列管式换热器的设计_机械仪表_工程科技_专业资料

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1、目录一、方案简介1二、方案设计21、确定设计方案22、确定物性数据23、计算总传热系数34、计算传热面积35、工艺结构尺寸46、换热器核算5三、设计结果一览表8四、附图（主体设备设让条件图）（详情参见图纸）8五、参考文献9六、主要符号说明9七、心得体会10附图一、方案简介本设计任务是利用冷流体（水）给硝基苯降温。利用热传递过程中对流传热原则，制成换热器，以供生产需要。下图（图1）是工业生产屮用到的列管式换热器.图1选择换热器时，要遵循经济，传热效果优，方便清洗,复合实际需要等原则。换热器分为几大类：夹套

2、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。而列管式换热器在生产中被广泛利用。它的结构简单、坚固、制造较容易、处理能力大、适应性大、操作弹性较大。尤其在高压、高温和大型装置中使用更为普遍。所以首选列管式换热器作为设计基础。二.方案设计某厂在主产过程中，需将硝基苯液体从100°C冷却到45°Co处理能力为1.5XI。'吨/年。冷却介质采用自来水，入口温度30°C,出口温度40°Co要求换热器的管程和壳程的

3、压降不人于lOkPa。试设计能完成上述任务的列管式换热器。(每年按330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100°C,出口温度45°C冷流体。冷流体进口温度30°C，出口温度40°Co从两流体温度来看，估计换热器的管壁温度和壳体壁温Z差不会很大，因此初步确定选用固定管板式换热器。(2)流动空间及流速的确定曲于硝基苯的粘度比水的大，因此冷却水走管程，硝基苯走壳程。另外，这样的选择可以使硝基苯通过壳体壁面向空气中散热，提高冷却效杲。同时，在此选

4、择逆流。选用4)25X2.5的碳钢管，管内流速取ui=0.5m/s。2、确定物性数据定性温度：口J取流体进口温度的平均值。壳程硝基苯的定性温度划T=122±45=72.5r管程流体的定性温度为:根据定性温度，分别查取壳程和管程流体的有关物性数据。硝基苯在72.5°C下的有关物性数据如下：密度定压比热容导热系数粘度P0=1153kg/m3cpo=1.559kJ/(kg•°C)入°=0・129W/(m•°C)uo=0.000979Pa•s冷却水在35°C下的物性数据：密度Pj=994.3kg/m3定压比热容

5、Cpi二4.24kJ/(kg-°C)导热系数X匚二0.618W/(m•°C)粘度Ui=0.000818Pa*s3.计算总传热系数(1)热流量热流体的流量WO=1.5X105X10004-330^24^18939kg/h热流量Qo=WocpoAt0=18939X1.559X(100-45)=1623925kJ/h=451kW(2)平均传热温差逆流操作硝基苯：水：100°C->45°C40°C-30°C«32.5°C(100-45)-(40-30)f100-40t2In45-30(1)冷却水用量=3830

6、0kg//?_Q°_1623925~4.24x(40-30)(2)总传热系数K管程传热系数“i0.02x0.5x994.3~~0.000818-=12155少=0.0234(虫止)(M(Cpi“i)0.44A入=0.023xwxl2155°8x(4.24xlQ3x0.00Q8180.618=2625.1W/(m・°C)4、计算传热面积壳程传热系数假设壳程的传热系数ao=398W/(m2•°C)；QKAg451xlQ3"398.0x32.5=34.87m2考虑15%的而积裕度，S=1.15XSH=1.15

7、X34.87=40.1m25、工艺结构尺寸(1)管径和管内流速及管长选用(I)25X2.5传热管(碳钢)，取管内流速ui=0.5m/s,选用管长为3m(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"广需=3」4：；(；25x3i7°根按单程管计算其流速为=0.2/7?/5叫/(3600x994.3)_38300/(3600x994.3)忒n,一3・际0.02170按单管程设计，流速过小,宜采用多管程结构。则该换热器管程数为传热管总根数N=340(根)(1)平均传热温差校正及壳程数平均传热温

8、茅校止系数100-4540-30=5.540-30100-30=0.14按单壳程，双管程结构，温差校正系数应查有关图表。可得0心=0.95平均传热温差Atin=血•t'm=0.95x32.5=30.9°C(1)传热管排列和分程方法采用组合排列法，即每程内均按正三角形排列，隔板两侧采用正方形排列。取管心距t=1.25do,则t=1.25X25=31.25^32(mm)横过管束屮心线的管数Nc=・7^=20.3=21根(2)壳体内径采用多