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1、粗苯冷却换热器第一章前言换热器,也称热交换器,用以不同温度流体间进行换热的设备在石油，化工工业生产中，常常需要把低温流体加热或者把高温流体冷却，把液体汽化成蒸汽或者把蒸汽冷凝成液体，这些过程均可通过换热设备来完成。换热器是化工、石油、动力、冶金、交通、国防等工业部门重要工艺设备之一。其正确的设备，性能的改善关系各部门有关工艺的合理性，经济性以及能源的有效利用与节约，对国民经济有十分重要的影响。换热器的名称由于其作用、特征及工业部门的习惯不同，而多种多样。例如，以其作用命名的如蒸气过热器，是把蒸气加热到一定的过热状态的换热器，水冷却塔，是用空气冷却热
2、水的换热器等，以其结构特征命名的如套管式换热器，板翅式换热器等；同时反映其结构和作用的如管壳式油水换热器，管式空气预热器等。进行换热器的设计，首先是根据工艺要求选用适当的类型，同时计算完成给定生产任务所需的传热面积，并确定换热器的工艺尺寸。列管式换热器在工业上的应用已有较长的历史了。目前仍作为一种传统的典型换热器设备在各工业部门中被大量采用，并占据主要地区。由于列管式换热器容易制造，可供选择的材料围较广，换热表面清洗方便，适应性强，处理能力大，特别是能应用在高温、高压下工作，所以它能在近代出现的各种新型、高效和紧凑换热器的竞相发展中，得以继续存在。
3、它在长期使用中得到不断改进，其结构已比较完善。目前国外在加速研究和发展各种新型换热器的同时，仍在大量生产和使用列管式换热器，并对其继续进行研究。因此可以预料，今后它仍将是各工业部门中重要的换热设备，并且是高温、高压和大量换热器的主要形式。本设计是从列管式换热器中选取一种的实现粗苯的冷却,因此必须了解此换热器的特点,根据工艺需要及计算数据选用合适的类型,运用传热的基础原理,合理确定换热器的管程,确定换热器的传播面积,结构尺寸及校核压力降,而对于已有系列化标准的换热器,则需通过必要计算来选用.在化工生产中所使用的换热器种类和形式很多，但完善的换热设备至
4、少应满足下列因素：1、保证达到工艺所规定的换热条件，要考虑到传热量、操作参数（如温度、压力和流量等）、流体的物理化学性质（如密度、粘度、导热系数、比热和物态等）以及流体的腐蚀性等。2、强度足够及结构可靠，对设备在机械强度和刚度上，需要从操作压力及温度进行设计计算，有时还需考虑是否需要采用温度差的补偿装置。3、便于制造、安装和检修。4、经济上合理。本设计目的是设计实现粗笨冷却繁荣列管式换热器，因此必须在了解粗笨物理及化学性质的基础上，充分考虑以上换热器设计的影响因素，运用传热的基础原理，合理确定换热器的管程、传热面积、结构尺寸并对总传热系数、压力降进
5、行校核，从而达到本课程设计的目的。第二章设计方案及工艺流程说明2.1设计方案:采用循环水冷却粗苯,将流量为,进口温度为78℃粗苯通过换热器管程同时将进口温度为24℃的冷却水通过管程,经过热交换之后,粗苯的出口为38℃,冷却水的出口温度为34℃.由于苯是被冷却的流体，走壳程易于散热，循环水易结垢走管程使换热器易清洗。2.2换热器示例图第三章标准列管换热器的选择3.1计算并初选择换热器规格3.1.1物性参数的确定纯苯液体进口温度：T1=78℃出口温度：T2=38℃冷却水进口温度：t1=25℃出口温度：t2=34℃(1)确定定性温度Tm,h=(3-1)=
6、=58℃tm,c=(3-2)==29℃(2)确定温度差选择换热器两流体温度差Δt=Tm,h－tm,c=58-29=29℃＜50℃不需补偿故选用固定管板式换热器.表3-1、苯和水在定性温度下物性数据一览表物性流体温度(T)℃密度黏度比热容导热系数苯循环水5929839.85995.953.85×10-48.21×10-41.824.1750.1380.5823.1.2热负荷的计算Q=(3-3)=若忽略换热器的热损失,由热量恒算Q=WCCP.C(t2-t1)，则=3.1.3平均温差确定(3-4)℃R=(3-5)P=(3-6)查“对数平均温差校正系数值”
7、,得=0.89＞0.8故采用单壳程℃3.1.4初选换热器规格参考“管壳式换热器用作冷热器”时的k值围=420w.m-2℃-1(3-7)S=A估×1.2=42.86m2表3-2、初选换热器规格壳径D400mm折流挡板间距B0.2m公称面积43.1m2管心距t25mm管程数Np2管数n164管长L4.5m管子直径φ19×2(碳钢钢管)管子排列方法正三角形换热器的实际传热面积=nπd○(L-0.1)(3-8)=3.2核算总传热系数3.2.1管程对流传热系数(3-9)(3-10)(3-11)(3-12)(3-13)3.2.2壳程对流热系数流体流通截面积为:
8、A0=hD（1－）(3-14)=0.3=0.0288(3-15)由正三角形排列,得=(3-16)(3-17)=3.2.3污
