制药化工原理换热器的设计

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1、化工原理课程设计题目：冷却器的设计学生姓名：　　刘灿雷立　　学　　号：　10114030091011403010系　　别：　　化学化工系　　　专　　业：　　制药工程　　　　指导教师：　　　刘艳　　　　起止日期：　　　　　　　　　　2012年月日目录1、概述31.1列式管换热器简介32、工艺设计计算82.1确定物性数据82.2计算热负荷82.3计算平均传热温差92.4估算总传热系数92.5初估换热面积及初选版型102.6选取附属设备112.7换热器核算122.8计算压降142.9公式符号说明153、换热器主

2、要技术参数153.1工艺流程图153.2主体设备图154、附录154.1参考文献151、概述2、1.1列式管换热器简介列式管换热器又称为管壳式换热器，其优点是单位体积内所具有的传热面积较大，结构简单坚固，选材广泛，制作容易，传热效果好，并具有较大的操作弹性，因而在制药化工生产中有着广泛的应用。1.2列式管换热器常见类型1、固定管板式固定管板式换热器的两端管板和壳体制成一体，当两流体的温度差较大时，在外壳的适当位置上焊上一个补偿圈，（或膨胀节）。当壳体和管束热膨胀不同时，补偿圈发生缓慢的弹性变形来补偿因温差

3、应力引起的热膨胀。特点：结构简单，造价低廉，壳程清洗和检修困难，壳程必须是洁净不易结垢的物料。2、U形管式U形管式换热器每根管子均弯成U形，流体进、出口分别安装在同一端的两侧，封头内用隔板分成两室，每根管子可自由伸缩，来解决热补偿问题。特点：结构简单，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。3、浮头式换热器两端的管板，一端不与壳体相连，该端称浮头。管子受热时，管束连同浮头可以沿轴向自由伸缩，完全消除了温差应力。特点：结构复杂、造价高，便于清洗和检修，完全消除温差应

4、力，应用普遍。1.3设计方案简介设计任务书一、设计题目热水冷却器的设计二、设计参数（1）处理能力：1.8×104t/a热水；（2）设备形式：列管式换热器。三、操作条件①热水：入口温度75℃，出口温度60℃；②冷却介质：循环水，入口温度32℃，出口温度40℃；③允许压降：不大于105Pa；④每天按330天，每天按24小时连续运行。⑤建厂地址：湖南地区四、设计内容及要求（1）计算热负荷（2）计算平均温差（3）初估换热面积及初选版型（4）核算总传热系数k（5）计算传热面积S（6）计算压降（7）板式换热器规格选型

5、（8）换热工艺流程图，主体设备工艺流程1.4列式管换热器选型原则(1) 不洁净和易结垢的流体宜走管内，以便于清洗管子。(2) 腐蚀性的流体宜走管内，以免壳体和管子同时受腐蚀，而且管子也便于清洗和检修。(3) 压强高的流体宜走管内，以免壳体受压。(4) 饱和蒸气宜走管间，以便于及时排除冷凝液，且蒸气较洁净，冷凝传热系数与流速关系不大。(5)被冷却的流体宜走管间，可利用外壳向外的散热作用增强冷却效果。(6)需要提高流速以增大其对流传热系数的流体宜走管内，因管程流通面积常小于壳程，且可采用多管程以增大流速。(7

6、)粘度大的液体或流量较小的流体，宜走管间，因流体在有折流挡板的壳程流动时，由于流速和流向的不断改变，在低Re(Re>100)下即可达到湍流，以提高对流传热系数。我们选择冷水走管程，热水走壳程。(8)流体流速的选择：增加流体在换热器中的流速，将加大对流传热系数，减少污垢在管子表面上沉积的可能性，即降低了污垢热阻，使总传热系数增大，从而可减小换热器的传热面积。但是流速增加，又使流体阻力增大，动力消耗就增多。所以适宜的流速要通过经济衡算才能定出。(4)馆子的规格和排列方法：选择管径时，应尽可能使流速高些，但一般

7、不应超过前面介绍的流速范围。易结垢、粘度较大的液体宜采用较大的管径。我国目前试用的列管式换热器系列标准中仅有φ25×2.5mm及φ19×mm两种规格的管子。在这里，选择 φ25×2.5mm管子。管长的选择是以清洗方便及合理使用管材为原则。长管不便于清洗，且易弯曲。一般出厂的标准钢管长为6m，则合理的换热器管长应为1.5、2、3或6m。(5)管程和壳程数的确定 当流体的流量较小或传热面积较大而需管数很多时，有时会使管内流速较低，因而对流传热系数较小。为了提高管内流速，可采用多管程。但是程数过多，导致管程流体

8、阻力加大，增加动力费用；同时多程会使平均温度差下降；此外多程隔板使管板上可利用的面积减少，设计时应考虑这些问题。列管式换热器的系列标准中管程数有1、2、4和6程等四种。2、工艺设计计算2.1确定物性数据定性温度：可取流体进出口温度的平均值。壳程热流体的定性温度为T==67.5(℃)管程流体的定性温度为t==36(℃)根据定性温度，分别查取壳程和管程流体的有关物性数据。水在67.5℃的有关物性数据如下：密度=977.8㎏·定压比