管式换热器设计书.doc

列管式换热器设计说明书一、方案简介设计任务是利用冷流体（水）给苯降温。利用热传递过程中对流传热原则，制成换热器，以供生产需要。下图（图1）是工业生产中用到的列管式换热器.选择换热器时,要遵循经济,传热效果优,方便清洗,符合实际需要等原则。换热器分为几大类：夹套式换热器，沉浸式蛇管换热器，喷淋式换热器，套管式换热器，螺旋板式换热器，板翅式换热器，热管式换热器，列管式换热器等。不同的换热器适用于不同的场合。而列管式换热器在生产中被广泛利用。它的结构简单、坚固、制造较容易、处理能力大、适应性大、操作弹性较大。尤其在高压、高温和大型装置中使用更为普遍。所以首选列管式换热器作为设计基础。二、方案设计在生产过程中，需将苯蒸汽从81冷却到40。冷却介质采用自来水，入口温度30，出口温度40。试设计能完成上述任务的列管式换热器。（每年按300天，每天24小时连续运行）1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81，出口温度40。冷流体进口温度30，出口温度40。从两流体温度来看，估计换热器的管壁温度和壳体壁温之差不会很大，因此初步确定选用固定管板式换热器。（2）流动空间的确定 该冷凝器用于苯蒸汽的冷凝，考虑到苯蒸汽对合金材料基本无腐蚀性，并且熔沸点较低，因此冷却水走管程，苯走壳程。同时，在此选择逆流。2、确定物性数据 定性温度：可取流体进口温度的平均值。 壳程苯的定性温度为：管程流体的定性温度为： 根据定性温度，分别查取壳程和管程流体的有关物性数据。 苯在61.25下的有关物性数据如下： 密度 o=840 kg/m3定压比热容 cpo=1.9kJ/(kg)导热系数 o=0.132 W/(m)粘度 o=0.0007Pas冷却水在35下的物性数据： 密度 i=994.3kg/m3定压比热容 cpi=4.174 kJ/(kg)导热系数 i=0.625 W/(m)粘度 i=0.000725 Pas 3计算总传热系数 （1）热流量 Wh=62.5678.15096.806kg/h=1.416kg/sQ=WhcphT=1.4161.9(81-40)=110.342 kJ/s=110.342 kW（2）平均传热温差 （3）冷却水用量 （4）计算传热面积 求传热面积需要先知道K值，根据资料查得苯和水之间的传热系数在500 W/(.)左右，先取K值为490W/(.)计算由Q=KAtm 得 ()4、工艺结构尺寸 （1）管径和管内流速选用252.5传热管(碳钢)，取管内流速ui=0.1m/s（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 按单程管计算，所需的传热管长度为 L=按单程管设计，传热管过长，宜采用多管程结构。根据本设计实际情况，采用非标设计，现取传热管长l=3m，则该换热器的管程数为 Np=传热管总根数 Nt=502=100（3）平均传热温差校正及壳程数 平均传热温差校正系数 平均传热温差（4）传热管排列和分程方法 按正三角形排列，取管心距t=1.25 d0，则 t=1.2525=31.2532(mm)横过管束中心线的管数（5）壳体内径 采用多管程结构，取管板利用率0.7，则壳体内径为 圆整可取D450mm （6）折流板 采用弓形折流板，取弓形折流板圆缺高度为壳体内径的25，则切去的圆缺高度为h0.25450112.5mm，故可取h120 mm。 取折流板间距B=0.3D，则 B=0.3450=135mm，可取B为150mm。折流板数 NB=传热管长/折流板间距-1=3000/150-1=19(块)折流板圆缺面水平装配。 （7）接管 壳程流体进出口接管：取接管内苯流速为 u1.0 m/s，则接管内径为 管程流体进出口接管：取接管内冷却水流速 u1.5 m/s，则接管内径为 三、设计结果一览表换热器形式：固定管板式换热面积（m2）:23.1工艺参数名称管程壳程物料名称冷却水苯操作压力，Pa未知未知操作温度，30/4082.5/40流量，kg/h9861.795096.81流体密度，kg/m3994.3840流速，m/s0.1690.1139传热量，kW114.342总传热系数，W/m2K262.43传热系数，W/（m2）1157.037500.89污垢系数，m2K/W0.00040.000172阻力降，Pa381.68902.9程数21推荐使用材料碳钢碳钢管子规格252.5管数104管长mm:3000管间距，mm32排列方式正三角形折流板型式上下间距，mm150切口高度25%壳体内径，mm450保温层厚度，mm未知表格 1六、参考文献化工原理，王志魁 编，化学工业出版社，2006.化工设备设计，潘国吕，郭庆丰 编著，清华大学出版社，1996.化工物性算图手册，刘光启等 编著，化学工业出版社，2002.生物工程专业课程设计，尹亮，黄儒强 编.石油化工基础数据手册 化学化工工具书等.七、主要符号说明苯的定性温度T冷却水定性温度t苯密度o冷却水密度i苯定压比热容cpo冷却水定压比热容cpi苯导热系数o冷却水导热系数i苯粘度o冷却水粘度i热流量Wo冷却水流量热负荷Qo平均