[工学]换热器设计

《[工学]换热器设计》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、化工原理课程设计说明书列管式换热器的选用和设计班级--------------------姓名---------------------指导教师----------------------2011-6-200目录一．设计说明书内容二．任务书三．概述四．换热器的设计论述五．换热器设计过程的相关计算六．工艺结构尺寸的初步确定七．换热器的核算八．机械设计九．设计结果十．参考文献十一.感想0一．设计说明书内容1.目录2.设计题目及原始数据3.简介换热器总体结构（换热器分类、主要结构、选择原则）4.换热器设计过程的相关

2、计算（传热面积、换热器型号的选择等）5.主要设备设计计算及说明、主要零件强度的计算6.设计结果的核算7.设计结果（主要设备尺寸、衡算结果）8.参考文献二．任务书（一）．设计题目：煤油冷却器的设计(3组：21-)（二）．设计任务及操作条件7．处理能力：18万吨/年煤油8．设备形式：列管式换热器9．操作条件（1）煤油：入口温度100℃，出口温度35℃（2）冷却介质：自来水，入口温度25℃，出口温度40℃（3）允许压强降：不大于100kPa（4）煤油定性温度下的物性数据：密度825kg/m3，黏度7.15×10-4

3、Pa.s，比热容2.22kJ/(kg.℃)，导热系数0.14W/(m.℃)（5）每年按330天计，每天24小时连续运行（三）.选择适宜的列管式换热器并进行核算3.1传热计算3.2管、壳程流体阻力计算3.3管板厚度计算3.4U形膨胀节计算（浮头式换热器除外）03.5管束振动3.6管壳式换热器零部件结构（四）.绘制换热器装配图（A2图纸）三．概述1.换热器简介换热器，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

4、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。换热器种类很多，但根据冷、热流体热量交换的原理和方式基本上可分三大类即：间壁式、混合式和蓄热式。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。2.列管式换热器的结构管壳式换热器又称列管式换热器。是

5、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1500～470

6、0W/㎡•℃,螺旋板式为2000～3000W/㎡•℃。0进行换热的冷热两种流体，一种在管内流动，称为管程流体；另一种在管外流动，称为壳程流体。为提高管外流体的传热分系数，通常在壳体内安装若干挡板。挡板可提高壳程流体速度，迫使流体按规定路程多次横向通过管束，增强流体湍流程度。图1列管式换热器的基本结构3.换热器的分类列管式换热器种类很多，目前广泛使用的按其温差补偿结构来分，主要有以下几种：（1）．固定管板式换热器(代号G)此种换热器管束连接在管板上，管板分别焊在外壳两端，并在其上连接有顶盖，顶盖和壳体装有流体进

7、出口接管。通常在管外装置一系列垂直于管束的挡板。同时管子和管板与外壳的连接都是刚性的，而管内管外是两种不同温度的流体。因此，当管壁与壳壁温差较大时，由于两者的热膨胀不同，产生了很大的温差应力，以至管子扭弯或使管子从管板上松脱，甚至毁坏换热器。固定管板式换热器有结构简单、排管多、紧凑、造价便宜，等优点。但由于结构紧凑，固定管板式换热器的壳侧不易清洗，而且当管束和壳体之间的温差太大时，管子和管板易发生脱离，故不适用与温差大的场合。为了克服温差应力必须有温差补偿装置，一般在管壁与壳壁温度相差50℃以上时，为安全起见

8、，换热器应有温差补偿装置。但补偿装置（膨胀节）只能用在壳壁与管壁温差低于60～70℃和壳程流体压强不高的情况。一般壳程压强超过0.6Mpa时由于补偿圈过厚，难以伸缩，失去温差补偿的作用，就应考虑其他结构。0图2带有温度补偿的固定管板式换热器1—挡板；2—补偿圈；3—放气嘴（2）.浮头式换热器（代号F）浮头式换热器针对固定管板式换热器的缺陷进行了改进，浮头式换热器的一块管板用法兰与外壳相连接，另一块管