列管式换热器设计说明书 - 图文(3)

区，借助于管箱内的隔板分成进出口两室。此种换热器完全消除了热应力，结构比浮头式简单，但管程不易清洗。化工生产中强腐蚀性流体的换热，需采用陶瓷、玻璃、聚四氟乙烯、石墨等非金属材料制作管壳式换热器。这类换热器的换热性能较差，只用于压力低、振动小、温度较低的场合。

进行换热的冷热两流体，按以下原则选择流道：①不洁净和易结垢流体宜走管程，因管内清洗较方便；②腐蚀性流体宜走管程，以免管束与壳体同时受腐蚀；③压力高的流体宜走管程，以免壳体承受压力；④饱和蒸汽宜走壳程，因蒸汽冷凝传热分系数与流速无关,且冷凝液容易排出；⑤若两流体温度差较大,选用固定管板式换热器时，宜使传热分系数大的流体走壳程，以减小热应力。 当管壁两侧传热分系数相差很大时（如粘度小的液体与气体间的换热），应设法减小传热分系数低的一侧的热阻。如果管外传热分系数小，可采用外螺纹管（低翅片管），以增大管外一侧的传热面积和流体湍动，减小热阻。如果管内传热分系数小，可在管内设置麻花铁，螺旋圈等添加物，以增强管内扰动，强化换热，当然这时流体的流动阻力也将增大。

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2化工原理课程设计任务书

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220301kgh，压力为6.9MPa，循环冷却水的压力为0.4MPa，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。

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3、确定设计方案{ TC \确定设计方案\} 3.1选择换热器的类型

两流体温的变化情况：热流体进口温度110℃ 出口温度60℃；冷流体进口温度29℃，出口温度为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。

3.2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降，所以从总体考虑，应使循环水走管程，混和气体走壳程。

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4、确定物性数据{ TC \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=

110?60 =85℃ 239?29?34℃ 2管程流体的定性温度为

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辜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（见文献[1]）： 密度

t=

?1?90kg/m3

定压比热容 cp1=3.297kj/kg?℃

热导率

?1=0.0279w/m?℃

-5

粘度 ?1=1.5×10Pa?s

循环水在34℃ 下的物性数据：

?1=994.3

密度

㎏/m3

定压比热容 cp1=4.174kJ/kg?K 热导率 ?1=0.624w/m?K

粘度 ?1=0.742×10

10

-3

Pa?s

5、估算传热面积{ TC \估算传热面积\}

5.1热流量{ TC \热流量\}

Q1=m1cp1?t1

=222400×3.297×(110-60)=2.93×107kJ/h =10558.840kw

5.2平均传热温差{ TC \平均传热温差\}

先按照纯逆流计算，得

?tm=

(110?39)?(60?29)?48.3K110?39ln60?29

5.3传热面积{ TC \传热面积\}

由于壳程气体的压力较高，故可选取较大的K值。假设K=320W/(㎡k)则估算的传热面积为

Ap=

Q110558840??683.15m2 K?tm320?48.3 5.4冷却水用量

{

TC

Q1cpi?ti\冷却水用量\\\f C \\l \

}

m=

10558840=4.174?103?10?253.0kg/s?910681.0kg/h

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