1、實用標準文案大全中南大學化工原理課程設計說明書設計題目列管式換熱器的設計指導老師:孔江榕學院：化學化工學院專業班級:化工1202姓名：劉亮學號:1505120711設計日期:2014-9-17實用標準文案大全目錄一、概述.2二、設計題目及原始數據. .13三、 換熱 器 的 類 型 和 特點. .14四、論述本換熱流程結構的選擇和材料選擇. .15五、有關換熱器計算. .15六、設計結果一覽表. . .21七、后記. . .23八、參考資.24實用標準文案大全九、主要符號說明.25一、概述在不同溫度的流體間傳遞熱能的裝置稱為熱交換器，簡稱為換熱器。在換熱器中至少要有兩種溫度不同的流體，一種流體

2、溫度較高，放出熱量；另一種流體則溫度較低，吸收熱量。35%40%。隨著我國工業的不斷發展，對能源利用、開發和節約的要求不斷提高，因而對換熱器的要求也日益加強。換熱器的設計、制造、結構改進及傳熱機理的研究十分活躍，一 些新型高效換熱器相繼問世。隨著換熱器在工業生產中的地位和作用不同，換熱器的類型也多種多樣，不同類型的換熱器各有優缺點，性能各異。在換熱器設計中，首先應 根據工藝實用標準文案大全要求選擇適用的類型，然后計算換熱所需傳熱面積，并確定換熱 器的結構尺寸。換熱器按用途不同可分為加熱器、冷卻器、冷凝器、蒸發器、再沸器、深冷器、過熱器等。換熱器按傳熱方式的不同可分為：混合式、蓄熱式和間壁式。其

3、中間壁式 換熱器應用最廣泛，按照傳熱面的形狀和結構特點又可分為管殼式換熱器、 板面式換熱器和擴展表面式換熱器（板翅式、管翅式等），如表2-1所示表2-1傳熱器的結構分類類 型特點向*k管殼式列管式固定管板式剛性結構用于冊溫由小的情況（一般 v50C）,管間不能清洗帶膨脹節有一定的溫度補償能力，殼程只能承受低壓力浮頭式管內外均能承受高壓，可用于高溫高壓場合U型管式管內外均能承受高壓，管內清洗及檢修困難填料函式外填料函管間容易泄漏，不宜處理易揮發、易爆炸及壓力較局的介質內填料函苗封性能差，只能用于壓差較小的場合釜式雙套管式殼體上部有個蒸發空間用于再沸、蒸煮結構比較復雜，主要用于高溫高壓場合和固實用

4、標準文案大全定床反應器中套管式能逆流操作，用于傳熱面較小的冷卻器、冷凝器或預熱器螺旋管式沉浸式用于管內流體的冷卻、冷凝或管外流體的加熱噴淋式只用于管內流體的冷卻或冷凝板面式板式拆洗方便，傳熱面能調整，主要用于粘性較大的液體間換熱螺旋板式可進行嚴格的逆流操作，有白潔的作用，可用作回收低溫熱能平板式結構緊湊，拆洗方便，通 g 小、易堵，要求流體干凈板殼式板束類似于管束，可抽出清洗檢修，壓力不能太高混合式適用于允許換熱流體之間直接接觸畜熱式換熱過程分階段交替進行，適用于從高溫爐氣中回收熱能的場合完善的換熱器在設計或選型時應滿足以下各項基本要求（1）合理地實現所規定的工藝條件傳熱量、流體的熱力學參數（

5、溫度、壓力、流量、相態等）與物理化 學性質（密度、粘度、腐蝕性等）是工藝過程所規定的條件。設計者應根 據這些條件進行熱力學和流體力學的計算，經過反復比較，使所設計的換 熱器具有盡可能小的傳熱面積，實用標準文案大全在單位時間內傳遞盡可能多的熱量。其具 體做法如下。1增大傳熱系數？在綜合考慮流體阻力及不發生流體誘發振動的前提 下，盡量選擇高的流速。2提高平均溫差？對于無相變的流體，盡量采用接近逆流的傳熱方式 因為這樣不僅可提高平均溫差，還有助于減少結構中的溫差應力。在允許 的條件時，可提高熱流體的進口溫度或降低冷流體的進口溫度。3妥善布置傳熱面？例如在管殼式換熱器中，采用合適的管間距或排 列方式，

6、不僅可以加大單位空間內的傳熱面積，還可以改善流體的流動特 性。錯列管束的傳熱方式比并列管束的好。如果換熱器中的一側有相變， 另一側流體為氣相，可在氣相一側的傳熱面上加翅片以增大傳熱面積，更 有利于熱量的傳遞。(2)安全可靠換熱器是壓力容器，在進行強度、剛度、溫差應力以及疲勞壽命計算 時，應遵照我國鋼制石油化工壓力容器設計規定與鋼制管殼式換熱 器設計規定等有關規定與標準。這對保證設備的安全可靠起著重要的作 用。(3)有利于安裝、操作與維修直立設備的安裝費往往低于水平或傾斜的設備。 設備與部件應便于運 輸與裝拆，在廠房移動時不會受到樓梯、梁、柱的妨礙，根據需要可添置 氣、液排放口，檢查孔與敷設保溫

7、層。(4)經濟合理評價換熱器的最終指標是：在一定的時間內（通常為1年）固定費用實用標準文案大全（設備的購置費、安裝費等）與操作費（動力費、清洗費、維修費等）的 總和為最小。在設計或選型時，如果有幾種換熱器都能完成生產任務的需 要，這一指標尤為重要。動力消耗與流速的平方成正比，而流速的提高又有利于傳熱，因此存 在一最適宜的流速。傳熱面上垢層的產生和增厚，使傳熱系數不斷降低，傳熱量隨之而減 少，故有必要停止操作進行清洗。在清洗時不僅無法傳遞熱量，還要支付 清洗費，這部分費用必須從清洗后傳熱條件的改善得到補償，因此存在一 最適宜的運行周期。嚴格地講，如果孤立地僅從換熱器本身來進行經濟核算以確定適宜的

8、操作 條件與適宜的尺寸是不夠全面的，應以整個系統中全部設備為對象進行經 濟核算或設備的優化。但要解決這樣的問題難度很大，當影響換熱器的各 項因素改變后對整個系統的效益關系影響不大時，按照上述觀點單獨地對 換熱器進行經濟核算仍然是可行的。1.2換熱器的結構形式1.管殼式換熱器管殼式換熱器又稱列管式換熱器，是一種通用的標準換熱設備，它具有結 構簡單，堅固耐用，造價低廉，用材廣泛，清洗方便，適應性強等優點， 應用最為廣泛。管殼式換熱器根據結構特點分為以下幾種： 固定管板式換熱器固定管板式換熱器兩端的管板與殼體連在一起，這類換熱器結構簡單，價格低廉，但管外清洗困難，宜處理兩流體溫差小于50 C且殼方流

9、體較清潔及不易結垢的物料。帶有膨脹節的固定管板式換熱器，其膨脹節的彈性變形可減小溫差應力，實用標準文案大全這種補償方法適用于兩流體溫差小于70C且殼方流體壓強不高于600Kpa的 情況。浮頭式換熱器浮頭式換熱器的管板有一個不與外殼連接，該端被稱為浮頭，管束連同浮頭可以白由伸縮，而與外殼的膨脹無關。浮頭式換熱器的管束可以拉出， 便于清洗和檢修，適用于兩流體溫差較大的各種物料的換熱，應用極為普遍，但結構復雜，造價Wj。填料涵式換熱器填料涵式換熱器管束一端可以白由膨脹，與浮頭式換熱器相比，結構簡單，造價低，但殼程流體有外漏的可能性，因此殼程不能處理易燃，易爆的流 體。2.蛇管式換熱器蛇管式換熱器是管

10、式換熱器中結構最簡單，操作最方便的一種換熱設備，通常按照換熱方式不同，將蛇管式換熱器分為沉浸式和噴淋式兩類。3.套管式換熱器套管式換熱器是由兩種不同直徑的直管套在一起組成同心套管，其內 管用U型時管順次連接，外管與外管互相連接而成，其優點是結構簡單， 能耐高壓，傳熱面積可根據需要增減，適當地選擇管內、外徑，可使流體的流速增大，兩種流體呈逆流流動，有利于傳熱。此換熱器適用于高溫， 高壓及小流量流體間的換熱。1.3換熱器材質的選擇實用標準文案大全在進行換熱器設計時，換熱器各種零、部件的材料，應根據設備的操作壓 力、操作溫度。流體的腐蝕性能以及對材料的制造工藝性能等的要求來選 取。當然，最后還要考慮

11、材料的經濟合理性。一般為了滿足設備的操作壓 力和操作溫度，即從設備的強度或剛度的角度來考慮，是比較容易達到的， 但材料的耐腐蝕性能，有時往往成為一個復雜的問題。在這方面考慮不周，選材不妥，不僅會影響換熱器的使用壽命，而且也大大提高設備的成本。 至于材料的制造工藝性能，是與換熱器的具體結構有著密切關系。一般換熱器常用的材料，有碳鋼和不銹鋼。(1)碳鋼價格低，強度較高，對堿性介質的化學腐蝕比較穩定，很容易被酸腐 蝕，在無耐腐蝕性要求的環境中應用是合理的。如一般換熱器用的普通無 縫鋼管，其常用的材料為10號和20號碳鋼。(2)不銹鋼奧氏體系不銹鋼以1Crl8Ni9Ti為代表，它是標準的18-8奧氏體

12、不銹 鋼，有穩定的奧氏體組織，具有良好的耐腐蝕性和冷加工性能。正三角形排列結構緊湊；正方形排列便于機械清洗；同心圓排列用于小殼 徑換熱器，外圓管布管均勻，結構更為緊湊。我國換熱器系列中，固定管板式多采用正三角形排列；浮頭式則以正方形錯列排列居多，也有正三角 形排列。(2)管板管板的作用是將受熱管束連接在一起，并將管程和殼程的流體分隔開 來。實用標準文案大全管板與管子的連接可脹接或焊接。脹接法是利用脹管器將管子擴脹，產生 顯著的塑性變形，靠管子與管板間的擠壓力達到密封緊固的目的。脹接法 一般用在管子為碳素鋼，管板為碳素鋼或低合金鋼，設計壓力不超過4 MPa設計溫度不超過350C的場合。(3)封頭

13、和管箱封頭和管箱位于殼體兩端，其作用是控制及分配管程流體。1封頭 當殼體直徑較小時常采用封頭。接管和封頭可用法蘭或螺紋連接， 封頭與殼體之間用螺紋連接，以便卸下封頭，檢查和清洗管子。2管箱 換熱器管內流體進出口的空間稱為管箱 ，殼徑較大的換熱器大 多采用管箱結構。由于清洗、檢修管子時需拆下管箱，因此管箱結構應便 于裝拆。3分程隔板當需要的換熱面很大時，可采用多管程換熱器。對于多管程換 熱器，在管箱內應設分程隔板，將管束分為順次串接的若干組，各組管子 數目大致相等。這樣可提高介質流速，增強傳熱。管程多者可達16程，常用的有2、4、6程。在布置時應盡量使管程流體與殼程流體成逆流布置， 以增強傳熱，

14、同時應嚴防分程隔板的泄漏，以防止流體的短路。1.4管板式換熱器的優點(1)換熱效率Wj，熱損失小在最好的工況條件下， 換熱系數可以達到6000W/ m2K,在一般的工況條件下，換熱系數也可以在3000 4000 W/m2您右，是管殼式換熱器的35倍。設備本身不存在旁路，所 有通過設備的流體都能在板片波紋的作用下形成實用標準文案大全湍流，進行充分的換熱。完 成同一項換熱過程，板式換熱器的換熱面積僅為管殼式的1/ 3 1/ 4。(2)占地面積小重量輕除設備本身體積外，不需要預留額外的檢修和安裝空 間。換熱所用板片的厚度僅為0. 6 0. 8mm同樣的換熱效果，板式換 熱器比管殼式換熱器的占地面積和

15、重量要少五分之四。(3)污垢系數低流體在板片間劇烈翻騰形成湍流，優秀的板片設計避 免了死區的存在，使得雜質不易在通道中沉積堵塞，保證了良好的換熱效 果。(4)檢修、清洗方便換熱板片通過夾緊螺柱的夾緊力組裝在一起，當檢修、清 洗時，僅需松開夾緊螺柱即可卸下板片進行沖刷清洗。(5)產品適用面廣設備最高耐溫可達180 C,耐壓2. 0MPa ,特別 適應各種工藝過程中的加熱、冷卻、熱回收、冷凝以及單元設備食品消毒 等方面，在低品位熱能回收方面，具有明顯的經濟效益。各類材料的換 熱板片也可適應工況對腐蝕性的要求。當然板式換熱器也存在一定的缺點，比如工作壓力和工作溫度不是很高，限制了其在較為復雜工況中的

16、使用。同時由于板片通 道較小,也不適宜用于雜質較多，顆粒較大的介質。1.5列管式換熱器的結構介質流經傳熱管內的通道部分稱為管程。實用標準文案大全(1)換熱管布置和排列間距常用換熱管規格有巾19X2 mm 4)25X2 mm(1Crl8Ni9Ti)、4)25X2.5m謎鋼10)。小直徑的管子可以承受更大的壓力，而且管壁較??；同時， 對于相同的殼徑，可排列較多的管子，因此單位體積的傳熱面積更大，單 位傳熱面積的金屬耗量更少。換熱管管板上的排列方式有正方形直列、正 方形錯列、三角形直列、三角形錯列和同心圓排列。圖1-4換熱管在管板上的排列方式(A)正方形直列(B)正方形錯列(C)三角形直列(。三角形

17、錯列(E)同心圓排列正三角形排列結構緊湊；正方形排列便于機械清洗；同心圓排列用于小殼 徑換熱器，外圓管布管均勻，結構更為緊湊。我國換熱器系列中，固定管 板式多采用正三角形排列；浮頭式則以正方形錯列排列居多，也有正三角 形排列。(2)管板管板的作用是將受熱管束連接在一起，并將管程和殼程的流體分隔開 來。實用標準文案大全管板與管子的連接可脹接或焊接。脹接法是利用脹管器將管子擴脹，產生 顯著的塑性變形，靠管子與管板間的擠壓力達到密封緊固的目的。脹接法 一般用在管子為碳素鋼，管板為碳素鋼或低合金鋼，設計壓力不超過4 MPa設計溫度不超過350 C的場合。(3)封頭和管箱封頭和管箱位于殼體兩端，其作用是

18、控制及分配管程流體。1封頭 當殼體直徑較小時常采用封頭。接管和封頭可用法蘭或螺紋連接， 封頭與殼體之間用螺紋連接，以便卸下封頭，檢查和清洗管子。2管箱 換熱器管內流體進出口的空間稱為管箱 ，殼徑較大的換熱器大 多采用管箱結構。由于清洗、檢修管子時需拆下管箱，因此管箱結構應便 于裝拆。3分程隔板當需要的換熱面很大時，可采用多管程換熱器。對于多管程換 熱器，在管箱內應設分程隔板，將管束分為順次串接的若干組，各組管子 數目大致相等。這樣可提高介質流速，增強傳熱。管程多者可達16程， 常 用的有2、4、6程。在布置時應盡量使管程流體與殼程流體成逆流布置，以增強傳熱，同時應嚴防分程隔板的泄漏，以防止流體

19、的短路。1.6管板式換熱器的類型及工作原理板式換熱器按照組裝方式可以分為可拆式、焊接式、釬 焊式等形式；按照換熱板片的波紋可以分為人字波、平直波、球形波等形 式；按照密封墊可以分為粘結式和搭扣式。各種形式進行組合可以滿足不 同的工況需求，在使用中實用標準文案大全更有針對性。比如同樣是人字形波紋的板片還因采 用粘結式還是搭扣式密封墊而有所不同，采用搭扣式密封墊可以有效的 避免膠水中可能含有的氯離子對板片的腐蝕，并且設備拆裝更加方便。又 如焊接式板式換熱器的耐溫耐壓明顯好于可拆式板式換熱器，可以達到250C、2. 5MPa。因此同樣是板式換熱器，因其形式的多樣性，可以 應用于較為廣泛的領域，在大多

20、數熱交換工藝過程都可以使用。雖然板式換熱器有多種形式，但其工作原理大致相同。板式換熱器主 要是通過外力將換熱板片夾緊組裝在一起，介質通過換熱板片上的通孔 在板片表面進行流動，在板片波紋的作用下形成激烈的湍流，猶如用筷 子攪動杯中的熱水，加大了換熱的面積。冷熱介質分別在換熱板片的兩側 流動,湍流形成的大量換熱面與板片接觸，通過板片來進行充分的熱傳遞 達到最終的換熱效果。冷熱介質的隔離主要通過密封墊的分割 ，或者通過 大量的焊縫來保證，在換熱板片不開裂穿孔的情況下，冷熱介質不會發 生混淆。1.7確定設計方案1選擇換熱器的類型兩流體溫的變化情況：熱流體進口溫度140C出口溫度40C;冷流體進口 溫度

21、30C,出口溫度為40C，該換熱器用循環冷卻水冷卻，冬季操作時， 其進口溫度會降低，考慮到這一因素，估計該換熱器的管壁溫度和殼體溫 度之差較大，因此初步確定選用列管式換熱器。2管程安排實用標準文案大全從兩物流的操作壓力看，應使煤油走管程，循環冷卻水走殼程。但 由于循環冷卻水較易結垢，若其流速太低，將會加快污垢增長速度，使換 熱器的熱流量下賤，所以從總體考慮，應使循環水走管程，煤油走殼程。二、設計題目：列管式換熱器的設計(_)設計任務及操作條件：1.處理能力：(12.8 x 104)噸/年煤油2.設備型式：浮頭式換熱器3.操作條件：(1)煤油入口溫度140C,出口溫度40C;(2)冷卻介質循環水

22、，入口溫度25C,出口溫度40C;(3)允許壓強降不大于105Pa;(4)煤油定性溫度下的物性數據：密度為825kg/m3;粘度為：7.5 x 10-4Pa.S;比熱容為：2.22kJ/ (kg. C)；導熱系數為：0.14W/ (m. C)3水定性溫度下的物性數據：密度為994kg/m;粘度為：7.27 x 10-4Pa.S;比熱容為：4.187kJ/ (kg. C)；導熱系數為:0.626W/ (m. C)(5)每年按330天計，每天24小時連續運行。實用標準文案大全三、換熱器類型：浮頭式換熱器換熱器特點：兩端管板中只有一端與殼體固定，另一端可相對殼體 白由移動，稱為浮頭。浮頭由浮頭管板、

23、鉤圈和浮頭端蓋組成，是可拆連 接，管束可從殼體內抽出。管束與殼體的熱變形互不約束，因而不會主生 熱應力。四、論述本換熱流程結構的選擇和材料選擇。1、 選擇換熱器的類型：兩流體溫度變化情況：煤油進口溫度為140C,出口溫度40C,冷流體進 口溫度25C,出口溫度40C;設煤油壓力為0.3M2,冷卻水壓力為0.4M2該換熱器用循環冷卻水冷卻，冬季操作時，其進口溫度會降低，考慮到這 一因素，估計該換熱器的管壁溫和殼體壁溫之差較大，因此初步確定選用 浮頭式換熱器。2、 流程安排：由于循環冷卻水較易結垢，為便于水垢清洗，應使循環水走管程，煤油走 殼程。選用巾25X 2.5的碳鋼管(換熱管標準：GB816

24、3。實用標準文案大全五、有關換熱器計算% =.七.“=0.785 44.35.168 C1.3傳熱面積假設K=300W/（m K）,則估算面積為:AP=Q/(K X 1m)=9.97 x105/(300 X 35.168)=95(m2)1.4冷卻水用量qm,c=-1、估算傳熱面積1.1熱流量12.8 104103m=330 24= 1.6161 104(kg/h )Gb=mcpA10=1.6161 x104x 2.22 x103x (140-40)/(140-40)=9.97 x105W1.2平均傳熱溫差Ai 12- 11/。廠、tm =- =44.8( C )In21112-1140 -25

25、P 7.67T2-丁1140-25-丁2140-40R -6.6712 T 40-25 R21(P _ _1一R -1，1-P、乂In (-) / In1- RP(2/P) -1 - R . R211 = 0.785：(2/P) _1-R_JR2+1_9.97 105Q0實用標準文案大全,cp *4.187 103(40-25)2、工藝結構尺寸2.1管徑和管內流速選用4）25X 2.5較高級冷拔傳熱管（碳鋼10）,取管內流速Ui= 1.5m/s 2.2管程數和傳熱管數依據傳熱管內徑和流速確定單程傳熱管數ns= * 104（根） di山4按單程管計算，所需的傳熱管長度為：,AP95L = =-=

26、6（ m二d0ns3.14 0.025 208按單管程設計，傳熱管過長，宜采用多管程結構，根據本設計實際情況，采用非標準設計，現取傳熱管長為l=3m,則該換熱器的管程數為：N=L/l=2 ;傳熱管總根數：NT=104X 2=208（根）2.3平均傳熱溫差校正及殼程數：由于平均傳熱溫差校正系數約等于0.8 ,同時殼程流體流量較大，故取單殼 程合適。2.4傳熱管排列和分程方法管子排列方法為正方形斜轉45。（見化工過程及設備課程設計書本圖3-13）取管心距t=1.25d,貝U t=1.25 X 25=31.25 32（mm）隔板中心到離其最近一排管中心距離S=t/2+6=32/2+6=22 （mm。

27、各程相鄰的管心距為44mm管束的分程方法，每程各有傳熱管104根，其前后箱中隔板設置和介質的流通順序按化工過程及設備課程設計書本圖3-14選取。2.5殼體內徑采用多管程結構，取管板利用率門=0.8，貝說體內徑為D=1.05t/NL=1.0 3Z/324=600(mm),0.82.6折流板采用弓形折流板，取弓形折流板圓缺高度為殼體內徑的25%，則切去的圓 缺高度為h = 0.25 X 700=175 （ mm。折流板間距B=0.3D，貝U B=0.3 X 700=210mm實用標準文案大全折流板數NB=傳熱管長/折流板間距-1=6/0.15-1 Q39（塊），折流板圓缺面水 平裝配見化工過程及設

28、備課程設計書本圖3-15。2.7其他附件拉桿數量與直徑按化工過程及設備課程設計書本圖表3-9選取，本換熱器 傳熱管外徑為25m成其拉桿直徑為。16,拉桿數為6個。殼程入口處，應 設置防沖擋板。2.8接管殼程流體進出口接管：取接管內氣體流速為u1 = 10m/s,則接管內徑為圓整后可取管內徑為300mm管程流體進出口接管：取接管內液體流速u2=2.5m/s,則接管內徑為圓整后去管內徑為360mm3.換熱器核算3.1熱流量核算0.143.1.1殼程表面傳熱系數，用克恩法計算：h=0.36土Re0.55Pr13蘭dewj當量直徑，由排列得：2：二24（t2-二d。）de=-4=0.027md0殼程流

29、通截面積：S0=BD（1-勺）=0.15X0.6（1-0025）=0.028 （m2）t0.032殼程流體流速及其雷諾數分別為：3.1.2管內表面傳熱系數:0.80.4i=0.023 Re Rrdih16161U0=0.28(m/s)0.0197Re0=0.0270.28 825=87230.000715普朗特數：Pr=m* =11.34；粘度校正：仁)wh0=0.36x0140 x87230.55x11313x0.95=585W/(nb K)0.1400.0270.14I= 0.95實用標準文案大全管程流體流通截面積：S=0.785 X 0.022x 324/2=0.051 (n2)管程流體

30、流速及其雷諾數分別為：ui=5.7104/(360994)=0.488 (m/s)0.0327Re=0.02 0.488 994=13344(湍流)0.000727普朗特數：Pr=4.187 103727 10、4.860.626hi=0.023X0626勺33440七4.860.4=2705W/(m2- K)0.023.1.3污垢熱阻和管壁熱阻查有關文獻知可?。汗芡鈧任酃笩嶙鑂0=0.00017 m2- K/W管內側污垢熱阻Ri=0.00034 m2- K/W管壁熱阻查有關文獻知碳鋼在該條件下的熱導率為50W/；m K。故R=0.0025/50=0.00005 (mb KIW3.1.4計算傳

31、熱系數KC：=361w/ (m C)計算傳熱面積Ac：A：=Q/(Kx Atm)=997 x 103/ (361X 35.168) =78.5 (m2)該換熱器的實際傳熱面積A:2、Axd0勺xNT=3.14 x 0.025 x (6-0.1 ) x 208=96 (m)3.1.5安全系數為361一300婦00%=20.3%3003.2壁溫核算因管壁很薄，且管壁熱阻很小，故管壁溫度可按式（KC=0.0253782 0.0200.000340.0250.0200.02502705 0.02000.0001715853-42）計算。由于該實用標準文案大全換熱器用循環水冷卻，冬季操作時，循環水的進口

32、溫度將會降低。為確保 可靠，取循環冷卻水進口溫度為16C,出口溫度為40C計算傳熱管壁溫 另外，由于傳熱管內側污垢熱阻較大，會使傳熱管壁溫升高，降低了殼程 和傳熱管壁溫之差。但在操作初期，污垢熱阻較小，殼體和傳熱管壁溫差 肯能較大。計算中，應按最不利的操作條件考慮，因此， 為零計算傳熱管壁溫。于是有Tmhcm lw=-1. 1hc兒式中液體的平均溫度tm=和氣體的平均溫度分別按式( 計算為tm=0.4 X 40+0.6 X 16=25.6 ( C)T m=0.5 (140+40)hc=hi=5833W/ (m2- K)hh=h0=806.6W/ (m2- K)傳熱管平均壁溫+5833 806.

33、6殼體壁溫，可近似取為殼程流體的平均溫度，即T=90C。殼體壁溫和傳熱管壁溫之差為 t=90-32.5=57.5 ( C) 50C該溫差較大，故需設溫度補償裝置。因此，需選用浮頭式換熱器較為適宜。3.3換熱器內流體的流動阻力3.3.1管程流體阻力計算公式如下： Pt=(A Fl+AR) NbNFs；隗=1, N=2, FS=1.4;日土上色。由Re=13344di2傳熱管相對粗糙度0.1mm查莫狄圖得 扁=0.035，流速u=0.488m/s, p=994kg/m3,故。宓漢直/心4甌=1243 (Fa);0.022 *4=3x94=355 (Fl)2 2 Ft= (1243+35身X2X 1

34、.4=4474.4 (Fa)105Fa管程流體阻力在允許范圍之內。3.3.2殼程阻力公式有：PS=(A P0+A R )FSNS其中FS=1.15 ; N=1 ; R= Ff0NTc(NB+1)r 2：U0-0.2280.5 4 4W)/10.5-,乂r0.4,f05X 60000.688, NTC-|.| INTl.l X 324 19.8取兩側污垢熱阻3-44)和式(3-45)=90 (C)90583325.6at=-1- =33.4 ( C)實用標準文案大全2NB-27,u(按流通面積SB(D- NTcd。)計算)0.2m/s則流體流經管束的阻力：P00.5 X 0.688X19.8 X

35、 (27+1) X 825X 0.22/23146.77 (Pa)流體流過折流板缺口的阻力._ _ . :2 Pi-NB(3.5-2B/D )胃，其中B0.21m, D0.7m;故 R27X (3.5-2 X 0.21/0.7 ) X 825X 0.22/21291.95 (P0,則總阻力： PS3146.77+1291.954438.72 (0) 105Pa。故殼程流體的阻力也適宜。六、設計結果設計一覽表換熱器主要結構尺寸和計算結果見下表參數管 程殼 程進/出溫度/ c25/40140/40壓力/ MPa0.40.3定性溫度/C32.590密度/ (kg/m3)994825實用標準文案大全物

36、定壓比熱容/(kJ/(kg - K)4.1872.22性粘度/ (Pas)0.0007270.000715熱導率/(m Qw/0.6260.140普朗特數4.8611.3設形式浮頭式臺數1備殼體內徑/mm600殼程數1結管徑/mm4)25 X 2.5管心距/mm32構參管長/mm6000管子排列正方形斜轉45數管數目/根208折流板數/個39傳熱面積/m296折流板間距/mm150管程數2材質碳鋼主要計算結果砰殼程流速/(m/s)0.4880.28表面傳熱系數/w/( m 加2705585污垢阻力/，.2_一(w/m - K)0.000340.00017傳熱系數/w/( m K)：361實用標

37、準文案大全安全系數/%20.3七、后記本次持續了兩周的化工原理課程設計是對列管式換熱器的設計，列管式換熱器設計是綜合性的專業設計。通過本次練習，我們鞏固和深化之前所學的理論知識，增強了獨 立分析和解決工程實際問題的能力，也讓我們對自己學的知識有了一個工程上的概念。 本次實習最重要的收獲就是知道了工程設計與應用的步驟及考慮問題的方法。同時，綜 合設計也提高了識圖、制圖和使用相關工程技術資料的能力。而且經過本次設計說明書 的書寫，我們更加認識到說明書規范化格式的重要性， 同樣在排版能力上有了很大提高。本設計所需要的換熱器用循環冷卻水冷卻，冬季操作時進口溫度會降低，考慮這一 因素，估計該換熱器的管壁溫和殼體壁溫之差較大， 故本次設計確定選用浮頭式換熱器。實用標準文案大全易析出結晶、