多管程列管式换热器的设计方案

1、精选优质文档-倾情为你奉上南京工程学院课程设计说明书<论文）题目多管程列管式换热器的设计课程名称化工原理院 (系、部、中心>专业环境工程班级学生姓名学号设计地点指导教师目录1 符号说明1.1物理量<英文字母）.11.2物理量<希腊字母）.12 设计目的 .13 参数与条件设置 .23.1已知参数 .23.2设计条件 .24 设计计算 .24.1确定设计方案 .2流动空间及流速的确定 .24.1.1选择换热器的类型 .24.1.2确定物性数据 . .34.1.3计算总传热系数 . .44.1.4设计传热面积 .55 工艺结构尺寸 .55.1.1 管径和管内流速 .55.1

2、.2 壳程数和传热壳数 .55.1.3 平均传热温差校正及壳程数 .65.1.4 传热管排列和分程方法 .65.1.5 壳体内径 .65.1.6 折流板 .65.1.7 接管 .76. 换热器核算 .76.1.1 热量核算 .76.1.2换热器内流体的流动阻力 .10七设计总结 .13 八换热器结构图 .14九参考文献 .14专心-专注-专业一、符号说明：1.1物理量<英文字母）B 折流板间间距，m n 指数Cp 定压比热容，kJ/(kg·） N 管数d 管径，m S 传热面积，m2D 换热器内径，m t 管心距，mf 摩擦因数 u 流速，m/sF 系数G 重力加速度，m/s2

3、P 压力，pa；1.2 物理量<希腊字母） 对流传热系数，W/(m2·） 密度，Kg/m3 导热系数，W/(m2·） 有限差值 粘度 Pa·s下标 管外 m 平均2、 设计目的通过课题设计进一步巩固课程所学内容，培养学生运用理论知识进行化工单元过程设计的能力，使学生能够系统的运用知识。通过本次设计，学生应该了解设计的内容，方法及步骤，使学生具有调研技术资料，自行确定设计方案，独自设计计算，准确绘制图样，编写设计说明。3、 参数与条件设置3.1.1已知参数<1）热流体<油）：T1=130，T2=50，Wh=6000kg/h；<2）冷流体<

4、;水）：t1=30，t2=40，压力0.4MPa；3.1.2设计条件：管程数：4；压力降p<10100kPa<液体）；110kPa<气体）；雷诺数 Re<500020000<液体）；10000<气体）；流动空间管材尺寸：25mm×2.5mm；管内流速：1m/s；传热管排列方式：正方形排列；传热面积裕量S：20%；传热管长L，6m；折流挡板切口高度与直径之比：0.20；管壁内外污垢热阻，自选；4、 设计计算4.1 确定设计方案:4.1、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130，出口温度50；冷流体<水）进口温度30，出口温度

5、40。该换热器用循环水冷却，冬季操作时进口温度会减低，考虑这一因素，估计该换热器的管壁温和壳体壁温和壳体之差较大，因此初步确定选用浮头式换热器。2、流动空间及流速的确定水走壳程，油走管程。选25mm×2.5mm的碳钢管，管内流速取1m/s。4.1、2确定物性数据定性温度：可取流体进口温度的平均值。壳程油的定性温度为 T=90(）管程水的定性温度为 T=35(）根据定性温度，分别查取壳程和管程流体的有关物性数据。油在90下的有关物性数据如下：密度o= 825 kg/m3 定压比热容 Co= 2.22 kJ/(kg·） 导热系数 o= 0.140 W/(m·） 粘度

6、o=0. Pa·s 水在35下的物性数据：密度i=994 kg/m3 定压比热容 Ci= 4.08 kJ/(kg·） 导热系数 i= 0.626 W/(m·） 粘度 i=0. Pa·s4.1、3计算总传热系数1. 热流量Qo=(>=296kw2. 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=4075=w/(m2·）壳程传热系数假设壳程的传热系=150w/(m2·）污垢热阻=0. m2·/w=0. m2·/w管壁的导热系数=45 w/(m·） = =131.7w/(m2

7、83;）4.1.4设计传热面积= <m2>考虑20%的面积裕面，s=1.20=(m2>5 工艺结构尺寸5.1.1 管径和管内流速选用25mm×2.5mm传热管<碳钢），取管内流速=1m/s表3-1 换热器常用流速的范围流速介质循环水新鲜水一般液体易结垢液体低黏度油高黏度油气体管程流速，m/s1.02.00.81.50.53>1.00.81.80.51.5530壳程流速，m/s0.51.50.51.50.21.5>0.50.41.00.30.82155.1.2 壳程数和传热壳数采用多管程结构，取传热管L=6m，换热器管程数为4，则(根）每程管数为12

8、4/4=62 根5.1.3 平均传热温差校正及壳程数平均传热温差校正系数R=P=根据R=8 P=1 得出平均传热温差<）5.1.4 传热管排列和分程方法采用正方形排列，取管心距t=1.25,则 t=+1.2525=31.25(mm>横过管束中心线的管数=1.19=<根）转热管排列方式正方形直列5.1.5 壳体内径才用多壳程结构，取管板利用率=0.6，则壳体内径为<mm>圆整可取D=600 mm5.1.6 折流板采用弓形折流板，去弓形折流板圆缺高度为壳体内径的20%，则切去的圆缺高度为h(mm> 取折流板间距B=0.6D，则 B=0.6(mm> 折流板数

9、=(块）折流板圆缺水平装配。5.1.7 接管壳程流体进口接管：取接管内流速为u=1 m/s，则接管内径为<m> 取标准管径为60mm管程流体进出口接管：取接管内循环流速u=1.5m/s,则接管内径为 d(m> 取标准管径80mm六.换热器核算6.1.1 热量核算图 壳程摩擦系数f与Re的关系(1>壳程对流传热系数对圆缺形折流板，可采用克恩公式当量直径，由正方形排列得(m>壳程流通截面积(m>壳程流体流速及其雷诺数分别为=(m/s）=1340普兰特准数 Pr=粘度校正w/(m2·>(2) 管程对流传热系数管程流通截面积=0.7850.022=0

10、.0173 (m2>管程流体流速 Re=11572普兰特准数 Pr=(w/(m2·）(3) 传热系数K = =152w/(m2·）（4） 传热面积S<m2>该换热器的实际传热面积<m2>该换热器的面积裕度为 H传热面积裕度合适，该换热器能够完成生产任务。6.1.2换热器内流体的流动阻力（1） 管程流动阻力 Ns=1 Np=4 Ft=1.4由Re=11572 传热管相对粗糙度,W/m·流速ui=0.419 m/s 994kg/m3所以<785.3+261.8）=3864pa<10Kpa管程流动阻力在允许的范围内。（2） 壳程

11、阻力 Ns=1 Ft=1.15流体流经管束的阻力 F=0.3 NB=16 (pa>流体流过折流板缺口的阻力B=0.36m D=0.6m4(pa>总阻力壳程流动阻力也比较适宜。（3) 换热器主要结构尺寸和计算结果换热器主要结构尺寸和计算结果见表换热器模式：浮头式换热器管口表换热面积<m2>:51符号尺寸用途连接型式工艺参数aDN60油入口平面名称管程壳程bDN60油出口平面物料名称油水cDN80循环水入口凹凸面操作压力；MPa0.40.3dDN80循环水出口凹凸面操作温度；30进/40出130进/50出eDN20排气口凹凸面流量，m/s261186000fDN20放净口凹

12、凸面传热量，kw296详图见八.换热器结构图总传热系数，W/m2·K 152 对流传热系数，w/m2·k1248.6638.9污垢系数，m2·k/w0.0.阻力降，Pa386433.4程数41推荐使用材料c.sc.s管子规格25mm×2.5mm管数124管长mm6000管间距，mm32排列方式正方形直排折流板型式上下间距，mm360切口高度20%流体密度kg/ m3815715流速m/s1.91.6七 设计总结 化工原理课程设计是培养个人综合运用本门课程及有关选修课程的基本知识去解决某一设计任务的一次训练，也起着培养学生独立工作能力的重要作用。在换热器的设计过程中我感觉我的理论运用于实际的能力得到了提升，主要有以下几点： 1掌握了查阅资料，选用公式和搜集数据包括从已发表的文献中和从生产现场中搜集的能力； 2树立了既考虑技术上的先进性与可行性，又考虑经济上的合理性，并注意到操作时的劳动条件和环境保护的正确设计思想，在这种设计思想的指导下去分析和解决实际问题的能力；3培养了迅速准确的进行工程计算的能力；4学会了用简洁的文字，清晰的图表来表达自己设计思想的能力。从设计结果可看出，若要保持总传热系数，温度越大、换热管数越多，折流板数越多、壳径