管壳式热交换器设计全解2

热交换器原理课程设计管壳式换热器的选型设计内容设计内容1、工艺设计： 通过物料衡算和热量衡算，确定传热系数 K传热面积 A，管子长度及数量，管板的布置及流体的流向 。 2、结构设计： 壳体壁厚的确定，管子及其与管板的连接、各流体进、出口的结构设计，温差的影响，各部位的焊接结构。三、管壳式换热器的选用三、管壳式换热器的选用1、分析了解设计任务，掌握各项参数及工艺特点 物料的进、出口温度及操作压力 物料的物性参数 物料的物理化学性质及耐腐蚀性2、确定选择换热器的型式，确定流体流动空间3、设计计算 根据物料进、出口的温度，计算对数平均温差 根据物料的物性参数，确定 1， 2， ， R1， R2 计算总传热系数 K 计算热负荷 确定传热面积 A，确定管径管数 确定流动路径，根据任务计算传热负荷，确定流体进、出的温度，选定换热器形式，计算定性温度，查取物性，计算平均温差，根据温度校正系数不小于 0.8的原则，确定壳程数。 依据总传热系数经验值范围，或按生产实际选定总传热系数 K估值，估算传热面积 A估。选定换热器的基本尺寸，如管径、管长、管数及排列等；若选用，在标准中选择换热器型号。 计算管程和壳程的压降，根据初选设备规格，计算管、壳程流体压降，检查结果是否满足工艺要求，若压降不合要求，要调整流速，再确定管程数或挡板间距，或选择另一规格的设备，重新计算压降至满足要求。(二 ) 列管换热器的选用和设计的步骤 计算总传热系数，核算传热面积，计算管、壳程的换热系数 1和 2， 确定污垢热阻 Rs1和 Rs2, 计算总传热系数 K计，并计算传热面积 A计，比较 K估 和 K计 ，若 K估 /K计 =1.15 1.25，则初选的设备合适，否则需另设 K估值，重复以上步骤。生产任务进出口温度型式 流径定性温度 物性参数平均温差 壳程数0.8Q初选 K选A 管方尺寸 壳方尺寸选择规格计算压降合理NO液体 10 00KPa气体 1 10KPayes计算 s t计算 Rs RtK计 /K选 1.15 1.25设计选型合格yesENDNO K计一 .设计任务书1. 已知热流体热量 ，温度 、 ，冷却介质 温度2. 确定换热面积及选定换热器3. 选用一台合适的离心泵实例qm1T1qm1T2t1t2二 .设计步骤1.求出换热器的热流量2.作出适当的选择并计算3.根据经验估计传热系数 ，计算传热面积4.计算冷、热流体与管壁的5.压降校核6.计算传热系数，校核传热面积7. 选用一台合适的离心泵三 . 设计结果 换热器的型号 离心泵的型号 流程安排. 求出换热器的热流量根据已知条件 、 、 、 、 ，求 实例. 作出适当的选择并计算 流向的选择 确定 冷却介质 出口温度 ，求对数平均推动力 对 进行 修正查图得到 一般逆流优于并流实例. 根据经验估计传热系数 ，计算传热面积根据 初选 换热器实例. 计算冷、热流体与管壁的 确定冷、热流体走管程或壳程 确定管内流速 根据所选换热管确定 管子的排列目前我国国标采用 和管长 有 1.5、 2、 3、 4.5、 6、 9m核定管壳式换热器内常用流速范围管程数管子数 折流挡板安装折流挡板的目的是为了提高管外对圆缺形挡板，弓形缺口的常见高度国标挡板间距：取壳体内径的 20% 和 25%固定管板式： 100、 150、 200、 300、 450、 600、 700mm 浮头式： 100、 150、 200、 250、 300、 350、 450（或 480）、 600mm 管程换热系数若 ，则改变管程数重新计算或重新估计物性系数在定性温度下求得实例 壳程给热系数若 太小，则可减少挡板间距实例. 压降校核 管程阻力校核管程数管程结垢校正系数，对三角形排列取 1.5，正方形排列取 1.4改变管程数，应兼顾传热与流体压降两方面的损失必须调整管程数目重新计算实例 壳程阻力损失可 增大挡板间距折流板数目横过管束中心线的管子数折流板间距壳体内径按 壳程流动面积 计算所得的壳程流速管子排列形式对压降的校正系数壳程流体摩擦系数实例. 计算传热系数 校核传热面积根据流体的性质选择适当的 垢层热阻否则重新估计 ，重复以上计算实例冷却介质的选择是一个经济上的权衡问题，按设备费用和操作费用的最低原则确定冷却介质的最优出口温度根据一般经验过程要有一定的推动力，冷却介质若是工业用水，含有 、 等盐类，其溶解度随着温度上升而降低，为了防止盐类析出，形成垢层，工业冷却水出口温度应小于若根据 、 在图上找不到相应的点，表明此种流型无法完成指定换热任务，应改为其他流动方式。若 ，经济上不太合理，且操作温度变化时，可能使 急剧下降，影响操作的稳定性，应改为其他流动方式。原则： 不洁净和易结垢的液体宜在管程 腐蚀性流体宜在管程 压强高的流体宜在管内 饱和蒸汽宜走壳程 被冷却的流体宜走壳程 若两流体温差较大，对于刚性结构的换热器，宜将给热系数大的流体通入壳程 流量小而粘度大的液体一般以壳程为宜流体种 类 流速管程 壳程一般流体 0.53 0.21.5易 结 垢流体1 0.5气体 530 315列管式换热器内常用的流速范围液体粘度 最大流速1500 0.61500500 0.75500100 1.110035 1.5351 1.81 2.4不同粘度液体的流速较大 给热效果较差管外清洗方便大对 正方形对 正三角形为 相邻两管的中心距， 为管外径， 两块挡板间距离，为壳体直径流体 污 垢 热 阻 流体 污 垢 热 阻水 溶 剂 蒸汽 0.14蒸 馏 水 0.09 水蒸气海水 0.09 优质 （不含油）0.052清 净 的河水 0.21 劣 质 （不含油）0.09未 处 理的凉水塔用水0.58 往复机排出 0.176已 处 理的凉水塔用水0.26 液体已 处 理的 锅 炉用水 0.26 处 理 过 的 盐 水 0.264