T31_4MP_卧式列管换热器结构设计(2)

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1、......HefeiUniversity《化工机械与设备》过程考核之三——典型化工设备机械设计题目：4MP列管式换热器换热管的设计系别：化学材料与工程系班级：09化工（4）姓名：任义宁学号：0903024006队别：T31队员：任义宁、叶挺、刘维东、郁宗翔教师：胡科研日期：2011-12-6学习好帮手......目录一、概述………………………………………………………………………………………….4二、工艺结构设计1、估算传热面积………………………………………………………………………………4（一）换热器的热流量4（二）加热剂或冷却剂用量5（三）平均传热温差6（四）

2、估算传热面积72、选择管径和管内流量…………………………………………………………………….83、选择管长、确定管程数和总管数…………………………………………………………84、平均传热温差校正及壳程数……………………………………………………………..105、管子排列…………………………………………………………………………………..116、管心距……………………………………………………………………………………..127、管束的分程方法…………………………………………………………………………..128、壳体内径……………………………………………………………………………

3、……..129、管板强度计算……………………………………………………………………………..1210、壳体、封头强度计算……………………………………………………………………...1311、法兰、浮头盖、钩圈………………………………………………………………………13三、机械设计1、分程隔板……………………………………………………………………………………..13（一）管程分程隔板13（二）纵向隔板16（三）分隔流板172、折流板或支撑板……………………………………………………………………………..18（一）弓形折流板排列方式确定20（二）隔流板及壳程间隙…………………

4、…………………………………………………….20（三）支持板213、拉杆、定距管214、旁路挡板、防冲板22（一）旁路档板22（二）防冲板22（三）.防冲板的用途及其设置条件225、接管24（一）、排气、排液管257、法兰、浮头盖、钩圈28A型钩圈材料需确定后按GB151设计钩圈厚度28四、总结28参考文献……………………………………………………………………………….33学习好帮手......一、概述(任义宁06）列管式换热器是目前化工及酒精生产上应用最广的一种换热器。机械设计方面它主要由壳体、管板、换热管、封头、折流挡板等组成。所需材质，可分别采用普通碳钢、紫铜

5、、或不锈钢制作。在进行换热时，一种流体由封头的连结管处进入，在管流动，从封头另一端的出口管流出，这称之管程；另-种流体由壳体的接管进入，从壳体上的另一接管处流出，这称为壳程列管式换热器。二、列管式换热器工艺结构设计（叶庭24）1、估算传热面积（一）换热器的热流量换热器的热流量是指在确定的物流进口条件下，使其达到规定的出口状态冷热流体间所交换的热量，或是通过冷热流体的间壁所传递的热量。在忽略热损失的条件下，对于无相变的工艺物流，换热器的热流量由下式确定：Q1=m1Cp1△t1(3-1)式中Q1——热流量，W；m1——工艺流体的质量流量，kg/s；Cp1——工艺流体

6、的定压比热容kJ/(kg.k)学习好帮手......△t1——工艺流体的温度变化，K对于有相变化的单组分饱和蒸汽冷凝过程则依冷凝量和冷凝蒸汽的冷凝热确定Q1=D1r1(3-2)式中D1——蒸汽冷凝质量流量，kg/s；r1——饱和蒸汽的冷凝热，kJ/kg.（二）加热剂或冷却剂用量加热剂或冷却剂用量取决于工艺流体所需的热量及加热剂或冷却剂的出口温度；此外还和设备的热损失有关。对于工艺流体被加热的情况，加热剂所放出的热量等于工艺流体所吸收的热量与损失的热量之和，即：Q2=Q1+Q3(3-3)式中Q1——工艺流体所吸收的热量，w；Q2——加热剂所放出的热量，w；Q3——

7、损失的热流量，w若以水蒸气作为加热介质，则水蒸气的用量可用下式确定W=Q2/rw式中W——水蒸气的流量，kg/s；学习好帮手......rW——水蒸气冷凝热,kJ/kg若以无相变流体作为加热剂，则用量如下m2=Q2/Cp2△t2（3-4）式中m2——加热剂质量流量，kg/s；Cp2——加热剂定压比热容，kJ/(kg.k)；△t2——加热剂的进出口温度变化，k。对于工艺流体被冷却的情况：工艺流体所放出的热量=冷却剂所吸收的热量+热损失；在实际设计中，常忽略热损失，计算冷却水用量公式m3=Q1/Cp3△t3（3-5）m3=Q1/Cp3△t3（3-5）式中m3——冷却

8、剂质量流量，kg/sCp