管式换热器课程设计

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1、热工原理课程设计一．设计任务和设计条件某生产过程的流程如图所示，反应器的混合气体经与进料物流患热后，用循环冷却水将其从90℃进一步冷却至30℃之后，进入吸收塔吸收其中的可溶组分。循环水的入口温度为30℃，出口温度为50℃，试设计一台列管式换热器，完成该生产任务。物性特征：煤油在60℃下的有关物性数据如下（来自生产中的实测值）：密度定压比热容=2.22kj/kg℃热导率=0.14w/m粘度循环水在40℃下的物性数据：密度=992.2㎏/m3定压比热容=4.174kj/kg℃热导率=0.64w/m℃粘度二．确定设计方案1．选择换热器的类型两流体温的变化情况：热流

2、体进口温度90℃出口温度30℃；冷流体进口温度30℃，出口温度为50℃，该换热器用循环冷却水冷却，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，因此初步确定选用浮头式换热器。2．管程安排从两物流的操作压力看，应使混合气体走管程，循环冷却水走壳程。但由于循环冷却水较易结垢，若其流速太低，将会加快污垢增长速度，使换热器的热流量下贱，所以从总体考虑，应使循环水走管程，混和气体走壳程。三．确定物性数据1定性温度：对于一般气体和水等低黏度流体，其定性温度可取煤油进出口温度的平均值。故壳程煤油的定性温度为T==60℃12热工原理

3、课程设计管程流体的定性温度为t=℃2物性数据根据定性温度，分别查取壳程和管程流体的有关物性数据。对煤油来说，最可靠的无形数据是实测值。若不具备此条件，则应分别查取混合无辜组分的有关物性数据，然后按照相应的加和方法求出煤油的物性数据。煤油在60℃下的有关物性数据如下（来自生产中的实测值）：密度定压比热容=2.22kj/kg℃热导率=0.14w/m粘度=8.66×10-4Pas循环水在40℃下的物性数据：密度=992.2㎏/m3定压比热容=4.174kj/kg℃热导率=0.64w/m℃粘度=0.653×10-3Pas二．估算传热面积1．热流量Q1==18939.

4、4×2.22×(90-30)/3.4=.43kw2.平均传热温差先按照纯逆流计算，得=12热工原理课程设计3.传热面积由于壳程气体的压力较高，故可选取较大的K值。假设K=320W/(㎡k)则估算的传热面积为Ap=4.冷却水用量m==二．工艺结构尺寸1．管径和管内流速选用Φ25×2.5较高级冷拔传热管（碳钢），取管内流速u1=1m/s。2．管程数和传热管数可依据传热管内径和流速确定单程传热管数下Ns=按单程管计算，所需的传热管长度为L=按单程管设计，传热管过长，宜采用多管程结构。根据本设计实际情况，采用非标设计，现取传热管长l=6m，则该换热器的管程数为Np=

5、传热管总根数Nt=29×5=1453.平均传热温差校正及壳程数平均温差校正系数按式（3-13a）和式（3-13b）有R=P=12热工原理课程设计按单壳程，双管程结构，查图3-9得平均传热温差℃由于平均传热温差校正系数大于0.8，同时壳程流体流量较大，故取单壳程合适。4.传热管排列和分程方法采用组合排列法,即每程内均按正三角形排列,隔板两侧采用正方形排列。见图3-13。取管心距t=1.25d0，则t=1.25×25=31.25≈32㎜隔板中心到离其最.近一排管中心距离按式（3-16）计算S=t/2+6=32/2+6=22㎜各程相邻管的管心距为44㎜。管数的分成

6、方法，每程各有传热管27根，其前后关乡中隔板设置和介质的流通顺序按图3-14选取。5．壳体内径采用多管程结构，壳体内径可按式（3-19）估算。取管板利用率η12热工原理课程设计=0.7，则壳体内径为D=1.05t按卷制壳体的进级档，可取D=500mm6．折流板采用弓形折流板，去弓形之流板圆缺高度为壳体内径的25%，则切去的圆缺高度为H=0.25×500=125m，故可取h=150mm取折流板间距B=0.4D，则B=0.4×500=200mm，可取B为200mm。折流板数目NB=折流板圆缺面水平装配，见图3-15。7．其他附件拉杆数量与直径按表3-9选取，本换

7、热器壳体内径为1400mm，故其拉杆直径为Ф12拉杆数量不得少于10。壳程入口处，应设置防冲挡板，如图3-17所示。8．接管壳程流体进出口接管：取接管内气体流速为u1=10m/s，则接管内径为圆整后可取管内径为300mm。管程流体进出口接管：取接管内液体流速u2=1.5m/s，则接管内径为圆整后去管内径为80mm二．换热器核算1．热流量核算（1）壳程表面传热系数用克恩法计算，见式（3-22）12热工原理课程设计当量直径，依式（3-23b）得=壳程流通截面积，依式3-25得壳程流体流速及其雷诺数分别为普朗特数粘度校正（2）管内表面传热系数按式3-32和式3-3

8、3有管程流体流通截面积管程流体流速12热工原理课程设