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1、列管式换热器设计试自行设计一台固定管板式换热器以完成苯车间用冷水冷却变换气的任务。已知操作条件下变换气方面的数据：质量流量Wsi=3000t/day相对分子质量Mr=78密度P=846kg/m3粘度U=0.39X103Pa.s导热系数入=0」51W/(m.K)比热容Cph=1.81kJ/(kg.K)进口温度Ti=80.TC出口温度T2=40°C允许压强降Ap二30kpa操作条件下水的数据:水质处理过软水全年最高温度30°C设计方法和步骤如2(1)根据任务要求，确定设计方案①类型的选择。根据设计要求，采用固定管板式换热器②流动路径的选择。由于变换气被冷却且要求
2、压力降不允许超过30kps,按变换气走管内考虑；而冷却水为处理过的软水，结垢不严重，安排走管间(即壳程)③冷却介质的选用及其物性。按己知条件给出，冷却介质为处理过的软水，根据全年最高温度设定为冷却水进口温度ti=30°C,冷却水出口温度t2=38°C,因此平均温度下冷却水物性如下：密度P=994.3kg/m：i粘度U2=0,743X10'3Pa.s导热系数X二62.5Xl(y2W/(m.K)比热容Cpc=4」74kJ/(kg.K)④流速的选择，变换气在管内的流速取U二0・65m/s(2)初算换热器的传热面积So①热负荷及冷却介质消耗量的计算标准状况下变换气的
3、质量流量Wsj=3000t/day=125000kg/h热负荷Q=WhCph(TrT2)=125000X1.81X(80.1-40)二9072625kJ/h二2520KW冷却水的消耗量Ws2=——Q——=—9072625x1000_=2?L7t/hCp(.(r2一G4」74x1000x(38-30)②计算平均温度差△tm,并确定管程数。选取逆流流向，先按单壳程单管程考虑，计算出平均温度差△tnf:/yv(80J-38)(40-30)M△—「(⑹—38)-(40-30)=22.339有关参数r二□二坐匕^.01,2口二昱二竺小6t°—t、38-307]—/
4、8
5、0.1-30根据R,P值，查《化工原理》上册P232可读得，温度校正系数①v二0.88>0.8,可见用单壳程合适，因此平均温度差厶tm二△tm'X0.88二19.65°C③按经验数值初选总传热系数Ko(估)，选取Ko(估)二480W/(mlK)④初算出所需传热而积So':So'二一^—=2520x100()=267.18m2K()lm480x19.65(1)主要工艺及结构基本参数的计算①换热管规格及材质的选定。选用O25mmX2.5mm钢管。②换热管数量及长度的确定十4V4x(125000/3600)/846沖也曾加：3.14x0.65x0.02〜管长］
6、，=-^=267J8二16.93mn7tdo201x3.14x0.025按商品管长系列规格，取管长L二9m,选用二管程③管子的排列方式及管子与管板的连接方式的选定。管子的排列方式,采用正三角形排列;管子与管板的连接，采用焊接法。④计算外壳内直径DiDi=t(nc-l)+2b,由于管中心距t=l.25do=l.25X25=32mm横过管束中心线的管数nc=l.1V^=1.172x201=22.05取整咲二22根管束屮心线上最外层管的屮心至壳体内壁的距离b'=1.5do=1.5X0.025=0.038m所以Di=0.032(22-1)+2X0.038=0.748
7、m,按壳体直径标准系列尺寸圆整,取D=800mm因为L/D=9000/800=ll.25,管长径比在4~25之间,合适。⑤排管：根据壳体直径Di、管中心距t、横过管朿中心线的管数nc及其排列方式，绘出排管图。由图可知，中心排22根管时，按正三角形排列，可排352根，若在六角形每边各加10根，共排412根,除去6根拉杆位置,实际排出406根。因此,实际管子数N二n二406根⑥计算实际传热面积So及过程的总传热系数Ko(选)So=Nndo(L-0.1)=406X3.14X0.025X(9-0.l)=284m2八八02520x1000—、Ko(选)=二=451.5
8、6W/(m.K)SA”284x19.65⑦折流板直径De、数量及其有关尺寸的确定。选取折流板与壳体I、可的I、可隙为4.0mm,因此,折流板直径De二800-2X4.0二792mm切去弓形高度h二0.25D=0.25X800=200mm折流板数量Nb=(L-0.1)/ho'T取折流板间距ho二600mm,那么Nb=(9-0.1)/0.6=13.8,取整得Nb=14块实际折流板间距h=(9000-100)/(14+1)=593mm⑧拉杆的直径和数量与定距管的选定。选用①12mm钢拉杆，数量6条。定距管采用与换热管相同的管子，即①25mmX2.5mm钢管。⑨温度
9、补偿圈的选用。由于(80.1+40)/2-(30+3
