化工原理程设计——换热器设计

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1、苏州科技学院《化工原理》课程设计说明书题目：学院：班级:学号：混合气冷却器地设计化学生物与材料工程学院材化12121220213207姓名：纪悴时间:2014年6月目录§—.任务书-2-1.1•题目1.2.任务及操作条件1.3.列管式换热器地选择与核算§二•概述-3-2.1.换热器概述2.2.固定管板式换热器2.3.设计背景及设计要求§三•热量设计-5-3.1.初选换热器地类型3.2.管程安排（流动空间地选择）及流速确定3.3.确定物性数据3.4.计算总传热系数3.5.计算传热面积§四.机械结构设计-9-4.1.管径和管内流速4.2.管程数和传热管数4.3.平均传热温差校正及壳程数4.4

2、.壳程内径及换热管选型汇总4.4.折流板4.6.接管4.7.壁厚地确定、封头4.8.管板4.9.换热管4.10.分程隔板4.11拉杆4.12.换热管与管板地连接4.13.防冲板或导流筒地选择、鞍式支座地示意图（BI型）4.14.膨胀节地设定讨论§五・换热器核算-21-5.1.热量核算5.2.压力降核算§六.管束振动-25-6.1.换热器地振动6.2.流体诱发换热器筲束振动机理6.3.换热器管束振动地计算6.4.振动地防止与有效利用§七.设计结果表汇-28-§八•参考文献-29-§附：化工原理课程设计之心得体会-30-§一.化工原理课程设计任务书1.1.题目煤油冷却器地设计1.2.任务及操

3、作条件1.2.1.设备形式：列管式换热器1.2.2.操作条件(1)•混合气：入口温度110°C,出口温度60°C(2).冷却介质：循环水，入口温度29°C,出口温度39°C(3).混合气定性温度下地物性数据P=90kg/m3,黏度1.5X105Pa.s,比热容3.297kJ/(kg.°C),导热系数0.0279W/(m.°C)1.3.列管式换热器地选择与核算1.3.1.传热计算1.3.2.管、壳程流体阻力计算1.3.3.管板厚度计算1.2.4.膨胀节计算1.3.5.管朿振动1.3.6.管壳式换热器零部件结构§二.概述2.1.换热器概述换热器是化工、炼油工业中普遍应用地典型地工艺设备.在化

4、工厂,换热器地费用约占总费用地10%〜20%,在炼油厂约占总费用35%〜40%.换热器在其他部门如动力、原子能、冶金、食品、交通、环保、家电等也有着广泛地应用.因此，设计和选择得到使用、高效地换热器对降低设备地造价和操作费用具有十分重要地作用.在不同温度地流体间传递热能地装置称为热交换器，即简称换热器，是将热流体地部分热量传递给冷流体地设备.换热器地类型按传热方式地不同可分为：混合式、蓄热式和间壁式•其屮间壁式换热器应用最广泛，如表2-1所示.表2-1传热器地结构分类类型待点间固定管IV刚性结构用于管壳温差较小地情况(一般W50°C)，管间不能清洗列A带膨胀节有一定地温度补偿能力,壳程只

5、能承受低压力浮头式管内外均能承受高压，可用于高温高压场合冗管U型管式管内外均能承受高压，管内清洗及检修闲难壁填料函外填料函管间容易泄巖，不宜处理易挥发、易爆炸及压力较高地介质式式A内填料函密封性能差，只能用于压差较小地场合釜式壳体上部有个蒸发空间用于再沸、蒸煮式双套管式结构比较复朵，主要用于高温高压场合和固定床反应器中套管式能逆流操作，用于传热血积较小地冷却器、冷凝器或预热器螺旋菅式沉浸式用于管内流体地冷却、冷凝或管外流体地加热喷淋式只用于管内流体地冷却或冷凝板面式板式拆洗方便，传热面能调整,主要用于粘性较大地液体间换热螺旋板式可进行严格地逆流操作，有自洁地作用，可用做回收低温热能伞板式

6、结构紧凑，拆洗方便，通道佼小、易堵,要求流体干净板壳式板束类似于管束，可抽出清洗检修,压力不能太高混合式适用于允许换热流体之间直接接触蓄热式换热过程分阶段交替进行,适用于从高温炉气屮回收热能地场合1.2.固定管板式因设计需要，下面简单介绍一下固定管板式换热器.固定管板式即两端管板和壳体连结成一体，因此它具有结构简单造价低廉地优点•但是由于壳程不易检修和清洗，因此壳方流体应是较为洁净且不易结垢地物料.当两流体地温度差较大时，应考虑热补偿.有具有补偿圈（或称膨胀节）地固左板式换热器，即在外壳地适当部位焊上一个补偿圈，当外壳和管束地热膨胀程度不同吋，补偿圈发生弹性变形（拉伸或压缩），以适应外壳

7、和管朿地不同地热膨胀程度.这种热补偿方法简单，但不宜用于两流体温度差太大（不大于70°C）和壳方流体压强过高（一般不高于600kPa）地场合.3I1-挡板2-补偿圈3-放气嘴图2.2.1.固定管板式换热器地示意图2.3.设计要求完善地换热器在设计和选型时应满足以下各项基本要求：（1）合理地实现所规定地工艺条件：可以从：①增大传热系数②提高平均温差③妥善布置传热面等三个方面具体着手.（2）安全可靠换热器是压力容器,在进行强度、刚度、温