面积，J309.69管程流通面积S1m0.072浮头式换热器结构图结束语化工原理瞟程设计是培育个人综合运用本门课程及有关选修课程的基本学问去解决某设计任务的一次训

13、练，也起着培育学生独立工作实力的重要作用。在换热器的设计过程中,我感觉我的理论运用于实际的实力得到了提升，主要有以卜.几点：(1)驾驭了查阅资料，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)的实力；(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，并留意到操作时的劳动条件和环境爱护的正确设计思想，在这种设计思想的指导下去分析和解决实际问题的实力：(3)培育了快速精确的进行工程计算的实力；(4)学会了用简沽的文字，清楚的图表来表达自己设计思想的实力。从设计结果可看出，若要保持急传热系数,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和凡因此，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，设计参数的选择非常重要.主要叁考文献I.陈敏恒、丛例滋、方图南、齐呜静等编g化工原理(第三版)上卜册化学工业出版社(2006)2.申迎华、郝晓刚等编f化工原理课程设计.化学工业出版社(2009)3 .谢天恩、窦梅、周明华等编化工原理(第三版)上、下册.化学工业出版社2006)4 .任晓光、宋永吉、李翠消等编化工原理课程设计指导.化学工业出版社(2009)5J.吴俊,宋晓勇、韩粉女、丁建飞等编4化工原理课程设计.华东理工高校高校出版社(2011