《化工原理课程设计用水冷却25甘油的列管式换热器设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《化工原理课程设计用水冷却25甘油的列管式换热器设计（12页珍藏版）》请在装配图网上搜索。
1、列管式换热器设计任务书目录一、设计题目- 1二、设计条件- 1三、相关物性数据- 1四、设备形式- 2五、流动空间安排及流向的选择- - 2六、设计计算- 31.热力设计- 32.初选换热器规格- 43.总传热系数的核算 - 44.污垢热阻- 65.计算总传热系数- 66.传热面积裕度- 67.壁温计算- 68.核算压强降- 7七、辅助设备的计算及选型- 9八、设计结果一览表- 11九、附录- 12任务书1、 设计题目 用水冷却25%甘油的列管式换热器设计二、设计条件1. 甘油处理量：进口温度：出口温度：压强降：2. 冷却水进口温度：出口温度：压强降：三、相关物性数据1.计算定性温度壳程甘油定
2、性温度：管程循环水定性温度：2.根据定性温度查询相关物性数据如下：（1）甘油70下的物性数据：密度：定压比热容：热导率：粘度：（2）循环冷却水在25下的物性数据：密度：定压比热容：热导率：粘度：循环冷却水在下的比热容：根据，其中是水溶液的比热，为无水甘油的比热，为水的比热，为溶液中甘油的质量分数，则25%甘油的定压比热容为：3.每年按356天计，每天24小时连续运行。四、设备形式浮头式换热器管束膨胀不受壳体约束，所以壳体与管束之间不会由于膨胀量的不同而产生热应力。而且在清洗和检修时，仅需将管束从壳体中抽出即可，所以能适用于管壳壁间温差较大，或易于腐蚀和易于结垢的场合。由于该过程温差较大，所以综
3、合各个换热器的特点，确定选用浮头式换热器。5、 流动空间安排及流向的选择因被冷却的流体走管间，可利用外壳向外的散热作用，以增强冷却效果。再加上甘油水溶液属于粘度较大的液体，在有折流挡板的壳程流动时，由于流速和流向的不断改变，在低Re（Re100）下即可达到湍流，可以提高对流传热系数。另一方面，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，25%甘油走壳程，循环冷却水走管程。当冷、热流体的进出口温度相同时，逆流操作的平均推动力大于并流，因而传递同样的热流体，所需的传热面积较小。逆流操作时，冷却介质温升可选择得较大因而冷却介质用量可以较小。显然在
4、一般情况下，逆流操作总是优于并流。故在此过程中采用逆流 。_.等.测定皂角甘油中油脂含量的快速方法J.日用化学工业译丛.1998,4(1):40-40六、设计计算1、热力设计（1）传热速率（热负荷）Q已知液体的质量流量，传热的冷、热流体均没有相变化，且忽略热损失，则：（2） 冷却水用量（3）平均温度差暂按单壳程、多管程，且纯逆流计算，此时：平均传热温差校正系数： 因R与P存在，按单壳程双管程结构，查有关图表判断流动形式。以代替，代替,查同一图线得。由于，故应选用逆流传热。 表1 对数平均温差校正系数 2. 初选换热器规格根据25%甘油的粘度，参照管壳式换热器用作冷却器时，可以将25%甘油看做中
5、有机物，根据教材P64的表2-6可知，其传热系数K的大致范围290698，所以初取，估算传热面积：据此，由换热器系列标准中选定换热器，有关参数见下表：壳径D(mm)900管子尺寸(mm)管长L(m)6管程数1管子排列方法正方形45排列管子总数472中心排管数17管程流通面积（）0.07413.总传热系数的核算管程传热系数：水的质量流速：管程流通截面积：循环水流速：，则：故该流动属于圆直管内湍流，根据流体无相变时的对流体传热系数表，有_陈敏恒，丛德滋，方图南，齐明斋：化工原理（上册）第三版，化学工业出版社2013年版，第299页及203页。马江权，冷一欣：化工原理课程设计第二版，中国石化出版社2
6、014年版，第65页。壳程传热系数 管心距由板间距一般为壳体内径的0.21.0倍，则选择板间距为450mm，流体通过的横截面面积为：流速：因为采用正方形45排列，管间距为50mm时，管群的当量直径：壳程中甘油被冷却，则4. 污垢热阻查阅资料得管侧、壳侧的污垢热阻分别取： 不锈钢管：5. 计算总传热系数故：6. 传热面积裕度计算传热面积S为根据管子数量为n=472根，则该换热器的实际传热面积：该换热器的面积裕度为为保证换热器操作的可靠性，一般使换热器的面积裕度大于1525。现在该换热器有21.1的面积裕度，在1525范围，传热面积裕度合适，该换热器能够完成生产任务。7. 壁温计算为检验所选换热器
7、的型式是否合适，是否需要加设温度补偿装置等，所以要进行壁温计算。_马江权，冷一欣：化工原理课程设计第二版，中国石化出版社2014年版，第66页，表2-9（1）换热管壁温已知 ，由可得：（2） 管体壁温壳体壁温的计算方法与传热管壁温的计算方法类似。已知 根据，解得：这里由于传热条件使壳体壁温接近于热流体温度，所以壳体壁温可取壳程流体的温度。且壳体壁温与传热管壁温之差为：该温差小于50，故不需设置温差补偿装置。8. 核算压强降（1）管程压力降多管程列管换热器，管程压力降，为直管中摩擦阻力引起的压力降，计算如下：，其中，已求得，设，查莫狄图得摩擦阻力系数，故：弯管阻力引起的压力降：为结垢校正系数，无
8、因次，的换热管取1.4为串联的壳程数，为管程数，设计，综上，管程流体压强在规定范围内。（2） 壳程压力降用Esso法计算，根据公式 其中，由于循环水是液体，则 管子正方形45排列， 取隔板间距450mm，则折流板数目为：壳程流通面积： 符合公式要求。 因此壳程流体阻力在允许范围之内。7、 辅助设备的计算及选型1、管箱因为该换热器为固定板式换热器，故采用固定式官箱，造价便宜。2、封头因为DN400mm，所以采用圆形封头。3、折流板折流板采用缺25%的弓形折流板。 h = 0.25900 = 225mm 取隔板间距B=450mm，则折流板数目4、接管（1）管程流体进出口接管：取接管内冷却水流速=4
9、.0m/s，则接管内径为 （2）壳程流体进出口接管：取接管内甘油流速=2.0m/s，则接管内径为 查取手册-GB/T8163-2008无缝钢管规格表管程接管的规格选择： 壳程接管的规格选择：5、导流筒 壳程流体的进出口和管板间必须存在有一段流体不能流动的空间（死角），为了提高传热效果，常在管束外增设导流筒，使流体进出壳程时必然经过这个空间。6、放气孔、排气孔换热器的壳体上常设有放气孔、排气孔，以排除不凝气体和冷凝液等。_见附录。八、设计结果一览表 参数管程壳程流率186871Kg/h34360 Kg/h进/出口温度/20/30100/40压力/KPa101.3kpa101.3kpa物性定性温度
10、/2570密度/（kg/m3）997.041048定压比热容/kj/（kgk）4.1792.651粘度/（Pas）0.9027510-40.725510-3热导率（W/mk） 0.6090.570设备结构参数形式管板式壳程数1壳体内径/900台数1管径/252.5管心距/50管长/6000管子排列正方形45管数目/根472折流板数/个12传热面积/175.335折流板间距/450管程数1材质不锈钢主要计算结果管程壳程流速/（m/s）0.70330.1028表面传热系数/31491220.92污垢热阻/（）阻力/ Pa86.2920.141热流量/W7809340.8传热温差/39.91传热系数/W/（K）324裕度/% 21.1%参考文献1.等.测定皂角中油脂含量的快速方法J.日用化学工业译丛.1998,4(1):40-402马江权，冷一欣：化工原理课程设计（第二版），中国石化出版社2014年版3陈敏恒，丛德滋，方图南，齐明斋：化工原理（上册）（第二版），化学工业出版社2013年版4杨昆，刘伟.一种测量生物组织热导率的新方法J.工程热物理学报.2005,26(增刊)：195-198- 11 -
化工原理课程设计用水冷却25甘油的列管式换热器设计
