1、热工原理课程设计 1 一一设计任务和设计条件设计任务和设计条件 某生产过程的流程如图所示， 反应器的混合气体经与进料物流患热后， 用循环冷却 水将其从 90进一步冷却至 30之后，进入吸收塔吸收其中的可溶组分。循环水的入 口温度为 30，出口温度为 50 ，试设计一台列管式换热器，完成该生产任务。 物性特征： 煤油在 60下的有关物性数据如下（来自生产中的实测值） ： 密度 3 1 /825mkg 定压比热容 1p c=2.22kj/kg 热导率 1 =0.14w/m 粘度 Pas 4 1 1066.8 循环水在 40 下的物性数据： 密度 1 =992.2 /m3 定压比热容 1p c=4.
2、174kj/kg 热导率 1 =0.64w/m 粘度 Pas 3 1 10653.0 二二 确定设计方案确定设计方案 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 90 出口温度 30；冷流体进口温度 30， 出口温度为 50，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，所以 从总体考虑，应使循环水走管程，混和气体
3、走壳程。 三三 确定物性数据确定物性数据 1 定性温度：对于一般气体和水等低黏度流体，其定性温度可取煤油进出 口温度的平均值。故壳程煤油的定性温度为 T= 2 3090 =60 热工原理课程设计 2 管程流体的定性温度为 t=40 2 5030 2 物性数据 根据定性温度，分别查取壳程和管程流体的有关物性数据。对煤油来说，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煤油的物性数据。 煤油在 60下的有关物性数据如下（来自生产中的实测值） ： 密度 3 1 /825mkg 定压比热容 1p c=2.22kj/kg 热导率 1 =
4、0.14w/m 粘度 1 =8.6610 -4Pas 循环水在 40 下的物性数据： 密度 1 =992.2 /m3 定压比热容 1p c=4.174kj/kg 热导率 1 =0.64w/m 粘度 1 =0.65310 -3Pas 四四 估算传热面积估算传热面积 1 热流量 Q1= 111 tcm p =18939.42.22(90-30)/3.4 =700757.43kw 2.平均传热温差 先按照纯逆流计算，得 m t=K41.336.48 3050 3090 ln )3050()3090( 热工原理课程设计 3 3.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=320
5、W/( k)则估算的传热面积为 Ap= 2 3 1 14.60 41.36320 1066.43.700757 m tK Q m 4.冷却水用量 m= ipi tc Q 1 =hkgskg/30204/39.8 2010174.4 1043.700757 3 3 五五 工艺结构尺寸工艺结构尺寸 1管径和管内流速 选用252.5 较高级冷拔传热 管（碳钢） ，取管内流 速u1=1m/s。 2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 下 Ns=27 102.0785.0 )2.9923600/(43.700757 4 2 2 ud V i 按单程管计算，所需的传热管长度为 L=m nd A so p 29 27025.014.3 14.60 按单程管设计，传热管过长，宜采用多管程结构。根据本设计实际情况，采用非标 设计，现取传热管长 l=6m，则该换热器的管程数为 Np=5 6 29 l L 传热管总根数 Nt=295=145 3.平均传热温差校正及壳程数 平均温差校正系数按式（3-13a）和式（3-13b） 有 R=5 3050 3090 P=33.0 3090 3050 热工原理课程设计 4 按单壳程，双管程结构，查图 3-9 得 9.0 t 平均传热温差 77.2341.630.9 塑mt
