列管式换热器设计.doc

设计题目： 列管式换热器设计1、处理能力19.8104 t/a 煤油2、设备型式列管式换热器3、操作条件（1） 煤油：入口温度140c，出口温度40c；（2） 冷却介质：水，入口温度30c，出口温度40c（3） 允许压降：不大于1105pa（4） 煤油定性温度下的物性数据： =825kgm-3 = 7.1510-4p啊cp =2.22kjkg-1k-1 =0.14wm-1k-1（5）每年按330 天计，每天24 小时运行（6）建厂地址：兰州地区一、确定设计方案1.选择换热器的类型两流体温度变化情况：热流体进口温度140，出口温度40；冷流体（循环水）进口温度30，出口温度40。该换热器用循环冷却水冷却，冬天操作时进口温度会降低，考虑到这一因素，估计该换热器的管壁温度和壳体壁温之差较大，因此初步确定选择带膨胀节的固定管板式换热器。2.流动空间及流速确定由于循环冷却水较易结垢，为便于水垢清洗，应使循环水走管程，煤油走壳程。选用25*2.5mm的碳钢管，管内流速ui=0.5m/s。二 确定物性数据煤油的定性温度：t=(140+40)/2=90 密度 0825kg/m3 定压比热容 cp02.22kj/kg 热导率 00.14w/m 粘度 00.715mpas 水的定性温度：t=(30+40)/2=35 密度 i994kg/m3 定压比热容 cpi4.08kj/kg 热导率 i0.626w/ m 粘度 i0.725m pas三计算总传热系数1热流量2. 平均传热温差3冷却水用量4.总传热系数k管程传热系数壳程传热系数：假设壳程传热系数污垢热阻 rsi=0.000516 (兰州水的硬度大) rso=0.000172管壁的导热系数四 计算传热面积考虑15%的面积裕度五 工艺结构尺寸1.管径和管内流速选用25*2.5mm的碳钢管，取管内流速2.管程数和传热管数依据传热管内径和流速确定单程传热管数(根)按单程管计算所需的传热长度为按单管程设计传热管过长，所以采取多管程结构。现取传热管长l=6m则该换热器的管程数为管程传热管总根数n=2432=486根3.平均传热温差校正及壳程数平均传热温差校正系数按单壳程，双管程结构，温差校正系数查有关图表，可得平均传热温差4.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，隔板两侧采用正方形排列。取管心距,(焊接法)，则横过管束中心线的管数根5.壳体内经采用多管程结构，取管板利用率=0.7，则壳体内径为mm圆整可取d=900mm6.折流板采用弓形折流板，取弓形折流板圆缺高度为壳体内经的25%，则切去的圆缺高度为故取h=225mm取折流板间距b=0.3d则可取b为300mm折流板数 块折流板圆缺面水平装配7接管壳程流体进出口接管：取接管内煤油流速为u=1.0m/s,则接管内径为取标准管径为100mm管程流体进出口接管：取管内循环水流速为u=0.5m/s则取标准管径为310mm六 换热器核算1.热量核算壳程对流传热系数对于圆缺形折流板 当量直径，由正三角形排列得壳程流通截面积壳程流体流速及其雷诺数分别为普兰特准数粘度校正管程对流传热系数管程流通截面积管程流体流速及其雷诺数分别为普兰特准数传热系数k 传热面积s该换热器的实际传热面积sp =该换热器的面积裕度为传热器面积裕度合适，该换热器能够完成生产任务。2.换热器内流体流动阻力管程流动阻力ns=1 np=2 ft=1.4 由re=13729 传热管相对粗糙度查的流速ui=0.499m/s =993.95kg/m3所以10kpa管程流动阻力在允许的范围内壳程阻力ns=1 ft=1流体流经管束的阻力f=0.5 = nc=26 =19 =0.143 流体流过折流板缺口的阻力b=0.3 d=0.9总阻力10kpa壳程流动阻力也比较适宜（四）换热器主要结构尺寸和计算结果换热器型式：固定管板式换热器面积（）：208.9工艺参数名称管程壳程物料名称循环水煤油操作压力，mpa0.10.1操作温度，30/4040/140流量，kg/体密度，kg/993.95825流速，m/s0.50.8传热量，kw1541.7总传热系数，w/k313对流传热系数，w/k2754483.7污垢系数，k/w0.0003440.000172阻力降，pa24872186.6程数21使用材料碳钢碳钢管子规格.5管数 474管长，mm6000管间距，mm32排列方式正三角形折流挡板型式弓形间距、mmmm200切口高度25%壳体内径，mm500保温层厚度，mm项目数据项目数据壳径d(dn)500mm管尺寸 25mmx2.5管程数np（n）4管长l（l）4.5m管数n144管排列方式正三角形排列中心排管数nc13管心距32mm管程流通面积si0.0125 m传热面积49.7m换热器型式：固定管板式管口表换热器面积（）：符号尺寸用途连接形式工艺参数名称管程壳程物料名称