辽宁石油化工大学换热器设计

1、一、任务手册(1)设计任务：选择合适类型的管壳式换热器，完成用冷却水冷却反应器出来的循环有机液体的任务(2)、设计任务和运行条件：表1冷却水有机液体处理能力千克/小时20040密度kg/m31000950比热千焦/千克。摄氏度4.1872.261导热系数W/m0.6210.172粘度为兆帕秒10.742热交换器入口温度2565换热器出口温度4050污垢热阻m2。/瓦210-41.610-4允许压降千帕3030(3)。设计项目：选择合适的管壳式换热器并进行核算(4)。设计要求：通过计算、分析和方案比较，确定(1)管程流体和壳程流体分别是什么类型的流体(2)计算相应的参数(3)换热器的合适类型、数

2、量和组合方式(串联或并联)第二，计算因为该任务需要在两种流体之间不发生相变的传热过程，因为水的传热系数通常很大并且容易缩放，此外，被冷却的有机液体可以通过使用外壳向外散热以增强冷却效果，所以暂时确定冷却水通过管侧，而有机液体通过壳侧。结构参数确定物理参数有机液体的定性温度：密度 0=950千克/立方米恒压比热容CP0=2.261千焦/千克导热系数0=0.172瓦/米粘性热导率 0=0.742兆帕秒水的定性温度：密度 I=1000千克/立方米恒压比热CPI=4.187千焦/千克导热系数1=0.621瓦/米粘度I=1兆帕秒一个方案(1)换热器规格的试算和初步选择(1)计算热负荷和有机液体处理能力：

3、计算两种流体之间的平均温差。按单壳侧和多管侧计算。平行流中的平均温差为P=R=查阅单壳程换热器对数平均温差修正系数表，修正系数为0.94摄氏度换热器规格的初步选择。根据两种流体的情况，K=700W/(m2)因此，没有必要考虑热补偿。因此，可以选择换热器系列标准(教科书附录)，也可以选择g450 -1.0-26.3换热器。相关参数见表2。表2项目数据项目数据外壳直径/毫米450管子尺寸/毫米192标称压力/MPa1.0管子长度/米3标称面积/25.3管道总数146管程数4管道布置方法正方形对角旋转45实际传热面积如果选择这种类型的热交换器，要求过程的总传热系数为(2)会计压力下降(1)管侧压降其

4、中，1.5。管侧的横截面流通面积(湍流)让管道壁的粗糙度由穆迪图获得，所以壳程压降其中=1.15，=1当管道以正方形倾斜旋转45排列时，F=0.4取挡板间距h=0.15m米。壳侧流通区因此计算和验证表明，管程和壳程压降均满足任务要求。(3)计算总传热系数管侧对流传热系数(湍流)壳程对流传热系数=0.36ReoPr()T=1.2519=23.75距热交换器管中心24毫米流体通过的管道之间的最大横截面积壳侧的有机溶剂被冷却至()=0.95因此=0.36RPr()=污垢热阻Rso=1.610-4平方米。/W Rsi=210-4 m2/W总传热系数当忽略管壁热阻时，总传热系数为=826W/()从前面的

5、计算中可以看出，在指定的流动条件下，选择这种类型的热交换器时所需的过程总传热系数为826 W/(，并且有因此，初级热交换器是合适的。方案2，1热交换器规格的试验计算和初步选择(1)计算热负荷和有机液体处理能力：计算两种流体之间的平均温差。按单壳侧和多管侧计算。逆流中的平均温差为热流体温度50 65冷却液t 25 402525=25P=R=查阅修正系数表o管子尺寸/毫米252标称压力/MPa1.0管子长度/米4.5标称面积/26.3管道总数76管程数4管道布置方法平方实际传热面积如果选择这种类型的热交换器，要求过程的总传热系数为(2)会计压力下降(1)管侧压降其中，1.5。管侧的横截面流通面积(

6、湍流)让管道壁的粗糙度由穆迪图获得，所以壳程压降其中=1.15，=1当管道排列成正方形时，F=0.3取挡板间距h=0.3m。壳侧流通区因此计算和验证表明，管程和壳程压降均满足任务要求。(3)计算总传热系数管侧对流传热系数(湍流)壳程对流传热系数=0.36ReoPr()T=1.2525=31.25离热交换器管中心32毫米流体通过的管道之间的最大横截面积壳侧的有机溶剂被冷却至()=0.95。因此=0.36RPr()=污垢热阻Rso=1.610-4平方米。/W Rsi=210-4 m2/W总传热系数当忽略管壁热阻时，总传热系数为=673W/()从前面的计算中可以看出，在指定的流动条件下，选择这种类型

7、的热交换器时所需的过程总传热系数为826 W/(，并且有因此，初级热交换器是合适的。通过方案1和方案2的分析计算，可以看出冷却水通过管程，有机液体通过壳程是合理的。平行流单壳程换热器规格为G450-1.0-26.3。G400-1.0-26.3与逆流式单壳程换热器相比，换热面积小，占地面积小。在平行流条件下，管侧压降损失小，操作条件温和。通过两种方案的比较，方案一选择单壳程换热器规格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换热器类型：固定管板型热交换器面积(平方米):25.3单元数量和组合方式：一个单元(单壳侧)两种液体的流向：并流工艺参数姓名管侧壳程材料名称

8、冷却水有机液体工作压力，MPa0.10.03工作温度，25/4050/65流速，千克/小时2004042694.7流体密度，kg/1000950流速，米/秒0.860.89热传递，w349614.5总传热系数，w/566对流传热系数，w/39812082标度系数，/w210-41.610-4阻力下降，帕26631109通行证数量41使用材料碳钢碳钢管道规格192毫米146号试管管子长度，毫米3000管间距，毫米24排列方式方形斜45排列挡板类型上上下下间距，毫米150切口高度25%外壳内径，毫米450标称面积/25.3标称压力/MPa1.0V.符号列表英文字母T热流体温度，A流通面积/T热力学温度，kcp恒压比热容，千焦/千克。摄氏度u流速，米/秒f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，Pasl长度，m密度，千克