课程设计---列管式换热器的设计

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1、 课程设计说明书课程设计说明书 项目类别：项目类别： 化工原理课程设计 题题 目：目： 列管式换热器的设计列管式换热器的设计 目录 一 设计任务和设计条件，确定设计方案. 3 1.1 选择换热器的类型 3 1.2 管程安排 . 3 二. 确定物性数据 4 三. 计算总传热系数 5 3.1 热流量. 5 3.2 平均传热温差. 5 3.3 冷却水用量. 5 3.4 壳程数的确定. 5 四. 计算壳程的传热系数和传热面积 6 4.1 壳程传热系数. 6 4.2 确定污垢热阻. 7 4.3 总传热系数. 7 4.4 计算传热面积. 7 五. 工艺结构尺寸 8 5.1 管径和管内流速. 8 5.2 管

2、程数和传热管数. 8 5.3 传热管排列和分程方法. 8 5.4 壳体内径. 9 5.5 折流板. 9 5.6 接管. 9 六计算管程的对流传热系数. 10 七壳程矫正和欲度计算. 10 7.1 壳程流体流通截面积 10 7.2 确定污垢热阻 11 7.3 总传热系数 K . 12 八.计算压强降 12 8.1 计算管程压强降 12 8.2 计算课程压降强 . 13 九 换热器的部分结构图 14 9.1 管子在管板上的排列 14 9.2 壳体图 15 9.3 换热器主要结构尺寸和计算结果见下表： . 17 十 设计心得： 18 十一 参考文献： 18 一一 设计任务和设计条件，确定设计方案设计

3、任务和设计条件，确定设计方案 某生产过程的流程，用自来水将煤油从 140冷却至 40，而水从入口温度 30到出口温度为 40。 已知煤油的流量为 19.810 4 吨/年， 压力不大于 105Pa , 每年按 330 天计，每天 24h连续运行。试设计一台列管式换热器，完成该生产任 务。 1.1 1.1 选择换热器的类型选择换热器的类型 两流体温的变化情况：热流体进口温度140 出口温度40；冷流体进口温度 30，出口温度为40，该换热器用循环冷却水冷却。初步思考运用固定管板式 的 两端管板和壳体制成一体。因此它具有结构简单和成本低的优点。但是壳程清洗 和检修困难，壳程流体必须是洁净而不易结垢

4、的物料。当两流体的温差较大时， 应考虑热补偿。即在外壳的适当部位焊上一个补偿圈，当外壳和管束热膨胀不同 时，补偿圈发生弹性变形（拉伸或压缩） ，以适应外壳和管束不同的热膨胀程度。 这种补偿方法简单。 1.2 1.2 管程安排管程安排 从两物流的操作压力看，且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，煤油走壳程。 二二. . 确定物性数据确定物性数据 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= 2 40140 =90 管程流体的定性温度为 t=35

5、2 4030 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，则应查取煤油的 有关物性数据。 煤油在 90下的物性数据如下（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 sPa .000715.0 1 循环水在 35 下的物性数据： 密度 i =994 /m3 定压比热容 pi c=4.174kJ/kg 热导率 i =0.626w/m 粘度 P a s i 0 0 0 7 2 8.0 三三. . 计算总传热系数计算总传热系数 3.13.1 热流

6、量热流量 Q1= 111 tcm p =19.810 4 2.22(140-40)=5.55106kj/h =1541.7kw 3.23.2 平均传热温差平均传热温差 先按照纯逆流计算，得 m t=1.39 3040 40140 ln )3040()40140( 1 2 1 21 t t n tt 3.33.3 冷却水用量冷却水用量 i= ipi tc Q 1 =hkg /132966 )3040(174.4 1055.5 6 3.43.4 壳程数壳程数的确定的确定 R=10 3040 40140 12 21 tt TT .0 P=1.0 40140 3040 TT tt 由 R、P 值查图 2-13a 得95.0 t 95.0 t 0.8,故可