水蒸汽加热苯-甲苯混合液卧式列管换热器的设计[1]28955

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1、0120720400121我磁理三尢專课程设计题学目水蒸汽加热苯-甲苯混合液卧式列管换热器的设计院化学工程学院专业班级制药0701姓名程立指导老师蔡卫权2009年7月课程设计任务书学生姓名：程立专业班级：制药0701班指导教师:工作单位：化学工程学院题目:水蒸汽加热苯-甲苯混合液卧式列管换热器的设计初始条件：设计一台卧式列管换热器，将质量流量为90吨/小时的苯-甲苯（X产0.4）混合液从20°C加热到94°C,加热介质采用300kPa绝压的饱和水蒸汽，冷凝液在饱和温度下排出，要求换热器的管压降小于70kPao要求完成的主要任务：（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说

2、明书撰写等具体要求）1、合理的参数选择和结构设计；2、工艺计算,包括传热计算和压降计算等；3、主要设备工艺尺寸设计。时间安排：设计内容所用时间1、根据换热任务和冇关要求确定设计方案；1天2、初步确定换热器的结构和尺寸；1天3、核算换热器的传热而积和流体阻力；1天4、确定换热器的工艺结构；1天5、写出设计说明书。1天指导教师签名：年月日系主任（或责任教师）签名：年月日目录设计任务书2绪论4符号说明7工艺计算8确定物性数据8确定计划方案9计算总传热面积9工艺结构尺寸10换热器核算10设计数据结果一览表15结束语16参考文献17绪论一、列管式换热器的结构和特点管壳式换热器(

3、shellandtubeheatexchanger)又称列管式换热器。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。这种换热器结构较简单，操作口J靠，可用各种结构材料(主要是金属材料)制造，能在高温、高压下使用，是口前应用最广的类型。根据冷热流体换热方式的不同可将换热器分为混合式换热器、蓄热式换热器和间壁式换热器。其中以间壁式换热器应用最为广泛，型式也最为多样。按换热器传热面形状和结构的特点，间壁式换热器又口J分为管式换热器、板式换热器和特殊式换热器三类。列管式换热器是化工生产中常用的一种换热设备，结构简单，适应性强；单位体积所具冇的传热而积大并传热效呆好；而且

4、种类多，型号全。列管换热器主耍特点：1、耐腐蚀性：聚丙烯具冇优良的耐化学品性，对于无机化合物，不论酸，碱、盐溶液，除强氧化性物料外，几乎直到100°C都对其无破坏作用，对几乎所有溶剂在室温下均不溶解，一般烷、径、醇、酚、醛、酮类等介质上均可使用。2、耐温性：聚丙烯塑料熔点为164-174°C,因此一般使用温度可达110-125°Co3、无毒性：不结垢，不污染介质，也可用于食品工业。4、重量轻：对设备安装维修极为方便。二、管壳式换热器的选用和设计计算步骤1、浮头式换热器结构换热器的一块管板用法兰与外壳相连接，另一块管板不与外壳连接，以使管子受热或冷却时可以白由伸缩，但在

5、这块管板上连接一个顶盖，称Z为“浮头”，所以这种换热器叫做浮头式换热器。其优点是：管束可以拉出，以便清洗；管束的膨胀不变壳体约束，因而当两种换热器介质的温差大吋，不会因管束与壳体的热膨胀量的不同而产生温差应力。其缺点为结构复杂，造价高。浮头式换热器，管束一端的管板可自由浮动，完全消除了热应力;且整个管束可从壳体屮抽岀，便于机械清洗和检修。浮头式换热器的应用较广，但结构比较复朵，造价较高。浮头式换热器2、试算初步选设备规格①确定流体在换热器中的流动途径。附表附表一列管式换热器易燃、易爆液体和气体允许的安全流速液体名称乙陋、一氧化碳、苯甲醇、乙醇、汽油丙酮氢气安全流速，m

6、/s<1<23<10^8②根据传热任务计算热负荷Q。③确定流体在换热器两端的温度，选择管壳式换热器的类型；计算定性温度，并确定在定性温度F的物体物性。④计算平均温度差，并根据温度校正系数不小于0.8的原则，决定壳程数。⑤依据总传热系数的经验值范围，选定总传热系数K。⑥由Q=K-Stni初步算出S,并确定换热器基本尺寸。换热管规格和排列选择换热管直径越小，换热器单位容积的传热面积越大。因此对于洁净的流体可完管径可取得小些。但对于不洁净或易结垢的流体，管径应取的大些，以免堵塞。为了制造和维修的方便，我国目前试行的系列标准规定采用（

7、）19X2mm和（

8、）25X2.5mm

9、两种规格，管长有1.5、2.0、3.0、6.Om,排列方式：正三角形、正方形直列和错列排列，见下图。⑴正二角形悸列(2)正方彩塔列(3)正方形情列符号说明英文字母B——折流板间距，in;C——系数，无量纲；d——管径，m；D换热器外壳内径，m；f——摩擦系数；F——系数；各种排列方式的优点：'正方形排列：易清洗，但给热效果较差＜正方形错列：可提高给热系数等边三角形：排列紧凑，管外流体湍流程度高，给热系数人■3、计算管程，壳程压强降初步计算管程，壳程流体的流速和压强降，检查结果是否合理，满足工艺要求。若压强降不符合要求，再确定管程数或折流板间距，或重新