《化工原理課程設(shè)計列管換熱器傳.doc》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《化工原理課程設(shè)計列管換熱器傳.doc（17頁珍藏版）》請在點石文庫上搜索。

　　1、西北師范大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院化工原理課程設(shè)計 列管式換熱器的設(shè)計 目錄概述 - 2 -換熱器設(shè)計任務(wù)書- 3 -1. 確定設(shè)計方案- 3 -1.1選擇換熱器的類型- 3 -2工藝設(shè)計計算- 3 -2.1 熱通量的計算- 4 -2.2 的計算- 5 -2.3傳熱面積的計算- 5 -2.4管數(shù)的確定- 6 -2.5傳熱管排列和分程方法- 6 -26殼體直徑- 7 -2.7折流板- 7 -3換熱器核算- 8 -3.1殼程表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)- 8 -3.2管內(nèi)表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)- 9 -3.3污垢熱阻和管壁熱阻- 9 -3.4 總傳熱系數(shù)- 9 -3.5傳熱面積裕度- 10 -3.6換熱器內(nèi)流體的流動阻力- 10 -

　　2、結(jié)束語- 13 -主要參考文獻- 14 - 概述隨著我國工業(yè)的不斷發(fā)展，對能源利用、開發(fā)和節(jié)約的要求不斷提高，因而對換熱器的要求也日益加強。換熱器的設(shè)計、制造、結(jié)構(gòu)改進及傳熱機理的研究十分活躍，一些新型高效換熱器相繼問世。 隨著換熱器在工業(yè)生產(chǎn)中的地位和作用不同，換熱器的類型也多種多樣，不同類型的換熱器各有優(yōu)缺點，性能各異。如表2-1所示。 表2-1 傳熱器的結(jié)構(gòu)分類 類 型 特 點 間 壁 式 管 殼 式 列管式 固定管板式 剛性結(jié)構(gòu) 用于管殼溫差較小的情況（一般50），管間不能清洗 帶膨脹節(jié) 有一定的溫度補償能力，殼程只能承受低壓力 浮頭式 管內(nèi)外均能承受高壓，可用于高溫高壓場合 U型管式

　　3、 管內(nèi)外均能承受高壓，管內(nèi)清洗及檢修困難 填料函式 外填料函 管間容易泄漏，不宜處理易揮發(fā)、易爆炸及壓力較高的介質(zhì) 內(nèi)填料函 密封性能差，只能用于壓差較小的場合 釜式 殼體上部有個蒸發(fā)空間用于再沸、蒸煮 雙套管式 結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，主要用于高溫高壓場合和固定床反應(yīng)器中 套管式 能逆流操作，用于傳熱面較小的冷卻器、冷凝器或預(yù)熱器 螺旋管式 沉浸式 用于管內(nèi)流體的冷卻、冷凝或管外流體的加熱 噴淋式 只用于管內(nèi)流體的冷卻或冷凝 板面式 板式 拆洗方便，傳熱面能調(diào)整，主要用于粘性較大的液體間換熱 螺旋板式 可進行嚴格的逆流操作，有自潔的作用，可用作回收低溫?zé)崮?平板式 結(jié)構(gòu)緊湊，拆洗方便，通道較小、易堵，

　　4、要求流體干凈 板殼式 板束類似于管束，可抽出清洗檢修，壓力不能太高 混合式 適用于允許換熱流體之間直接接觸 蓄熱式 換熱過程分階段交替進行，適用于從高溫爐氣中回收熱能的場合 換熱器設(shè)計任務(wù)書某合成廠的乙醇車間在節(jié)能改造中為回收系統(tǒng)內(nèi)精餾塔釜液的熱量，用其釜液將原料液從95預(yù)熱至125，原料液及釜液均為乙醇的水溶液，其操作條件列表如下：物料流量 kg/h組成（含乙醇量）mol%溫度 操作壓力MPa進口出口釜液..9原料液 750.5試設(shè)計合適的換熱器。1.確定設(shè)計方案1.1選擇換熱器的類型兩流體溫的變化情況：熱流體進口溫度95 出口溫度48；冷流體進口

　　5、溫度35，出口溫度為75，冬季操作時，其進口溫度會降低，考慮到這一因素，估計該換熱器的管壁溫度和殼體溫度之差較大，因此初步確定選用列管式換熱器。考慮到操作壓力較大，應(yīng)選用列管式換熱器中的浮頭式換熱器。而列管式換熱器在生產(chǎn)中被廣泛利用。它的結(jié)構(gòu)簡單、堅固、制造較容易、處理能力大、適應(yīng)性大、操作彈性較大。尤其在高壓、高溫和大型裝置中使用更為普遍。所以**列管式換熱器作為設(shè)計基礎(chǔ)。1.2 管程安排從兩物流的操作壓力看，應(yīng)使原料液走管程，釜液走殼程。但由于釜液較易結(jié)垢，若其流速太低，將會加快污垢增長速度，使換熱器的熱流量下降，所以從總體考慮，應(yīng)使原料液走殼程，釜液走管程。2工藝設(shè)計計算2.1 熱通量的

　　6、計算對于一般氣體和水等低黏度流體，其定性溫度可取流體進出口溫度的平均值。故殼程混和氣體的定性溫度為冷流體的定性溫度：（35+75）/ 2 = 55熱流體的定性溫度：（95+46）/ 2 = 70.5查物性數(shù)據(jù)表得:（1） 55時乙醇的物性數(shù)據(jù): =992=0.562 =0.403 =3.7355時水的物性數(shù)據(jù)：=985.65 .= 0.562 =0.5195 =0.9975 密度 =909.09kg/m3 定壓比熱容 Cp4.198kJ/kg 熱導(dǎo)率 0.5408W/ m 粘度 0.26m Pas70.5時水的物性數(shù)據(jù)：=997.82 .= 0.574 =0.414 =1.0170.5時的乙醇

　　7、的物性數(shù)據(jù)：=998.2 .= 0.342 =0.314 =2.31物料密度(Kg/m)粘度（u/mpas）熱容Cp(KJ/Kg)導(dǎo)熱系數(shù)（W/m）3.5%的乙醇水溶液968.3520.7553.9530.%的乙醇水溶液976.9760.54.0770.6486（2）T2的計算：已知T=95. 35. ,m = Kg/h m= Kg/h Q = mcT = .077(75-35)= 1.6410J則=62.13熱流體的定性溫度：T = （95+62.13）/2 = 78.5652.2 的計算平均傳熱溫差式中： 求得初擬定采用雙殼程，偶數(shù)管程的浮頭

　　8、式換熱器。由圖查得修正系數(shù)=0.932.3傳熱面積的計算 求傳熱面積需要先知道K值，根據(jù)資料查得乙醇水溶液之間的傳熱系數(shù)在500 W/(.)左右.考慮到安全性問題，留5%到15%的裕度，A=(1+15%)=309.692.4管數(shù)的確定現(xiàn)設(shè)管程流速為0.4m/s,管數(shù)為n，所需單管程管子采用252.5冷拔無縫鋼管。則管內(nèi)徑為0.02m.故：解得n=230由于所需換熱器為雙殼程，我們假設(shè)用兩個單殼程串聯(lián)，則單殼程的換熱面積為A/2=154.84.單管管長為：m取管長為6m則管程為:則換熱器管子的總根數(shù)為根2.5傳熱管排列和分程方法 換熱管管板上的排列方式有正方形直列、正方形錯列、三角形直列、三角形

　　9、錯列和同心圓排列。 （A）（B）（C） （D） （E）圖 1-4 換熱管在管板上的排列方式(A) 正方形直列 （B）正方形錯列 (C) 三角形直列 （D）三角形錯列 （E）同心圓排列 采用組合排列法,即每程內(nèi)均按正三角形排列,隔板兩側(cè)采用正方形排列。取管心距t=1.25d0，則 t=1.2525=31.2532隔板中心到離其*近一排管中心距離 S=t/2+6=32/2+6=22各程相鄰管的管心距為44。26殼體直徑 采用多管程，取管板利用率為0.7則殼體直徑為D=按卷制殼體的進級檔殼體直徑應(yīng)取D=1200mm。合適2.7折流板 采用弓形折流板，去弓形之流板圓缺高度為殼體內(nèi)徑的25%，則切去的圓

　　10、缺高度為： h=0.=400mm，故可取h=400mm取折流板間距B=0.3D，則 B=0.=360mm，可取B為360mm。折流板數(shù)目3換熱器核算 3.1殼程表面?zhèn)鳠嵯禂?shù) 用克恩法計算得： 管子按正三角形排列傳熱當(dāng)量直徑為：1.05殼程流通截面積： 殼程流體流速及其雷諾數(shù)分別為： 普朗特數(shù)： 粘度校正：3.2管內(nèi)表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)： 管程流體流通截面積：m管程流體流速：m/s 普朗特數(shù)： 3.3污垢熱阻和管壁熱阻管外側(cè)污垢熱阻 管內(nèi)側(cè)污垢熱阻 管壁熱阻按碳鋼在該條件下的熱導(dǎo)率為48.8w/(mK)。所以：3.4 總傳熱系數(shù)3.5傳熱面積裕度 傳熱面積Ac為：該換熱器的實際傳熱

　　11、面積為該換熱器的面積裕度為：傳熱面積裕度合適，該換熱器能夠完成生產(chǎn)任務(wù)。3.6換熱器內(nèi)流體的流動阻力（1）管程流體阻力 , , ( )由Re=.68.傳熱管相對粗糙度0.005，由參考文獻【1】查莫狄圖得，流速u=0.52m/s,所以直管壓降可按范寧公式計算 ： pa回彎管壓降由經(jīng)驗公式得： 取Fs=1.3則 6971.16小于所以：管程流體阻力在允許范圍之內(nèi)。（2）殼程流體阻力： , 流體流經(jīng)管束的阻力： F=0.5 流體流過折流板缺口的阻力 其中h=0.4m，D=1.2m 則 總阻力：由于該換熱器課程流體操作壓力較大，所以課程流體阻力適宜。換熱器主要結(jié)構(gòu)尺寸和計算結(jié)果

　　12、表：名稱管程殼程物料名稱熱流體冷流體操作壓力，MPa0.90.5操作溫度，95/62.1335/75流量，kg/h流體密度，kg/968..976流速，m/s0.40.382總傳熱系數(shù)，w/k822.42對流傳熱系數(shù)，w/k2984..16污垢系數(shù)，k/w0..阻力壓降，Pa6971..93程數(shù)22使用材料碳鋼碳鋼管子規(guī)格252.5管長mm6000管間距，mm32排列方式正三角形折流擋板型式上下間距，mm360殼徑D(DN)1200mm管數(shù)920換熱面積,309.69管程流通面積S，m0.072浮頭式換熱器結(jié)

　　13、構(gòu)圖結(jié)束語化工原理課程設(shè)計是培養(yǎng)個人綜合運用本門課程及有關(guān)選修課程的基本知識去解決某一設(shè)計任務(wù)的一次訓(xùn)練，也起著培養(yǎng)學(xué)生獨立工作能力的重要作用。 在換熱器的設(shè)計過程中,我感覺我的理論運用于實際的能力得到了提升，主要有以下幾點： (1)掌握了查閱資料，選用公式和搜集數(shù)據(jù)(包括從已發(fā)表的文獻中和從生產(chǎn)現(xiàn)場中搜集)的能力； (2)樹立了既考慮技術(shù)上的**性與可行性，又考慮經(jīng)濟上的合理性，并注意到操作時的勞動條件和環(huán)境保護的正確設(shè)計思想，在這種設(shè)計思想的指導(dǎo)下去分析和解決實際問題的能力； (3)培養(yǎng)了迅速準(zhǔn)確的進行工程計算的能力； (4)學(xué)會了用簡潔的文字，清晰的圖表來表達自己設(shè)計思想的能力。從設(shè)計結(jié)

　　14、果可看出，若要保持總傳熱系數(shù)，溫度越大、換熱管數(shù)越多，折流板數(shù)越多、殼徑越大，換熱面積要增大，才能保證Q和K.因此，換熱器尺寸增大，金屬材料消耗量相應(yīng)增大.通過這個設(shè)計，我們可以知道，為提高傳熱效率，降低經(jīng)濟投入，設(shè)計參數(shù)的選擇十分重要.主要參考文獻1 .陳敏恒、叢德滋、方圖南、齊鳴齋等編化工原理（第三版）上下冊.化學(xué)工業(yè)出版社（2006）2 .申迎華、郝曉剛等編化工原理課程設(shè)計.化學(xué)工業(yè)出版社（2009）3 .譚天恩、竇梅、周明華等編化工原理（第三版）上、下冊.化學(xué)工業(yè)出版社（2006）4 .任曉光、宋永吉、李翠清等編化工原理課程設(shè)計指導(dǎo).化學(xué)工業(yè)出版社（2009）5 .吳俊、宋曉勇、韓粉女、丁建飛等編化工原理課程設(shè)計.華東理工大學(xué)大學(xué)出版社（2011- 16 -

部分內(nèi)容來源于網(wǎng)絡(luò)，僅用于學(xué)習(xí)分享，如發(fā)現(xiàn)有侵權(quán)，請及時聯(lián)系刪除，謝謝。