化工原理课程设计--列管式换热器设计

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1、 课 程 设 计 课程名称课程名称 化工原理课程设计 题目名称题目名称 列管式换热器设计 专业班级专业班级 10 级食品科学与工程（1） 学生姓名学生姓名 学号学号 指导教师指导教师 二二 O 一二一二 年年 十二十二 月月 二十八二十八 日日 目录目录 1 1 化工原理课程设计任务书. （1） 2 概述与设计方案简介 （2） 3 确定设计方案 （6） 3.1 选择换热器的类型 （6） 3.2 管程安排 （6） 4 确定物性数据. （6） 5 估算传热面积. （7） 5.1 热流量 （7） 5.2 平均传热温差 （7） 5.3 传热面积. （7） 5.4 冷却水用量 （7） 6 工艺结构尺寸.

2、 （8） 6.2 管程数和传热管数 （8） 6.3 传热温差校平均正及壳程数. （8） 6.4 传热管排列和分程方法. （10） 6.5 壳体内径 （10） 6.6 折流挡板 （10） 6.7 其他附件 （10） 6.8 接管. （10） 7 换热器核算 （10） 7.1 热流量核算. （10） 7.2 壁温计算. （13） 7.3 换热器内流体的流动阻力. （13） 8 结构设计. （15） 9 参考文献 （16） 10 主要符号说明 （17） 1 设计任务与条件设计任务与条件 某生产过程中，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

3、收其中的可溶组分。已知混合 气体的流量为 6.310 4kg/h，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，出口温度为 39，试设计一台列管式换热器，完成该 生产任务。经查得混合气体在 85下有关物性数据： 密度1=90kg/m 3, 定压比热容 Cp1=3.297kJ/(kg*)； 热导率1=0.0279W/(m*)； 粘度1=1.510 -5pa*s。 循环水在 34 下的物性数据： 密度 1 =994.3 /m 3 定压比热容 1p c=4.174kJ/kg*K 热导率 1 =0.624w/m*K 粘度 1 =0.74210 -3Pa*s 2 设

4、计说明书设计说明书 概述与设计方案简介概述与设计方案简介 换热器的类型换热器的类型 列管式换热器又称为管壳式换热器，是最典型的间壁式换热器，历史悠久，占据 主导作用，主要有壳体、管束、管板、折流挡板和封头等组成。一种流体在关内 流动，其行程称为管程；另一种流体在管外流动，其行程称为壳程。管束的壁面 即为传热面。 其主要优点是单位体积所具有的传热面积大，传热效果好，结构坚固，可选用的 结构材料范围宽广，操作弹性大，因此在高温、高压和大型装置上多采用列管式 换热器。为提高壳程流体流速，往往在壳体内安装一定数目与管束相互垂直的折 流挡板。折流挡板不仅可防止流体短路、增加流体流速，还迫使流体按规定路径

5、 多次错流通过管束，使湍流程度大为增加。 列管式换热器中，由于两流体的温度不同，使管束和壳体的温度也不相同，因此 它们的热膨胀程度也有差别。若两流体温差较大（50以上）时，就可能由于热 应力而引起设备的变形，甚至弯曲或破裂，因此必须考虑这种热膨胀的影响。 2.12.1 换热器换热器 换热器是化工、石油、食品及其他许多工业部门的通用设备，在生产中占有 重要地位。由于生产规模、物料的性质、传热的要求等各不相同，故换热器的类 型也是多种多样。 按用途它可分为加热器、冷却器、冷凝器、蒸发器和再沸器等。根据冷、热 流体热量交换的原理和方式可分为三大类：混合式、蓄热式、间壁式。 间壁式换热器又称表面式换热

6、器或间接式换热器。在这类换热器中，冷、热 流体被固体壁面隔开，互不接触，热量从热流体穿过壁面传给冷流体。该类换热 器适用于冷、热流体不允许直接接触的场合。间壁式换热器的应用广泛，形式繁 多。将在后面做重点介绍。 直接接触式换热器又称混合式换热器。在此类换热器中，冷、热流体相互 接触，相互混合传递热量。该类换热器结构简单，传热效率高，适用于冷、热流 体允许直接接触和混合的场合。常见的设备有凉水塔、洗涤塔、文氏管及喷射冷 凝器等。 3 蓄热式换热器又称回流式换热器或蓄热器。 此类换热器是借助于热容量较大 的固体蓄热体，将热量由热流体传给冷流体。当蓄热体与热流体接触时，从热流 体处接受热量，蓄热体温度升高后，再与冷流体接触，将热量传给冷流体，蓄热 体温度下降，从而达到换热的目的。此类换热器结构简单，可耐高温，常用于高 温