换热器课程设计

东南大学成贤学院

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R

....................................................................................................................

K

..........................................................................................................................

...........................................................................................................................

...............................................................................................................

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1、处理能力： 87

万吨/年2、设备型式： 自选3、操作条件：a．

120+40操作压力

0.3MPa（绝）b．c．d．

冷却介质：自来水，操作压力0.4MPa（绝）允许压强降：不大于1×105Pa每年按

300

天计，每天

24

小时连续运行4. 设计项目e． 述。f．g．h．i．

换热器的工艺计算：确定换热器的传热面积。换热器的主要结构尺寸设计。主要辅助设备选型。绘制换热器总装配图。1、目录；2、设计题目及原始数据(任务书)；3、论述换热器总体结构(换热器型式、主要结构)的选择；4、换热器加热过程有关计算(物料衡算、热量衡算、传热面积、换热管型号、壳体直径等)；5、设计结果概要(主要设备尺寸、衡算结果等)；6、主体设备设计计算及说明；器。在换热器中至少要有两种温度不同的流体，一种流体温度较高，放出热量；另一种流体则温度较低，吸收热量。35％～40％。随着我国工业的不断发展，对能源利用、开发和节约的要求不断提高，因而对换热器的要求也日益加强。换热器的设计、制造、结构改进及传热机理的研究十分活跃，一些新型高效换热器相继问世。首先应根据工艺要求选择适用的类型，然后计算换热所需传热面积，并确定换热器的结构尺寸。厂，换热器的费用约占总费用的 10%～20%，在炼油厂约占总费用35%～40%。换热器在其他部门如动力、原子能、冶金、食品、交通、环保、家电等也有着广泛的应用。因此，设计和选择得到使用、高效的换热器对降低设备的造价和操作费用具有十分重要的作用。换热器按用途不同可分为加热器、冷却器、冷凝器、蒸发器、再沸器、深冷器、过热器等。换热器按传热方式的不同可分为：混合式、蓄热式和间壁式。其管壳式换热器、板面式换热器和扩展表面式换热器。任务所需的传热面积，并确定换热器的工艺尺寸。而已。有结构牢固、适应性大、材料范围广等独特的优点，因而在各种换热器的竞争发展中仍占有绝对的优势。分，主要有固定板式换热器、浮头式换热器、填料函式换热器和

U温度、换热管程与壳程的温度差、换热器的热负荷、检修清洗的要求等因素决定采用哪一类型的列管式换热器。确定列管式换热器以后，对其各项参数进行总结说明。给予指正。

换热器的选择点为：管束可以拉出，便于清洗；管束的膨胀不受壳体的约束，因而同而产生温差应力。

流程的选择到设备的使用是否合理。考虑到冷却水常用江河水或井水，比较脏，硬度较高，受热后容易结垢，在管内流体易于维持高速，可避免悬浮颗粒沉积。所以冷却水应该走管程。异丙苯冷物料一般走壳程，便于散热。

物性数据a．定性温度：可取流体进出口的平均值壳程间异丙苯定性温度为：

（℃）管程冷却水定性温度为：

（℃）b.根据定性温度分别取壳程和管程流体的有关物性参数。①异丙苯在

96℃的有关物性参数如下：密度

m定压比热容导热系数

/(C)

W/mK粘度

②冷却水在

25℃下相关悟性参数：密度

i

/m定压比热容

·K)i导热系数

i

W

m·K)粘度

i

试算及换热器选型

W

kg

/

W /

/

ii

异丙苯 120℃ → 72℃

冷却水 20℃ → 30℃

温差 100℃ 42℃在这里我选取逆流的方式，则

m

p

/

p

平均传热温度矫正

m

)

P

P

C

由异丙苯走壳程，冷却水走管程且异丙苯μ

=0.5～1mPas

为中有机物，查

K

值大致范围表，取

K=500W

m

K)。

mK

m

管径选择：选用

传热管（碳钢）估算管内流速：取管内流速

m/单程管数n

W

/

单程管数n

W

/

u

水

水

/

m

确定管程 按单程设计。

确定管子排列方法：采用正三角形排列管心距：

穿过中心线管数：

N

壳体内径：

mm 则

L

在

6～10

之内，符合要求。

折流板高度：mm折流板间距：

mm板数：N

核算传热系数

流通截面积

i

d

i

m流速 u

i

W

ii

/

m

/

i

i

i

du

ii

普朗特数

i

ii

传热系数

d

传热系数

d

i

i i iiw/m

o

当量直径：

d

m

d

流通截面积

：

d

m流速： u

W

/

m/

雷诺系数：

d

u

传热系数：

o

d

o

do o oo普朗特数：

m

w/m

m

管程 水污垢热阻

m

/w壳程 异丙苯污垢热阻 o

m

/

K

d d bd

d i

d

di i i

K

K

K

K

d

m

m m

则

在

1.15--1.25

的范围之内

压降计算1.管程压降

p

p

p

FN

N

i

r

p

d

d

i i

l

i

i

i

i对

的管子有

F

N

N

p

2.壳程压降P

(P

P

)

F

N

F

N

F

F

N

b

o

o

N

N

N

o

u

u

o

核算壁温

o

oCm

m

/

m

/1/

1/ h

h

/1/

壳体平均温度壁温与传热管平均壁温之差：96-46.42=49.58

附件

a.壳程流体进出口接管异丙苯流速

m

/

内径d

m

取d

mmb.管程流体进出口接管水流速

u

m/i内径d

/

m

取d

mm

壳体直径m壳体直径/mm

拉杆直径/mm

最少拉杆数

壳体直径/mm

拉杆直径/mm

最少拉杆数20

1110

4

12

80～250273，400，500，600800，1000

1212

46

00＞121250

0

1查上表可得：拉杆直径12mm 最少拉杆数

6

2

222

o2

符号表含义及单位字母

意义热流体进口温度热流体出口温度冷流体进口温度

单位℃℃℃

冷流体出口温度

℃

密度

kg

m

p

定压比热容

kgww

粘度导热系数热流量热流体的质量流量冷流体的质量流量

N

mw

m

或kWkg

kg

m

按逆流情况求得的对数

℃

平均温差温度校正系数

m

平均传热温差

℃

传热面积流体的流量

mm

d

i

管子内径

mN

p

管程数Ll

按单程计算的管长选定的每程管长

mmN

换热器的总根数壳体内径 mm壳体内径

管心距

mmNN

壳程数折流板数

折流板间距

mmd

e

当量直径

m

壳体流通截面积

mi

管