辽宁石油化工大学换热器设计

1、一、任务书（1）、设计任务：选一台适当型号的列管式换热器，完成用冷却水冷却从反应器出来的循环使用的有机液的任务（2）、设计任务及操作条件：表1冷却水有机液处理量kg/h20040密度kg/m31000950比热kJ/kg.4.1872.261导热系数W/m.0.6210.172粘度mPa.s10.742换热器入口温度2565换热器出口温度4050污垢热阻 m2./ W210-41.610-4允许压强降 kPa 30 30（3）设计项目：选择适宜的列管式换热器，并进行核算（4）设计要求：通过计算，并分析比较方案，确定（1）管程流体和壳程流体分别是那种流体（2）计算相应参数（3）换热器的适宜型号，

2、台数，组合方式（串联或并联）二、计算因为任务要求是两流体均不发生相变的传热过程，因为水的传热系数一般较大，且易结垢，另外，被冷却的有机液可利用外壳向外散热，增强冷却效果，因此暂定为冷却水走管程，有机液走壳程。设计参数确定物性参数有机液的定性温度： 密度 0950kg/m3 定压比热容 Cp02.261kJ/kg 热导率 00.172W/m 粘导热系数 00.742mPas 水的定性温度： 密度 i1000kg/m3 定压比热容 Cpi4.187kJ/kg 导热系数 i0.621W/ m 粘度 i1m Pas方案一（1）试算和初选换热器的规格 计算热负荷和有机液处理量： 计算两流体的平均温差。按

3、照单壳程、多管程计算。并流时平均温度差为而P= R=查单壳程换热器对数平均温度差校正系数表查得校正系数=0.94 初选换热器的规格。根据两流体的情况，假设K=700W/（m2）由于，因此不需要考虑热补偿。由此可选定换热器系列标准（教材附录）选定G450-1.0-26.3换热器。有关参数见表2。表2项目数据项目数据壳径/mm450管子尺寸/mm192公称压力/MPa1.0管长/m3公称面积/25.3管子总数146管程数4管子排列方法正方形斜转45实际传热面积若选用该型号的换热器，则要求过程的总传热系数为(2)核算压力降管程压力降其中，,1.5。管程流通截面积（湍流）设管壁粗糙度，由Moody图可

4、得，所以壳程压力降其中，=1.15，=1当管子正方形斜转45排列时，F=0.4取折流挡板间距h=0.15m壳程流通面积所以通过计算验证表明，管程和壳程压力降均能满足任务要求。（3）核算总传热系数管程对流传热系数（湍流）壳程对流传热系数=0.36ReoPr()取换热器列管的中心距t=1.2519=23.7524mm流体通过管间最大截面积A=壳程中的有机溶剂被冷却取()=0.95所以=0.36RPr()= 污垢热阻 Rso=1.610-4 m2./ W Rsi=210-4 m2/ W 总传热系数管壁热阻忽略时，总传热系数为=826W/()由前面的计算可知，选用该型号换热器时要求过程的总传热系数为，

5、在规定的流动条件下，计算出的为826W/()，此时有 所以初选的换热器是合适的。方案二、1 试算和初选换热器的规格 计算热负荷和有机液处理量： 计算两流体的平均温差。按照单壳程、多管程计算。逆流流时平均温度差为热流体T 50 65冷流体t 25 40 25 25=25而P= R=查单壳程换热器对数平均温度差校正系数表查得校正系数=0.942 初选换热器的规格。根据两流体的情况。假设K=530W/（m2）由于，因此不需要考虑热补偿。由此可选定换热器系列标准（教材附录）选定G400-1.0-26.3型换热器。有关参数见附表3。表3项目数据项目数据壳径/mm400管子尺寸/mm252公称压力/MPa

6、1.0管长/m4.5公称面积/26.3管子总数76管程数4管子排列方法正方形实际传热面积若选用该型号的换热器，则要求过程的总传热系数为(2)核算压力降管程压力降其中，,1.5。管程流通截面积（湍流）设管壁粗糙度，由Moody图可得，所以壳程压力降其中，=1.15，=1当管子正方形排列时，F=0.3取折流挡板间距h=0.3m壳程流通面积所以通过计算验证表明，管程和壳程压力降均能满足任务要求。（3）核算总传热系数管程对流传热系数（湍流）壳程对流传热系数=0.36ReoPr()取换热器列管的中心距t=1.2525=31.2532mm流体通过管间最大截面积A=壳程中的有机溶剂被冷却取()=0.95.所

7、以=0.36RPr()=污垢热阻 Rso=1.610-4 m2./ W Rsi=210-4 m2/ W 总传热系数管壁热阻忽略时，总传热系数为=673W/()由前面的计算可知，选用该型号换热器时要求过程的总传热系数为，在规定的流动条件下，计算出的为826W/()，此时有 所以初选的换热器是合适的。通过方案一与方案二的分析计算可知冷却水走管程，有机液走壳程是合理的。当采用并流时所需的单壳程换热器的规格是G450-1.0-26.3型相对于逆流时采用的单壳程的换热器规格是G400-1.0-26.3型所需的换热面积小，占地小，且在并流的条件下，流经管程的压降损失较小，操作条件温和。通过两种方案的比较，

8、因此方案一在并流选用的单壳程的换热器规格为G450-1.0-26.3是经济合理的。四、换热器数据汇总表（方案一）表4换热器型式：固定管板式换热器面积（）：25.3台数及组合方式：一台（单壳程）两液体流向：并流工艺参数名称管程壳程物料名称冷却水有机液操作压力，MPa0.10.03操作温度，25/4050/65流量，kg/h2004042694.7流体密度，kg/1000950流速，m/s0.860.89传热量， w349614.5总传热系数，w/566对流传热系数，w/39812082污垢系数，/w210-41.610-4阻力降，Pa26631109程数41使用材料碳钢碳钢管子规格192 mm管数 146管长，mm3000管间距，mm24排列方式正方形斜转45排列折流挡板型式上下间距，mm150切口高度25%壳体内径，mm450公称面积/25.3公称压力/MPa1.0五、符号表英文字母T热流体温度，A流通面积/T热力学温度，Kcp定压比热容，kJ/kg.u流速，m/sf摩擦系数希腊字母F系数对流传热系数，W/g重力加速度，m/s2系数h挡板间距，m导热系数，W/K总传热系数，W/粘度