管式换热器设计书

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1、一、方案简介设计任务是利用冷流体（水）给苯降温。利用热传递过程屮对流传热原则，制成换热器，以供生产盂要。下图（图1）是工业生产中用到的列管式换热器.选择换热器时，要遵循经济，传热效果优，方便清洗，符合实际盂要等原则。换热器分为儿大类：夹套式换热器，沉浸式蛇管换热器，喷淋式换热器，套管式换热器，螺旋板式换热器,板翅式换热器，热管式换热器，列管式换热器等。不同的换热器适用于不同的场合。而列管式换热器在牛产屮被广泛利用。它的结构简单、坚固、制造较容易、处理能力大、适应性人、操作弹性较人。尤其在高压、高温和人型装置屮使用更为普遍。所以首选列

2、管式换热器作为设计基础。二、方案设计在生产过程中，需将苯蒸汽从81°C冷却到40°Co冷却介质采用口来水，入口温度30°C,出口温度40°C。试设计能完成上述任务的列管式换热器。（每年按300天，每天24小时连续运行）1.确定设计方案（1）选择换热器的类型两流体温度变化情况：热流体进口温度8TC,出口温度40°Co冷流体进口温度30°C,出口温度40°Co从两流体温度來看，估计换热器的管壁温度和売体壁温之差不会很大，因此初步确定选用固定管板式换热器。（2）流动空间的确定该冷凝器用于苯蒸汽的冷凝，考虑到苯蒸汽对合金材料基本无腐蚀性，并

3、且熔沸点较低,因此冷却水走管程，苯走壳程。同时，在此选择逆流。2、确定物性数据定性温度：可取流体进口温度的平均值。81+40=60.5°C売程苯的定性温度为:3Ar2(3)冷却水用量管程流体的定性温度为：t=型理=35°C2根据定性温度，分别查取壳程和管程流体的有关物性数据。苯在61.25°C下的有关物性数据如下：密度定压比热容导热系数粘度PO=840kg/m3Cpo=1.9kJ/(kg•°C)Xo=0.132W/(m・°C)no=0.0007Pa・s冷却水在35°C下的物性数据:密度定压比热容导热系数粘度Pi=994.3kg/m3

4、Cpi=4.174kJ/(kg・°C)Xi=0.625W/(m・°C)ui=0.000725Pa•s3.计算总传热系数(1)热流量Wh=62.56X78.1^5096.806kg/h=1.416kg/sQ二WhCphAT=1.416X1.9X(81-40)=110.342kJ/s=110.342kW(2)平均传热温差G-&2=理.5-40)-(40-30)〜口40-30WccIKAt4.174x101103422.64kg/s=9504.79kg/h(4)计算传热面积求传热面积需要先知道K值，根据资料查得苯和水之间的传热系数在500

5、W/(m2.°C)左右，先取K值为490W/(nf.C)计算由Q=KAAtm得110342-220x22.12=22.67(m2)4、工艺结构尺寸(1)管径和管内流速选用巾25X2.5传热管(碳钢)，取管内流速ui=0.1m/s(2)管程数和传热管数依据传热管内径和流速确定单程传热管数V/u71A2-d-4'=50根_2.64+840十0.2一3」4三4X0.02?A22.673.14x0.025x50u5.76/7?按单程管计算，所需的传热管长度为按单程管设计，传热管过长，宜采用多管程结构。根据木设计实际情况，采用非标设计，现取传

6、热管长l=3m,则该换热器的管程数为ML5.76.°。Np二一==1.92/3传热管总根数Nt=50X2=100(2)平均传热温差校正及壳程数平均传热温差校正系数82.5-4040-30=4.2582.5-307?-11-PR2-耳1+/?-+12-Pl+/?++1=0.818平均传热温差Atm=仏-tm=22.46x0.818=18.372°C(3)传热管排列和分程方法按正三角形排列,取管心距t=1.25do，则=1.25X25=31.25心32(mm)横过管束屮心线的管数Nc=1.17104=11.218(4)壳体内径采用多管

7、程结构，取管板利用率n=0.7,则売体内径为P=1.05t—=1.05x32.；—=409.55mmtlV0.7圆整可取D=450mm(2)折流板采用弓形折流板，取弓形折流板鬪缺高度为壳体内径的25%,则切去的圆缺高度为h=0.25X450=112.5mm,故可取h=120mim取折流板间距B=0.3D,则B=0.3X450=135mm,可取B为150nun。折流板数Nb二传热管长/折流板间距・1=3000/150-1=19（块）折流板圆缺面水平装配。（7）接管壳程流体进出口接管：取接管内苯流速为u=1..0m/s,则接管内径为u

8、0.0466md_4V4x5096.81/(3600x840)14兀•uV3」4x1.0管程流体进出口接管：取接管内冷却水流速u=1.5m/s,则接管内径为d24x9861.79/(3600x994)V3.14x1.5=0.048m三