换热器课程设计11

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1、化工原理课程设计设计题目：换热器专业：过程装备与控制工程学号：07学生姓名：2010年6月28日目录一：设计任务和设计条件1二：确定设计方案1三：确定物性数据2四：估算传热面积2五：工艺结构尺寸3六：换热器核算4七、强度设计计算9八、参考文献：15一：设计任务和设计条件某生产过程的流程如图3-20所示。反应器的混合气体经与进料物流换热后，用循环冷却水将其从110℃进一步冷却至60℃之后，进入吸收塔吸收其中的可溶性组分。已知混合气体的流量为，压力为6.9，循环冷却水的压力为0.4，循环水的入口温度为29℃，出口的温度为39℃，试设计一列管式换热器，完成生产任务。已知：混合

2、气体在85℃下的有关物性数据如下（来自生产中的实测值）密度定压比热容℃热导率℃粘度循环水在34℃下的物性数据：密度定压比热容K热导率K粘度二：确定设计方案1．选择换热器的类型两流体温度的变化情况：热流体进口温度110℃，出口温度60℃；冷流体进口温度29℃，出口温度39℃，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，因此初步确定选用浮头式换热器。2．管程安排从两物流的操作压力看，应使混合气体走管程，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，将会加快污垢增长速度，使换热器的热流量下贱，所

3、以从总体考虑，应使循环水走管程，混和气体走壳程。16/15三：确定物性数据定性温度：对于一般气体和水等低黏度流体，其定性温度可取流体进出口温度的平均值。故壳程混和气体的定性温度为T==85℃管程流体的定性温度为t=℃根据定性温度，分别查取壳程和管程流体的有关物性数据。对混合气体来说，最可靠的无形数据是实测值。若不具备此条件，则应分别查取混合无组分的有关物性数据，然后按照相应的加和方法求出混和气体的物性数据。混和气体在85℃下的有关物性数据如下（来自生产中的实测值）：密度定压比热容℃热导率℃粘度循环水在34℃下的物性数据：密度定压比热容K热导率K粘度四：估算传热面积1．热

4、流量=×3.297×(110-60)=3.94×107kj/h=10944kw2.平均传热温差先按照纯逆流计算，得：=3.传热面积为求得传热面积A，需先求出传热系数K，而K值又与给热系数、污垢热阻等有关。在换热器的直径、流速等参数均未确定时，给热系数也无法计算，所以只能进行试算。假设K=313W/(㎡k)则估算的传热面积为A=16/154.冷却水用量五：工艺结构尺寸1．管径和管内流速选用Φ25×2.5较高级冷拔传热管（碳钢），取管内流速u1=1.3m/s。1．管程数和传热管数可依据传热管内径和流速确定单程传热管数按单程管计算，所需的传热管长度为按单程管设计，传热管过长，

5、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=7m，则该换热器的管程数为传热管总根数Nt=646×2=1292(根)3.平均传热温差校正及壳程数平均温差校正系数有按单壳程，四管程结构，查图5-19（a）得平均传热温差℃由于平均传热温差校正系数大于0.9，同时壳程流体流量较大，故取单壳程合适。4.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=1.25d0，则t=1.25×25=31.25≈32(mm)隔板中心到离其最近一排管中心距离按式（3-16）计算16/15S=t/2+6=32/2+6=22㎜各

6、程相邻管的管心距为44㎜。管数的分成方法，每程各有传热管646根，其前后关乡中隔板设置和介质的流通顺序按图3-14选取。5．壳体内径采用多管程结构，壳体内径可按式（3-19）估算。取管板利用率η=0.7，则壳体内径为D=1.05t按卷制壳体的进级档，可取D=1400mm6．折流板采用圆缺折流板，去弓形之流板圆缺高度为壳体内径的25%，则切去的圆缺高度为h=0.25×1400=350m，故可取h=360mm取折流板间距B=0.3D，则B=0.3×1400=420mm，可取B为450mm。折流板数目NB=折流板圆缺面水平装配，见图3-15。7．其他附件拉杆数量与直径按表3-

7、9选取，本换热器壳体内径为1400mm，故其拉杆直径为Ф12拉杆数量不得少于10。壳程入口处，应设置防冲挡板，如图3-17所示。8．接管壳程流体进出口接管：取接管内气体流速为，则接管内径为圆整后可取管内径为310mm。管程流体进出口接管：取接管内液体流速，则接管内径为圆整后去管内径为370mm六：换热器核算1．热流量核算（1）壳程表面传热系数用克恩法计算据式（5-72）当量直径16/15=壳程流通截面积(m2)壳程流体流速及其雷诺数分别为普朗特数粘度校正（2）管内表面传热系数据式（5-63a）管程流体流通截面积管程流体流速普朗特数（3）污