化工原理课程设计列管换热器

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1、西北师范大学化学化工学院化工原理课程设计——换热器的设计说明书年级专业设计者姓名设计单位指导老师完成日期-15-西北师范大学化学化工学院目录概述-2-换热器设计任务书-3-1.确定设计方案-3-1.1选择换热器的类型-3-2．工艺设计计算-3-2.1热通量的计算-4-2.2的计算-5-2.3传热面积的计算-5-2.4管数的确定-6-2.5传热管排列和分程方法-6-2．6壳体直径-7-2.7折流板-7-3．换热器核算-8-3.1壳程表面传热系数-8-3.2管内表面传热系数-9-3.3污垢热阻和管壁热阻-9-3.4总传热系数-9-3.5传热面积裕度-10-3.6换热器

2、内流体的流动阻力-10-结束语-13-主要参考文献-14--15-西北师范大学化学化工学院概述　　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。　　随着换热器在工业生产中的地位和作用不同，换热器的类型也多种多样，不同类型的换热器各有优缺点，性能各异。如表2-1所示。表2-1传热器的结构分类类　型特　点间壁式管壳式列管式固定管板式刚性结构用于管壳温差较小的情况（一般≤50℃），管间不能清洗带膨胀节有一定的温度补偿能力，壳程只能承受低压力浮头

3、式管内外均能承受高压，可用于高温高压场合U型管式管内外均能承受高压，管内清洗及检修困难填料函式外填料函管间容易泄漏，不宜处理易挥发、易爆炸及压力较高的介质内填料函密封性能差，只能用于压差较小的场合釜式壳体上部有个蒸发空间用于再沸、蒸煮双套管式结构比较复杂，主要用于高温高压场合和固定床反应器中套管式能逆流操作，用于传热面较小的冷却器、冷凝器或预热器螺旋管式沉浸式用于管内流体的冷却、冷凝或管外流体的加热喷淋式只用于管内流体的冷却或冷凝板面式板式拆洗方便，传热面能调整，主要用于粘性较大的液体间换热螺旋板式可进行严格的逆流操作，有自洁的作用，可用作回收低温热能平板式结构紧

4、凑，拆洗方便，通道较小、易堵，要求流体干净板壳式板束类似于管束，可抽出清洗检修，压力不能太高混合式适用于允许换热流体之间直接接触蓄热式换热过程分阶段交替进行，适用于从高温炉气中回收热能的场合换热器设计任务书-15-西北师范大学化学化工学院某合成厂的乙醇车间在节能改造中为回收系统内精馏塔釜液的热量，用其釜液将原料液从95℃预热至125℃，原料液及釜液均为乙醇的水溶液，其操作条件列表如下：物料流量kg/h组成（含乙醇量）mol%温度℃操作压力　MPa进口出口釜液1200003.3145　0.9原料液1050007951250.53试设计合适的换热器。1.确定设计方案1

5、.1选择换热器的类型两流体温的变化情况：热流体进口温度145℃出口温度℃；冷流体进口温度95℃，出口温度为125℃，冬季操作时，其进口温度会降低，考虑到这一因素，估计该换热器的管壁温度和壳体温度之差较大，因此初步确定选用列管式换热器。考虑到操作压力较大，应选用列管式换热器中的浮头式换热器。1.2管程安排从两物流的操作压力看，应使热流体走管程，冷流体走壳程。2．工艺设计计算-15-西北师范大学化学化工学院2.1热通量的计算冷流体的定性温度：查物性数据表得:110℃时乙醇的物性数据:ρ=710λ=0.6844=0.277=3.73110℃时水的物性数据：ρ=951.0

6、.λ=0.6844=0.259=4.233密度         ρ=909.09kg/m3 定压比热容 Cp＝4.198kJ/kg℃热导率       λ＝0.5408W/m℃粘度        μ＝0.26mPa﹒sT2的计算：已知℃.℃.℃.则T2=118.75℃热流体的定性温度：查物性数据表得: 密度        ρ＝905.79kg/m3-15-西北师范大学化学化工学院定压比热容   Cp＝4.31kJ/kg℃热导率       λ＝0.6014W/m℃粘度         μ＝0.217mPa﹒s2.2的计算平均传热温差式中：℃,℃求得℃初拟定采用双壳

7、程，偶数管程的浮头式换热器。由图查得修正系数ψ=0.93℃2.3传热面积的计算求传热面积需要先知道K值，根据资料查得乙醇水溶液之间的传热系数在500W/(㎡.℃)左右.考虑到安全性问题，留5%到15%的裕度，A=(1+15%)=470.6-15-西北师范大学化学化工学院2.4管数的确定现设管程流速为0.4m/s,管数为n，所需单管程管子采用φ25×2.5冷拔无缝钢管。则管内径为0.02m.故：解得n=293由于所需换热器为双壳程，我们假设用两个单壳程串联，则单壳程的换热面积为A/2=235.3.单管管长为：取管长为6m则管程为:则换热器管子的总根数为根2.5传热管

8、排列和分程