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1、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1101进一步冷却至60C之后，进入吸收塔吸收其屮的可溶组分。已知混和气体的流量为227301婕/h,压力为6.9MPa,循环冷却水的压力为0.4MPa，循环水的入口温度为29°C,!l
2、U温度为39°C,试设计一台列管式换热器，完成该生产任务。反应吸收分M88热导率粘度循环水在34C密度定压比热容热导率粘度物性特征：混和气体在35C下的有关物性数据如下（来自生产中的实测值）:密度p、=力6.2
3、畑/m3定压比热容S二2・083kj/kg°C人二105.9w/m//,=0.259Pas卜•的物性数据：□二994.3kg/m3S二4.174kj/kg*c人二0.624w/m°c“I=0.742一.确定设计方案1.选择换热器的类型两流体温的变化情况：热流体进口温度144C岀口温度100°C；冷流体进口温度30°C,出口温度为38°C,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
4、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。一.确定物性数据定性温度：对于一般气体和水等低黏度流体，其定性温度町取流体进出口温度的平均值。故壳程混和气体的定性温度为二85°C管程流体的定性温度为39+29_2-=34°C根据定性温度，分别查取壳程和管程流体的有关物性数据。对混合气体来说，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
5、的有关物性数据，然后按照相应的加和方法求出混和气体的物性数据。混和气休在35C下的有关物性数据如下（来自生产屮的实测值）：密度定压比热容热导率p、=776.2kg/m3J［二2.083kj/kg°C入=105.9w/m粘度耳二0.259Pas循环水在34C下的物性数拯：密度定压比热容热导率□二994.3kg/m3S二4.174kj/kgr兄1二0・624w/m°c粘度Ai=0.742X10Tas築龍網zhulongxom一.估算传热面积1.热流量建筑资料下载就在筑龙网=12713.3X2.083
6、X(144-100)二1165199kj/h=323.7kw2•平均传热温差先按照纯逆流计算，得Ar=86.76K(144-38)-(100-30),144-38In100-303•传热而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/(m2k)则估算的传热面积为Ap=323.7xlQ3320x86.76=11.66/7?24.冷却水用量07二323.7x1()34.174x103x8=9.69kg/s=34S9Skg/h一.工艺结构尺寸1.管径和管内流速选用①25X2.5较高级
7、冷拔传热管(碳钢)，取管内流速Ui二1.6m/So2.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血二V=34898/(3600x994.3)=?()S,2-0.785x0.022x1.6按单程管计算，所需的传热管长度为11.663.14x0.025x20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1=3.5m,则该换热器的管程数为NTL7nNp=—=——=2/3.5传热管总根数Nt=20X2=401.平均传热温差校正及壳程数平均温差校正系
8、数按式(3-13a)和式(3-13b)144-100K38-30=5.538-30P=144-30=0.07按单壳程，双管程结构，＞0.8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。2.传热管排列和分程方法采用组合排列法,即每程内均按止三角形排列，隔板两侧采用正方形排列。取管心距t=l.5do,则t=1.5X25=37.5^38mm隔板屮心到离其最.近一排管中心距离S二t/2+6二32/2+6二25mm各程相邻管的管心距为50mm。3.壳体内径采用多管程结构。取管板
9、利用率n二0.75,则壳体内径为築龍網zhulongxom建筑资料下载就在筑龙网D二1.05tJ%Iq=1.05x38^40/0.75=291Amm按卷制壳体的进级档，可取D=300mm1.折流板采用弓形折流板，去弓形Z流板圆缺高度为壳体内径的25%,则切去的圆缺高度为H二0.25X350二87.5m,故可取h二87.5mm取折流板间距B=0.3D,则B=0.3X300=90mm,可取B为100mmo折流板数目Nb=传热管长折流板间距350010()-1=34折流板圆缺面水平装配，见图3-15o
