1、目錄課程設計任務書3一、課程設計題目3二、工藝條件3三、課程設計內容3四、進度安排4五、基本要求41 設計方案簡介41.1選擇換熱器類型41.2 流體流動途徑安排52 確定物性參數52.1 定性溫度的確定52.2基礎物性參數的確定53基礎數據的計算63.1水煤氣的流量計算：63.3 平均溫差73.4 估算傳熱面積73.5 加熱變換氣用量74 工藝結構尺寸74.1 管徑和管內流速74.2 管程數和傳熱管數74.3 平均傳熱溫差校正及殼程數85 主體設備的計算85.1 傳熱管排列方法85.2 殼體內徑95.3 折流板96 附件的計算與選型96.1 拉桿數量與直徑96.2 接管106.3 膨脹節106.4 輸送設備107 換熱器的核算117.1殼程表面換熱系數117.2 管內表面傳熱系數127.3污垢熱阻和管壁熱阻127.3 傳熱系數KC137.4 傳熱面積裕度137.5 壁溫核算137.6 換熱器內流體阻力計算148 換熱器主要結構尺寸和計算結果表15結語16參考資料17課程設計任務書一、課程設計題目管殼式換熱器的設計二、工藝條件1物料組成（基準為100kmol干半水煤氣）組分COH2N2

　　2、CO2O2CH4H2O半水煤氣29.838.721.78.70.20.992變換氣3.065.121.735.510.981.32生產能力為1000 kg(NH3)/h；3消耗定額為3400m3干半水煤氣/h；4常壓操作；5溫度：半水煤氣進口158，出口370，變換器進口410；6換熱器損失的冷流體熱負荷的3.5%。三、課程設計內容1設計方案的選擇及流程說明； 2傳熱面積、換熱管根數；3確定管束的排列方式、程數、檔次、隔板的規格、數量；4冷、熱流體進、出口管徑；5殼體內徑。 四、進度安排1課程設計準備階段：收集查閱資料，并借閱相關工程設計用書；2設計分析討論階段：確定設計思路，正確選用設計參數，樹立工程觀點，小組分工 協作，較好完成設計任務；3計算設計階段：完成物料衡算、熱量衡算及主要設備的工藝設計計算；4. 課程設計說明書編寫階段：整理文字資料計計算數據，用簡潔的文字和適當的圖表 表達自己的設計思想及設計成果。五、基本要求1格式規范，文字排版正確；2. 主要設備的工藝設計計算需包含：熱量衡量，工藝參數的選定，設備的結構設計和工藝尺寸的設計計算；3管束排列圖：以2號圖紙繪制，標明管束的

　　3、排列方式、程數、隔板的規格、數量；4. 換熱器工藝條件圖：以2號圖紙繪制，圖面應包括設備的主要工藝尺寸，技術特性表和接管表；5. 按時完成課程設計任務，上交完整的設計說明書一份。 1 設計方案簡介設計方案選擇的原則是要保證達到工藝要求的熱流量，操作上要完全可靠，結構上要簡單，便于維護，并進肯能節省操作費用和設備費用。1.1選擇換熱器類型管殼式換熱器又稱列管式換熱器，是以封閉在殼體中管束的壁面作為傳熱面的間壁式換熱器。其中類型主要要分三大類：固定板式、浮頭式、U形管式，依據給定的工藝條件(常壓操作，假定出口溫度為250，則兩流體平均溫差為6650)考慮，固定板式換熱器適用于管壁溫與殼體壁溫不大的場合，故可選用，但是需要加膨脹節；浮頭式與U形管式換熱器均適用于溫差較大的，但是浮頭式與U形管式換熱器建構復雜，造價高，制造安裝要求高，增加了設備費用，故不選用。綜合考慮初步選擇固定板式換熱器。1.2 流體流動途徑安排由工藝條件中的物性組成可知半水煤氣中水含量大于變換氣，所以半水煤氣對材料的腐蝕性要大于變換氣。所以變換氣走殼程，半水煤氣走管程，這樣可以節約耐腐蝕性材料的用量，降低換熱器成本。2 確

　　4、定物性參數2.1 定性溫度的確定假定變換器出口溫度為260管程半水煤氣的定性溫度為： tm = t2+t12 = 370+1582 = 264C殼程變換氣的定性溫度為： Tm =T1+T22= 410+2702 = 340C2.2基礎物性參數的確定 在264下的半水煤氣的各組分物性參數為：物性組成COH2N2CO2O2CH4H2O定壓比熱容1.114.31.11.083.11.032.0摩爾分數0.1550.2000.1100.0450.0010..48質量分數0.230.0210.1650.1060.0010.0080.46黏度0.2680...0240...0172導熱率0..10...0130.0160.599由上表渴求的264C似的半水煤氣物性參數：密度 1 =0.4235kg/m3 熱導率 定壓比熱容 Cp1 = 1.781 kJ/kgC 粘度 在340C下變換氣的各組分物性參數：物性組成COH2N2CO2O2CH4H2O定壓比熱容1.114.31.11.083.11.032.0摩爾分數0.014

　　5、60.3170.100.170...396質量分數0..0330.160.400...37黏度0.2680...0240...017由上表可得變換氣在330C下的物性參數密度 2 = 0.367kg/m3 熱導率定壓比熱容 Cp2 = 1.872 kJ/kgC 黏度 3基礎數據的計算3.1水煤氣的流量計算：體積流量 qv1=3400+3400*92/100=6528 (m3/h)質量流量 qm1=1* qv1=0.=2764.608kg/h3.2半水煤氣的熱負荷Q 考慮到熱負荷損失為3.5% 所以： Q=qm1Cp1（t2-t1）/(1-3.5%)=.9kJ/h =315.66 (kw)3.3 平均溫差 按純逆流計算 tm= t1-t2lnt1t2 = 270-158-410-370ln250--370 = 69.9 C3.4 估算傳熱面積 氣氣傳熱系數K的范圍為 取K= 28W/(m2K)計算Ap = QKtm = 315..9 =

　　6、161.28 m23.5 加熱變換氣用量 qm2 = QCp2*(T1-T2) = .91.872（410-270） = 4338.245 kg/h qv2 = qm2 / 2 = 4338.2450.3675 = .748 m3/h = 3.28m3/s4 工藝結構尺寸4.1 管徑和管內流速選用2.52.5較高級冷拔傳熱管（碳鋼），取管內流速 =13m/s4.2 管程數和傳熱管數 單程換熱管數 ns = qv4d12u = 6528/. = 445（根）按單管程數計算，所需的傳熱管長度為 L = Apd0ns = 161.280.2445 = 5.768 m按單管程計算，傳熱管長度符合要求，查JB/T 固定管板式換RE熱器型式與基本參數，取管長 則換熱器管程為 Np = Ll = 5.7686 = 1 (管程)4.3 平均傳熱溫差校正及殼程數平均傳熱溫差校正系數 R = 熱流體的溫降冷流體的溫升 = T1-T2t2-t1 = 410--158 = 0.66 P = 冷流體的溫升兩流體*初溫差 = t2-t1T1-t

　　7、1 = 370--158 = 0.84按雙殼程，單管程結構，查圖得溫差校正系數t = 0.8050.8 故合適 平均傳熱溫差為 tm = 0..9 =56.27 C5 主體設備的計算主體設備的計算主要包括傳熱管的排列方式、殼體內經、折流板間距以及個數。5.1 傳熱管排列方法采用組合排列法，即每程內按正三角形排列，隔板兩側采用矩陣排列。取管心距t=1.25d0 則 t = 1. 525 =31.532(mm) 各半中心到離其*近一排管中心距離按式 s=t2+6 計算 即 s = 322 + 6 =22 (mm)各程相鄰管的管心距為44mm.5.2 殼體內徑 采用單管程結構，殼體內徑可由下式確定 D = t (b-1)+(23) d0 對于正三角形排列b= 1.1NTb = 1.1445 = 23.2 D = 32(23.2-1)+2.525 =772.9 (mm)查JB/T 4715-92 7 固定管板式換熱器型式與基本參數，可選取DN=800mm的卷制殼體。5.3 折流板采用弓形折流板圓缺高度為殼體內徑的25%，則切去的圓缺高度為 h = 0. = 200 (mm)取折流板間距 B = 0.3D, 則 B = 0.3800 = 240(mm) ,可取B = 300（mm）折流板數量NB NB = 傳熱管長折流板間距 - 1 = - 1 = 19 （塊）6 附件的計算與選型6.1 拉桿數量與直徑本換熱器傳熱管外徑為25mm，換熱管公稱直徑為800mm 拉桿直徑/mm換熱管外徑拉桿直徑拉桿數量拉桿直徑/mm公稱直徑800mm1086查表可知 拉桿直徑為 16mm 拉桿數量 86.2 接管 殼程流體進出口接管：取接管內內流體流速為u1=25m/s ,則接管內徑為： D1 =

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