化工流体传热课程设计

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1、化工流体传热课程设计任务书（一）设计题目：真空蒸发制盐系统卤水分效预热器设计（二）设计任务及条件1、蒸发系统流程及有关条件见附图。2、系统生产能力：30万吨/年。3、有效生产时间：300天/年。4、设计内容：第二效效预热器（组）第二台预热器的设计。5、卤水分效预热器采用单管程固定管板式列管换热器，试根据附图中卤水预热的温度要求对预热器（组）进行设计。6、卤水为易结垢工质，卤水流速不得低于0.5m/s。7、换热管直径选为Φ38×3mm。8、卤水物性参数随温度的变化，当手册查不到时，可按水的变化规律推算。（三）设计项目1、由物料衡算确定卤水流量；2、假设K计算传热面积；3、确定预热器的

2、台数及工艺结构尺寸；4、核算总传热系数；5、核算压降；6、初步经济衡算；7、确定预热器附件；8、设计评述。目录（略）1．设计简介换热器，是将热流体的部分热量传递给冷流体的设备，又称热交换器。换热器是化工、石油、动力、食品及其它许多工业部门的通用设备，在生产中占有重要地位。在一般化工厂的建设中，换热器约占总投资的11%。在炼油厂的常、减压蒸馏装置中，换热器约占总投资的20%。今后换热器的发展趋势将是不断增加紧凑性、互换性、不断降低材料消耗，提高传热效率和各种比特性，提高操作和维护的便捷性。在化工生产中换热器可作为加热器、冷却器、冷凝器、蒸发器和再沸器等，应用更加广泛。根据冷、热流体热

3、量交换的原理和方式基本上可分三大类即：间壁式、直接接触式和蓄热式。在三类换热器中，间壁式换热器应用最多。列管式换热器是间壁式换热器的主要类型。列管式换热器又称管壳式换热器。是以封闭在壳体中管束的壁面作为传热面的间壁式换热器。管壳式换热器主要由壳体、管束、折流板、管板和封头等部件组成。壳体多为圆筒形，内部装有管束，管束安装在壳体内，两端固定在管板上。封头用螺栓与壳体两端的法兰相连。它的主要优点是单位体积所具有的传热面积大、结构紧凑、传热效果好。结构坚固，而且可以选用的结构材料范围广，故适应性强、操作弹性较大。与其它品种换热器比较,管壳式换热器的最大缺点是传热效率低。例如,对于水一水换

4、热,传统的管壳式换热器K值范围一般为1150～2230W/㎡•℃,而板式换热器K值为1500～4700W/㎡•℃,螺旋板式为2000～3000W/㎡•℃。图1.列管式换热器的基本结构由于卤水的蒸发器要求卤水在沸点下进入，而原料卤水的温度达不到要求，需要对原料进行预热，这样既能达到对原料的加热作用，还能有效利用二次蒸汽的能量，达到对能源的有效利用，节约生产成本。目前工厂的设备投资，大约30—40%是用于换热器的投资，设计高效换热器对生产有重要意义。根据设计任务的要求，设计一个列管式换热器。2．确定换热器台数及工艺结构尺寸2.1．估算换热器的台数卤水典型组成（g/L）1.620.153

5、.31178.20293.76卤水下的物理性质：密度（）恒压热熔（）黏度（）导热系数（）系统生产能力：30万吨/年有效生产时间：300天/年所以，每小时的处理量：第二效预热器中卤水的质量流量所以第二效预热器（组）的换热任务为将的物料加热到。壳程流体：加热蒸汽，压力壳程流体物性查附录九（《化工流体流动与传热》）饱和水蒸气表采用线性插值法：同理管程流体：卤水，被加热，定性温度查《化工流体流动与传热》附录六下水的物性下水的物性密度定压热熔热导率黏度已知卤水下的物理性质：密度（）恒压热熔（）黏度（）导热系数（）按照水的物性变化规律推算卤水：得到下卤水的物性密度（）恒压热熔（）黏度（）导热系

6、数（）总传热量平均温度差：管外为水蒸气冷凝的管壳式换热器的总传热系数约为：所以需要的总传热面积，由于卤水为易结垢工质，卤水流速不得低于0.5m/s，所以以流速0.5m/s进行估算，所以计算得到，所以，根据换热管的管长规格，应该要三台换热器才能完成预热任务。在此分组设计中，本人分配的任务为第二台换热器，换热任务为71℃到78℃。2.2.假设K计算传热面积2.2.1确定流体物性管程流体：卤水，被加热，管程流体物性定性温度查《化工流体流动与传热》附录六下水的物性下水的物性密度定压热熔热导率黏度已知卤水下的物理性质：密度（）恒压热熔（）黏度（）导热系数（）按照水的物性变化规律推算卤水：得到

7、下卤水的物性密度（）恒压热熔（）黏度（）导热系数（）2.2.2设定总传热系数估算换热面积管外为加热蒸汽处于比饱和温度低的环境中，发生冷凝现象。蒸汽冷凝主要有膜状冷凝和珠装冷凝两种方式：若凝液润湿表面，则会形成一层平滑的液膜，称为膜状冷凝；若凝液不润湿表面，则会在表面上杂乱无章地形成小液珠并沿壁面滑落，称为珠状冷凝。在珠状冷凝过程中，壁面的大部分面积直接暴露在蒸汽中，在这些部位没有液膜阻碍着热流，故珠状冷凝的传热系数可比膜状冷凝高10倍左右。尽管如此，要保持珠状冷凝是非