化工原理换热器课程设计

列管式换热器的工艺设计和选用

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列管式换热器的工艺设计

任务书二

课 程 名 称 化工原理课程设计 专 业 化学工程与工艺 班 级 B 08化工2班 学 生 姓 名 学 号 指 导 教 师

设计起止时间：2010 年9月6日至2010 年 9月17 日

题 目 列管式换热器的工艺设计和选用

列管式换热器的工艺设计和选用

设计题目：列管式换热器的工艺设计和选用

一、 设计条件

4、某生产过程要求用冷却循环水将有机液体产品从120℃冷却至40℃，冷却循环水

的进口温度为30℃，出口温度为45℃。有机液体产品的流量为3.5×104kg/h，设计要求管程压降均不大于60kPa。试设计一台列管式换热器，完成该生产任务。

二、 设计说明书的内容

1、目录；

2、设计题目及原始数据（任务书）；

3、论述换热器总体结构（换热器型式、主要结构）的选择；

4、换热器加热过程有关计算（物料衡算、热量衡算、传热面积、换热器型号、壳体直径等）；

5、设计结果概要（主要设备尺寸、衡算结果等）； 6、主体设备设计计算及说明

列管式换热器的工艺设计和选用

目录

（一）确定设计方案 ................................................. 4 （二）确定物性数据 ................................................. 4 （三）计算总传热系数 ............................................... 4

1.热负荷的计算 ......................................................................................................... 4 2.平均传热温差 ......................................................................................................... 4 3.估K值................................................................................................................... 4 4.由K值估算传热面积.............................................................................................. 4 5.冷却水用量 ............................................................................................................ 4

（四）工艺结构尺寸 ................................................. 5

1.管径、管长、管数 .................................................................................................. 5 2.管子的排列方法 ..................................................................................................... 5 3.壳体内径的计算 ..................................................................................................... 5 4.折流板 ................................................................................................................... 5 5.计算壳程流通面积及流速 ....................................................................................... 5 6.计算实际传热面积 .................................................................................................. 6 7.传热温差报正系数的确定 ....................................................................................... 6 8.管程与壳程传热系数的确定 .................................................................................... 6 9.传热系数Ko的确定................................................................................................ 7 10、传热面积............................................................................................................ 8 11、附件................................................................................................................... 8 12、换热器流体流动阻力 .......................................................................................... 8

（五）结果概要...................................................... 9 （六）总结......................................................... 10 （七）参考文献..................................................... 11 （八）附录......................................................... 12

列管式换热器的工艺设计和选用

（一）确定设计方案

1、选择换热器类型

两流体的温度变化情况：

热流体进口温度为120，出口温度为40 冷流体进口温度为30，出口温度为45

从两流体的温度来看，估计换热器的管壁温度和壳体壁温之差不会很大，因此初步确定选用固定管板式换热器 2、流径安排

由于循环水较易结垢，为便于水垢清洗，应使循环水走管程，有机液体走壳程。

（二）确定物性数据

（三）估算传热面积

1.热负荷的计算

Q qm1cp1(T1 T2) 10

3

(120 40) 3.26 10

6

2.平均传热温差

tm

'

t1 t2ln t1 t2

(120 45) (40 30)

ln

120 4540 30

32.26 C

3.估K值 K估 800Wm k）

2

4.由K值估算传热面积

A估

=A

QoK估 tm

3260000800 32.26

126.32m

2

5.冷却水用量

列管式换热器的工艺设计和选用

qmi

Qocpi ti

32600004.1790 10(45 20)

3

187000kg/h

Vi

i

12708.4683600 995.78

3.54509 10

3

m

3

s

（四）工艺结构尺寸

1.管径、管长、管数

2.管径选择 选用 25 2.5mm传热管（碳钢），管长l=6m 计算管数

ns

qm

dl

187000

0.025 6

281

qm

3600 994估算馆内流速 取管内流速u估 =0.57m/s>0.5

2

d n4

故可按单管程设计

3.确定管子在管板上的排列方法式 确定排列方法 采用正三角形排列 管子与管板采用焊接结构。

do 1.2 5 25mm3计算管心距 a 1.25 2

4.壳体内径的计算 取管板利用率为η=0.8 则壳体内径

D 1.052圆整 ○5.折流板

1圆缺高度的计算 H 25%Di 0.2 5○

2折流板间距 h 300mm ○

3折流板数量 Nb l 12○

h

0.3

1

6

D=650m m

1.05 32

629.71m

2

3 25

8m1m .2

5.计算壳程流通面积及流速 1计算流通面积 ○

列管式换热器的工艺设计和选用

nc 9.52 10

Ao h(D ncdo) 0.3(0.325 10 0.025) 0.0225(m)

2

2计算壳程流体流速 uo ○

6.计算实际传热面积

A实 N dol 10.05m

2

vAo

2 10