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时间:2018-08-02
《制药化工原理换热器的设计》由会员上传分享,免费在线阅读,更多相关内容在教育资源-天天文库。
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
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