列管式换热器设计(水蒸气加热水)

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1、食品工程原理课程设计设计书设计题目：列管式换热器的设计姓名：胡硕学院班级：食品学院食科142班学号：753461153指导老师：张彬设计时间：2016.05.30~06.04-15-目录一、换热器设计任务书-3-二、摘要-4-三、初步选定换热器-5-四、设计计算-6-五、收获-11-六、参考文献-12-附件一换热器主要结构尺寸和计算结果-13-附件二主要符号说明-15--15-一、换热器设计任务书1、设计题目设计一台用饱和水蒸气加热水的列管式固定管板换热器2．设计任务及操作条件（1）处理能力　130t/h（2）设备型式　列管式固定

2、管板换热器（3）操作条件①水蒸气：入口温度147.7℃，出口温度147.7℃②冷却介质：自来水，入口温度10℃，出口温度80℃③允许压强降：管程10^4-10^5,壳程10^3-10^4（4）设计项目①设计方案简介：对确定的工艺流程及换热器型式进行简要论述。②换热器的工艺计算：确定换热器的传热面积。③换热器的主要结构尺寸设计。④主要辅助设备选型。⑤绘制换热器总装配图。-15-二、摘要　　在不同温度的流体间传递热能的装置称为热交换器，简称为换热器。随着换热器在工业生产中的地位和作用不同，换热器的类型也多种多样，不同类型的换热器各有优

3、缺点，性能各异。列管式换热器又称为管壳式换热器，是最典型的间壁式换热器，历史悠久，占据主导作用，主要有壳体、管束、管板、折流挡板和封头等组成。一种流体在内流动，其行程称为管程；另一种流体在管外流动，其行程称为壳程。管束的壁面即为传热面。其主要优点是单位体积所具有的传热面积大，传热效果好，结构坚固，可选用的结构材料范围宽广，操作弹性大，因此在高温、高压和大型装置上多采用列管式换热器。为提高壳程流体流速，往往在壳体内安装一定数目与管束相互垂直的折流挡板。折流挡板不仅可防止流体短路、增加流体流速，还迫使流体按规定路径多次错流通过管束，使

4、湍流程度大为增加。在换热器设计中，首先应根据工艺要求选择适用的类型，然后计算换热所需传热面积，并确定换热器的结构尺寸。-15-三、初步选定换热器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147.7℃出口温度147.7℃；冷流体进口温度10℃，出口温度为80℃，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，因此初步确定选用固定管板式列管式换热器。2、管程安排从两物流的操作压力看，应使水蒸气走管程，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，

5、将会加快污垢增长速度，使换热器的热流量下降，所以从总体考虑，应使循环水走管程，水蒸气走壳程。3.冷热流体流向安排：逆流4.管径和管内流速选用Φ25×2.5mm较高级冷拔传热管（碳钢），参见资料取管内流速u1=1.5m/s。设计参数水水蒸汽入口温度/℃10出口温度/℃80定性温度/℃45147.7密度/kg·m-3990.02.4152黏度/Pa·s-10.0006000.0000128定压比热容/kJ·kg-1·k-14.174热导率/Ｗ·m-1·k-10.64000.6835汽化潜热/kJ·kg-12125.4-15-四、设计计

6、算与说明（一）计算总传热系数1、热流量=130/3600×1000×4.174×(80-10)=10550kJ/s水蒸气流速(kg/s)Vs=m/ρ=2.16m^3/s2、平均传热温差=(137.7-67.7)/㏑(137.7/67.7)式中：℃,℃求得△tm,1=98.59℃3、计算传热面积A求传热面积A需要先知道传热系数K值，而K值又与给热系数、污垢热阻等有关。在换热器的直径、流速等参数未定时，给热系数也无法计算，所以只能先进行试算。根据资料查得和水之间的传热系数在1300W/(㎡·℃)左右，先取K值为1100W/(㎡·℃)计

7、算,则传热面积为:由得:(㎡)考虑安全系数5%-15%，取10%，则A=97.3×(100+10）%≈107（㎡）-15-（二）工艺结构尺寸1、管程数和传热管数设所需单程管数为n，从管内流量体积可依据传热管内径和流速确定单程传热管数（m3·h-1）n=按单程管计算，所需的单程传热管长度为：L=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，采用标准设计，现取传热管长l=4.5m，则该换热器的管程数为：Np=传热管总根数：Nt=77×4=308（根）2、传热管排列和分程方法（1）采用组合排列法,即每程内均按正三角形排

8、列,隔板两侧采用正方形排列。（2）取管心距t=1.25d0，则t=1.25×25=31.25≈32㎜隔板中心到离其最近一排管中心距离计算：S=t/2+6=32/2+6=22㎜（3）各程相邻管的管心距为44㎜。-15-3、壳体内径采用多管程结构，取管