化工原理课程设计--列管式换热器

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1、化工原理课程设计------换热器的设计学院：班级：化工班姓名：学号：成绩：-18-换热器设计任务书-2-工艺计算-3-方案一-3-方案二-8-计算结果汇总-13-分析与讨论-14-符号表-16-换热器工艺流程图-18--18-换热器设计任务书一、设计任务：选一台适当型号的列管式换热器，完成冷却水冷却己烷任务二、设计任务及操作条件：冷却水己烷处理量t/d1450密度kg/m3994625比热kJ/kg.℃4.1742.428导热系数W/m.℃0.6250.1047粘度mPa.s0.740.23换热器入口温度℃3068换热器出口温度℃38

2、44污垢热阻m2.℃/W1.7610-41.7610-4允许压强降kPa3030三、要求：通过多种方案计算，并分析比较（至少两种），确定（1）管程流体和壳程流体分别是那种流体（2）换热器的适宜型号，台数，组合方式（串联或并联）（3）比较不同方案的优劣-18-工艺计算本题为两流体均不发生相变的传热过程，因水的对流传热系数一般较大，且易结垢，故选择冷却水走换热器的管程，己烷走壳程。方案一（1）计算和初选换热器的规格计算热负荷和己烷流量计算两流体的平均温度差。暂按单壳程、多管程进行计算。逆流时平均温度差为由图4-19查得：所以：初选换热器规格

3、根据流体的情况，假设故由于-18-，无须考虑热补偿。据此可由换热器系列标准选定管壳式换热器。有关参数如下表:壳径/mm600管子尺寸/mm25×2.5公称压强/MPa2.50管长/m6公称面积/108管子总数232管程数2管子排列方式正方形斜45°实际传热面积：若选择该型号换热器，则要求过程的总传热系数为：（1）核算压强降管程压强降：其中=1.5=4管程流通面积：设管壁粗糙度ε=0.1mm,,查λ-Re关系图得：λ=0.034，所以-18-则壳程压强降其中Fs=1.15，Ns=1，管子为正方形斜转45°排列，F=0.4。-18-计算表明

4、，管程和壳程压强降都能满足题设的要求。（1）核算总传热系数管程对流传热系数壳程对流传热系数取换热器列管之中心距t=32mm。则流体通过管间最大截面积为-18-壳层中己烷被冷却，取所以污垢热阻参考任务书，管内、外侧污垢热阻分别取为总传热系数管壁热阻可忽略时，总传热系数为方案二（一）计算和初选换热器的规格计算热负荷和有机液流量-18-计算两流体的平均温度差。暂按单壳程、多管程进行计算。逆流时平均温度差为由图4-19查得：所以：初选换热器规格根据流体的情况，假设故由于，无须考虑热补偿。据此可由换热器系列标准选定型浮头式型换热器。有关参数如下表

5、:壳径/mm600管子尺寸/mm192公称压强/MPa2.50管长/m6公称面积/114管子总数324管程数2管子排列方式正方形斜45°-18-实际传热面积：若选择该型号换热器，则要求过程的总传热系数为：（二）核算压强降管程压强降：其中=1.5=4管程流通面积：设管壁粗糙度ε=0.1mm,,查λ-Re关系图得：λ=0.036，所以则壳程压强降-18-其中Fs=1.15，Ns=1，管子为正方形斜转45°排列，F=0.4。计算表明，管程和壳程压强降都能满足题设的要求。（三）核算总传热系数管程对流传热系数-18-壳程对流传热系数取换热器列管之

6、中心距t=32mm。则流体通过管间最大截面积为壳层中己烷被冷却，取所以-18-污垢热阻参考任务书，管内、外侧污垢热阻分别取为总传热系数管壁热阻可忽略时，总传热系数为-18-计算结果汇总方案一方案二换热器型号G600Ⅱ-2.5-107.5F600Ⅱ-2.5-113.9换热器台数11壳径/mm600600公称压力/MPa2.502.50公称面积/107.5113.9管程数22管长/m66管子尺寸/mmΦ25×2.5Φ19×2.0中心排管数1821管子总数232324管子排列方法正方形斜转45°正方形斜转45°折流挡板间距/m0.30.3己烷

7、处理量/kg/h60416.6760416.67冷却水处理量/kg/h.09.09热负荷/W.45.45平均温差/19.4219.42管程压力降/Pa12051.987032.18壳程压力降/Pa13932.629691.97管程对流传热系数/4026.334316.64壳程对流传热系数/925.85826.64总传热系数/559.9526.04安全系数19.5318.98-18-分析与讨论第一种方案所选换热器为管壳式换热器，第二种方案选择为浮头式换热器，两种方案各自的优缺点如下：管壳式换热器优缺点：优点：（1）结构简单、紧凑（2）能承

8、受较高压力（3）造价低（4）管层清洗方便，便于维修缺点：（1）壳层不易清洗（2）壳层和管层浮头式换热器优缺点：优点：（1）管束可以抽出，以方便清洗管、壳程；　　（2）介质间温差不受限制；　　（3）可在高温、