用水冷却苯列管式换热器课程设计

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1、环境工程原理课程设计学院：化学与环境工程学院专业：环境工程学号：152209201137姓名：黄颖指导老师：张丽、张艳时　　间：2017.12.20-2018.1.10目录1设计方案的确定………………………………………………31.1明确设计内容………………………………………………………31.2换热器材料的选择…………………………………………………31.3换热器的选择………………………………………………………32试算初选换热器的规格………………………………………42.1确定换热流体通入的空间…………………………………………52.2基本物理设计参数…

2、………………………………………………52.3传热速率Q…………………………………………………………52.4平均温差和壳程数…………………………………………………52.5初选换热器的规格参数……………………………………………62.6主要部件……………………………………………………………83校核压降………………………………………………………83.1管程压降……………………………………………………………83.2壳程压降……………………………………………………………94热量核算………………………………………………………94.1管程对流传热系数………………

3、…………………………………94.2壳程对流传热系数…………………………………………………94.3总传热系数…………………………………………………………104.4裕度…………………………………………………………………105设计一览表……………………………………………………106参考文献………………………………………………………117设计小结………………………………………………………111设计方案的确定1.1明确设计内容水冷却苯的列管换热器的设计（1）处理能力：80m3/h（2）设备型式　列管式换热器（3）操作条件①苯：入口温度：80℃；出口温度40

4、℃②冷却介质：循环水，入口温度25℃③允许压强降：小于50KPa1.2换热器材料的选择换热器各种零部件的材料，应根据设备的操作压力、操作温度、流体的腐蚀性以及对材料的制造工艺性能等要求来选取。材料的经济合理性也是非常重要的。一般换热器常用的材料有碳钢和不锈钢。碳钢的价格低廉,强度较高,对碱性介质的化学腐蚀比较稳定,很容易被酸腐蚀，在无耐腐蚀性要求的环境中应用是合理的。如一般换热器常用的普通无缝钢管，常用的材料为10号和20号碳钢;对于不锈钢来讲，奥氏体系不锈钢有良好的耐腐蚀性和冷加工性能。【1】对于本换热系统来说苯和水都属于没有腐蚀性的物质，所以

5、可以选择价格低廉强度又较高的碳钢。1.3换热器的选择列管式换热器主要有三种固定管板式换热器、浮头式换热器、U形管式换热器固定管板式换热器、填料函式换热器其优点是结构简单、紧凑、能承受较高的压力，造价低，管程清洗方便，管子损坏时易于堵塞或更换，适宜处理两流体温差相差50°C且壳方流体较清洁不易结垢；缺点是当管束与壳体的壁温或材料的线胀系数相差较大时，壳体与管束将会产生较大的热应力，热应力越大时可以引起管子弯曲变形，造成泄露。甚至可以使管子从管板上脱落。【2】浮头式换热器其优点是当换热器管和壳体有温差存在时，壳体或换热器膨胀时互不约束，这就可以解决固

6、定管板式换热器的弊病，管束也可以抽出，便于管内与管间的清洗和检修。缺点是结构复杂，用材量大，造价高；浮头盖和浮头管板间若密封不严，易发生泄漏，造成两种介质的混合。它适用于两流体温差较大的换热，应用也很普遍。U形管式换热器结构简单，只有一个管板，密封面少，运行可靠，造价低;管束可抽出，管间(壳程)清洗方便。质量轻，适用于高温和高压的场合。管程清洗困难，管程流体必须是洁净和不易结垢的物料，由于管子需要一定的弯曲半径，故管板利用率低;管束最内层间距大，壳程易短路;内层管子不能更换，因而抱人率高。U形管式换热器适用于管、壳壁温差较大或壳程介质易结垢，而管

7、程介质清洁不易结垢以及高温、高压、腐蚀性强的场合。一般高温、高压、腐蚀性强的介质走管内，可是高压空间减小，密封易解决，并可节约材料和减少热损失。填料函式换热器这种设备的结构特点与浮头式换热器相类似，浮头部分露在壳体以外，在浮头与壳体的滑动接触面处采用填料函式密封结构。因为采用填料函式密封结构，使得管束在壳体轴向可以自由伸缩，不会产生壳壁与管壁热变形差而引起的热应力。其结构较浮头式换热器简单，加工制造方便，节省材料，造价比较低廉，且管束从壳体内可以抽出，管内、管间都能进行清洗，维修方便。因填料处易产生泄漏，填料函式换热器一般适用于4MPa以下的工作

8、条件，且不适用于易挥发、易燃、易爆、有毒及贵重介质，使用温度也受填料的物性限制。填料函式换热器现在已很少采用。综合以上几种换热器，浮头式