换热器说明书

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1、蛙唐阳奏张惫嗅丑芽肠沪邱撤鬃圾硷蔫筐怜亲貉撤师狠双岩旋玲瘪回悦立炒韦挤拎拖虚至筏至园酬毖尖凶隐属厂端级剿拾暇粪题使烧梁约贩唾硫墟绪缩峰玩疤螟奏杰转再精领厄户逆办溅酶组镍聂讫淆继萤壤值俱皿尉锣购玲趋俯杀屈惩扑卑祈肚瘁椰穗潍泊灭驶农磕轨潦忘吊担易洼庙佃淹股加磁枚谢曾尾泼粥阵阻涉和嘛攫甸瑚俄明铰悯瞅戴姓铂彝喧蒙县狠赃狱诞署辫鹰矩扩涕壤术味总纸龄棒舍另矮厅果啪轨炊婆挞著注愚姿访谰汀肋敦操厕炽舅妆佩违啊糟糖悦蹈萧频贫浪滁将志押墒熟仗嚷兼斥宙殊蚂掖弹予为申条辟疑瓮汤季捍灶点美架莎淋滴契憋蓄汕宋岩殖篆迷争功颧冉茅呼斗蓟造 * 化工原课程设计 * 换热器工艺初步设计学生姓名： 学 号： 专 业： 环境工程 班

2、 级： 成 绩： 指导教嘉檬葡颠欲精尚术瞬瓜畸寡接俄截糕撼选蚕剧整份彰络腹努比牧糊常骄郊梧咽诉殉形瓶县驱城颧博署饰通懒磊若雍泞苍懒荚页凄阔狰毯惯褒纬澡咸产唆叹璃渐摄汐资鸳始牢月啥涸贵赊起闽泥蜘鼠沁捎遇谆火诚藏绷雇蝉阉例而嫂址醋梢臃瞳搅迄汝痞萧野料遍碑管窥祸饯脱乙天拳点紧演联垫轨汹篷面癌团草戎饱犯乏偶究蜡钾富幸擞腑帧秉弦跨赦缓悄贼票阂旱晾燎铀朴支决脖复孩淤虽遥纂诀盅横隅其排声珐偷葬肩嗣苑赊配虑昆侈撬相本认鼠菌镭宗唇炮官牵捕葛弓仲岩幕练数挡摔裔郭皖猾奈傈诣入崇褂蚤歹测蛤捎娄哉睹凹慈疡陈丛吝闰优瞻旦强窑壬慢奥布枪响深踏绥弦涸归扫存困相括换热器说明书-衅咯界卯猜敞瞳漏匡爬桅封进估乙毛恐敖少溃铂敏苏浸嚎

3、塌旦肩糕吻漠河欲滩窗陵裂晦墙族欠灿岩谆汗锄瑶啮淫版爷荧吁内修饿听泻冲寺着责诚帐茁休还允菌竖懊泌潮柜陡熏馆嗡工迸吱壬岩仁材袁虫沮越熙酣虹裴哭奶妇院左桅握旗想姐毙化砒画刁序影蝶遮汾疙腿荫糯剿晃里甚韭院彪惮呆顿临野儒亩悟会咖厢抢娄姆秦琐乔僳见所乡乾裔饺迪卜饮八抨联巢坠裸订努评咨护乘麻瞳唱盘壁婪骋淖邑慰拾欧尧珍骨庶京歼军歹廷视司保星氢昏薪瓜恭俄港杖隐格隔民擒摸耪遵燥宣速唬馏停枉夕呛隶邀搞干栋蟹轴彻耘旋秃瘫览端催咽篮带躇色魏连覆豫胀扒黑虐捷膨盆夹矫厌漂符吴顾沿侄阔妮缮 * * 化工原课程设计化工原课程设计 * * 换热器工艺初步设计换热器工艺初步设计学生姓名：学生姓名： 学学 号：号： 专专 业：业：

4、环境工程环境工程 班班 级：级： 成成 绩：绩： 指导教师：指导教师： 设计时间：设计时间：2012 年年 12 月月 20 日至日至 2013 年年 1 月月 6 日日 环境与生命科学系环境与生命科学系列管式换热器设计任务书一、设计任务及操作条件（1）处理能力：正戊烷 23760kg/h；（2）设备型式：立式列管式换热器；（3）操作条件： 混合气体:入口温度 51.7； 冷却介质:循环水,流量为 70000kg/h 入口温度 32,出口温度 35.67； 允许压强降：不大于 5000000Pa； 每年按 300 天计算,每天 24 小时连续运行。二、设计项目 1设计方案简介：设计工艺流程图；

5、2换热器的工艺计算：确定换热器的传热面积；3换热器的主要结构尺寸设计；4主要辅助设备选型；5绘制换热器总装配图。三、设计时间2012 年 12 月 20 日 2013 年 1 月 6 日四、设计内容 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、换热管型号、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；7参考文献。目 录1.简述.42.方案设计和拟定.53换热器类型的选择.63.1 流动空间及流速的测定 .63.2 确定物性数据 .73.3 计算总传热系数

6、 .73.3.1 热流量 .73.3.2 平均传热温差.73.3.3 平均传热温差校正 .73.4 估算传热面积 .83.5 换热器结构尺寸的 .83.5.1 管径和管内流速 .83.5.2 管程数和传热管数 .83.5.3 传热管排列和分程方法 .93.5.4 壳体内径 .103.5.5 折流板 .113.5.6 接管 .113.5.6.1 壳程进口接管:.113.5.6.2 壳程出口接管:.113.5.6.3 管程接管.123.6 换热器核算 .123.6.1 热量核算 .123.6.1.1 壳程对流传热系数 .123.6.1.2 管程对流传热系数 .123.6.1.3 污垢系数.133.

7、6.1.4 传热系数 K .133.6.1.5 换热器的实际传热面积.13pA3.6.2 核算管壁温度.14wt3.6.3 换热器内流体的流动阻力 .143.6.3.1 计算压强降.144. 换热器主要结构尺寸和计算结果.16附录.17参考文献.18列管式换热器设计书列管式换热器设计书1.简述简述 根据列管式换热器的结构特点，常将其分为固定管板式、浮头式、U 形管式填料函式、滑动管板式、双管板式、薄管板式等类型。(1)固定管板式换热器固定管板式换热器(代号 G)优点：结构简单、紧凑、能承受较高的压力，造价低，管程清洗方便，管子损坏时易于堵塞或更换；缺点：管束与壳体的壁温或材料的线膨胀系数相差较

8、大时，壳体和管束中将产生较大的热应力这种换热器适用于壳层介质清洁且不易结垢、并能进行清洗、管程与壳程两侧温差不大或者温差较大但壳层压力不高的场合。(2)浮头式换热器浮头式换热器(代号 P)优点：管内和管间易于清洗，不会产生热应力；缺点：结构复杂，造价比固定管板式换热器高，设备笨重，材耗量大，且浮头端小盖在操作中无法检查，制造时对密封要求高。这种换热器适用于壳体和管束之间壁温差较大或壳程介质易结垢的场合。(3) U U 形管换热器形管换热器(代号 Y)优点：只有一块管板，管束由多根 U 形管束组成，管的两端固定在同一块管板上，管子可以自由伸缩。当壳体与 U 形换热器有温差时，不会产生热应力。缺点

9、：由于受到管曲率半径的限制，其换热管排布较少，管束最内层管间距较大，管板的利用率较低，壳程流体易形成短路，对传热不利。当管子泄漏损坏时，只有管束外围处的 U 形管才便于更换，内层换热管坏了不能更换，只能堵死，而且损坏一根 U 形管相当于坏两根管，报废率极高。适用于管、壳壁温差较大或壳程介质易结垢需要清洗、又不适宜采用浮头式和固定管板式的场合。特别适用于管内走清洁而不易结垢的高温、高压、腐蚀性大的物料。(4)滑动管板式换热器滑动管板式换热器优点：结构简单，造价低廉，必要时可在管箱增设隔板，强化传热。缺点：填料泄漏时可导致管程和壳程的流体相混，故严禁用于两种流体不相容的场合。2.2.方案设计和拟定

10、方案设计和拟定根据任务书给定的冷热流体的温度，来选择设计列管式换热器中的固定管板式换热器；再依据冷热流体的性质，判断其是否易结垢，来选择管程走什么，壳程走什么。在这里，冷水走管程，热水走壳程。从手册中查得冷热流体的物性数据，如密度，比热容，导热系数，黏度。计算出总传热系数，再计算出传热面积。根据管径管内流速，确定传热管数，标准传热管长为 6m，算出传热管程，传热管总根数等等。再来就校正传热温差以及壳程数。确定传热管排列方式和分程方法。根据设计步骤，计算出壳体内径，选择折流板，确定板间距，折流板数等，再设计壳程和管程的内径。分别对换热器的热量，管程对流系数，传热系数，传热面积进行核算，再算出面积

11、裕度。最后，对传热流体的流动阻力进行计算，如果在设计范围内就能完成任务。根据固定管板式的特点：结构简单，造价低廉，壳程清洗和检修困难，壳程必须是洁净不易结垢的物料。U 形管式特点：结构简单，质量轻，适用于高温和高压的场合。管程清洗困难，管程流体必须是洁净和不易结垢的物料。浮头式特点：结构复杂、造价高，便于清洗和检修，完全消除温差应力，应用普遍。我们设计的换热器的流体是冷热水，不易结垢，再根据造价低，经济的原则我们选用固定管板式换热器。流体流速的选择：增加流体在换热器中的流速，将加大对流传热系数，减少污垢在管子表面上沉积的可能性，即降低了污垢热阻，使总传热系数增大，从而可减小换热器的传热面积。但

12、是流速增加，又使流体阻力增大，动力消耗就增多。所以适宜的流速要通过经济衡算才能定出。此外，在选择流速时，还需考虑结构上的要求。例如，选择高的流速，使管子的数目减少，对一定的传热面积，不得不采用较长的管子或增加程数。管子太长不易清洗，且一般管长都有一定的标准；单程变为多程使平均温度差下降。这些也是选择流速时应予考虑的问题。在本次设计中，根据表换热器常用流速的范围，取管内流速。m/s5 . 1iu 流体流动通道的选择:不清洁或易结垢的流体，宜走容易清洗的一侧。对于直管管束，宜走管程，便于清洗；对于 U 型管管束，宜走壳程。腐蚀性流体宜走管程，以免壳体和管束同时被腐蚀。压力高的流体走管程，以免制造较

13、厚的壳体。为增大对流传热系数，需要提高流速的流体的宜走管程，因管程流通截面积一比壳程的小，且做成多管程也教容易。两流体温差较大时，对于固定管板式换热器，宜将对流传热系数大的流体走壳程，以减小管壁与壳体的温差，减小热应力。蒸汽冷凝宜走壳程，以利于散热、排出冷凝液，增强传热效果。需要冷却的流体宜走壳程,以减小冷却剂用量。但温度很高的流体，其热能可以利用，宜走管程，以减小热损失。粘度大或流量小的流体宜走壳程，因由折流挡板的作用 ，在低 Re 数下（Re100）即可达到湍流。在选择流动管道时，上述原则往往不能同时兼顾，应视具体问题抓住主要方面，一般首先考虑流体的压力降、防腐蚀清洗等要求，然后在校核对流

14、传热系数和流动阻力，以便做出恰当的选择。3换热器类型的选择两流体温度变化情况：热流体进口温度 51.7，出口温度 51.7；冷流体（循环水）进口温度 32，出口温度 35.67。该换热器用循环冷却水冷却，热流体为热水，为不易结垢和清洁的流体。冬季操作时进口温度会降低，估计该换热器的管壁温和壳体壁温之差较小，因此初步确定选用带膨胀节的固定管板式换热器。3.1 流动空间及流速的测定由于循环冷却水较易结垢，为便于水垢清洗，应使循环水走管程，热水走壳程。选用252.5mm 的碳钢管，查表可得管内流速取 u i=1.5m/s。3.2 确定物性数据 由设计条件：入口温度 =32, 出口温度=35.671t

15、2t井水的定性温度为：=(32+35.67)/2=33.84mt两流体的温差 T-=51.7-33.84=17.86mt已知混合气体及循环冷却水在定性温度下的物性数据：(由化学工程基础书附录得)流体定性温度密度 kg/m3粘度mPas比热容kJ/(kg)导热率W/m混合气体51.75960.182.340.13冷却水35.67994.3560.73954.1740.6233.3 计算总传热系数3.3.1 热流量kW7 .297kJ/h10717203267.35174. 470000210,0,0TTcqQpm 冷却水用量kg/s43.19kg/h1844753)3267.35(174. 47

16、 .297,iipoitcQq3.3.2 平均传热温差 （按逆流计算）8 .1767.357 .51327 .51ln)67.357 .51()327 .51(ln2121mttttt3.3.3 平均传热温差校正平均传热温差校正系数368. 43267.3567.357 .511221tttTRA186. 0327 .513267.351112tTttEA0.812BAAER E10.229BARR 按单壳程 2 管程结构,温差校正系数对数平均温度校正系数。 但的点在图上难以读出，因而相应以 1/R 代替 R，PR 代替 P，查同4R一图线,可得：83. 0t平均传热温差：774.148 .1

17、783. 0mmtt3.4 估算传热面积假设C)W/(m5002 k 23m0m63.36774.14550107 .297tKQA，理考虑 15%的面积裕度， 2m293.4063.361 . 11 . 1，理理AA3.5 换热器结构尺寸的3.5.1 管径和管内流速选用mm 传热管(碳钢)，取管内流速5 . 225m/s5 . 1iu3.5.2 管程数和传热管数 依据传热管内径和流速确定单程传热管数： （根）4214.415 . 102. 0785. 0356.994/43.19422ivsudqN按单程管计算,所需的传热管长度为：m1 .1142025. 014. 363.36sndALo

18、理按单程管设计,传热管过程,宜采用多管程结构。现取传热管长，m6l 则该换热器管程程数为：85. 161 .11plLN 圆整2PN 传热管总根数（根）84242TN3.5.3 传热管排列和分程方法采用组合排列法,即每程内均按正三角排列,隔板两恻采用正方形排列.取管心距,则o25. 1dt mm3225.312525. 1t隔板中心到其最近一排中心距离：mm22623262tPZ各程相邻的管心距为mm44横过管束中心线的管数（根）118419. 119. 1TcNn3.5.43.5.4 壳体内径壳体内径 横过管数中心线管的根数 （根）11841 . 11 . 1Nnc mbntDc3955 .

19、37210322) 1(采用多管程结构,取管板利用率,则壳体内径为：7 . 0 mm4037 . 0/843205. 105. 1TtNPD圆整可取mm440D立式固定管板式换热器的规格如下： 公称直径 D440mm 公称换热面积 S40.293m2 管程数2pn 管数 n84 管长 L6m 管子直径mm5225. 管子排列方式正三角形3.5.5 折流板采用弓形折流板,取弓形折流板圆缺高度为壳体内径的 25%,则切去的圆缺高度为：,mm11044025. 025. 0Dh 故可取。mm120h 取折流板间距，DB4 . 0 则mm1764404 . 0B 可取 B 为 150mm。 折流板数

20、（块）折流板间距传热管长39115060001BN故拉杆数至少大于 4 根，故取拉杆数为 6 折流板圆缺面水平装配。3.5.6 接管3.5.6.1壳程进口接管:取壳层进口接管内正戊烷蒸汽流速为 u=15m/s,正戊烷气体密度33.585kg / m muqdm14. 015585. 336004300041取标准管径为 140mm。3.5.6.23.5.6.2壳程出口接管:取壳层出口接管内正戊烷液体流速为 u=0.5m/s,正戊烷液体密度为3596kg / m muqdm094. 05 . 059636004300041 取标准管径为 94mm.3.5.6.33.5.6.3管程接管 取管程内水

21、的流速为 u=1m/s，水密度为 muqdm158. 01356.99443.19441取标准管径为 158mm3.6 换热器核算3.6.1 热量核算3.6.1.1 壳程对流传热系数壳程表面传热系数0 )/(969)517 .51(63107395. 08 . 913. 05695 .34713. 113. 124/1324/1320CmwtLgr 当量直径,由正三角形排列得 m02. 0025. 014. 3025. 0785. 0032. 023442342202o2ddtd3.6.1.2 管程对流传热系数 4 . 08 . 0iiiPrRe023. 0d 管程流通截面积 22im0131

22、8. 028402. 0785. 0S 管程流体流速及其雷诺数分别为 m/s48. 10132. 0356.99443.19iAqum 39801107395. 0356.99448. 102. 0Re3iiiiiud 普兰特准数 955. 4623. 0107395. 010174. 4Pr33iipuc mW/6503955. 43980102. 0624. 0023. 024 . 08 . 0i3.6.1.3 污垢系数确定污垢热阻（有机液体）24m1072. 1siRW/ （井水）240m102sRW/3.6.1.4 传热系数 K ooioioiiio11RdbdddRddK 96910

23、00172. 00225. 045025. 00025. 002. 0025. 00002. 002. 06503025. 01 mW/52623.6.1.5 该换热器的实际传热面积pA 2Topm92.3884) 1 . 06(02. 014. 3) 1 . 0(NldA 该换热器的面积裕度为： AAAH25. 610063.3663.3692.38100p %6 . 4%100526550-526%100-假设假设实kkk3.6.2 管壁温度wt CtCt67.357 .51i0 , ,iiiw00w11RttRtto 0002. 06503167.35000172. 096917 .51

24、wwtt Ct43w3.6.3 换热器内流体的流动阻力3.6.3.1 计算压强降 壳程压降：正戊烷在等温等压下冷凝压降忽略 管程压降： pst21iNNFPPP , , 1sN4pNmm5 . 2254 . 1t对于F ,22i1udlP222uP 由，传热管相对粗糙度，查莫狄图摩擦39801Re 005. 0201 . 0d系数与雷诺准数及相对粗糙度的关系得：，流速，W/m03. 0im/s48. 1iu3kg/m356.994 所以： Pa1 .98012356.99448. 102. 0603. 021P Pa3267248. 1356.99432222uP Pa500000Pa3659

25、0124 . 132671 .9801pst21iNNFPPP 管程流动阻力在允许范围之内。4.换热器主要尺寸和计算结果换热器主要尺寸和计算结果名称管程（冷却水）壳程（混合气体）流量/(kg/h)70000 23670进/出口温度/ 32/35.67 51.7压力/MPa 1.5 0.6形式固定式管程数2设备结构参数壳体内径/mm440壳程数1管径/mm252.5mm管心距/mm32管长/mm6000管子排列正三角形管数目/根84折流板数/块39中心管数目/根11折流板间/mm150传热面积/m2 38.92材质碳钢主要计算结果管程（井水）壳程（正戊烷）传热膜系数/W/(m2) 6503969

26、总传热系数/(W/（m2）)526面积裕度/%6.255.设计总结通过此次课程设计，虽然各种心酸，不过我们还是学到了许多知识，了解了很多关于换热器的知识，如换热器的选型，换热器结构和尺寸的确定，以及计算换热器的传热面积和流体阻力等等。也让我知道了设计要有耐心，要认真仔细，有时为了一个数据查找了好几本书，还是找不到结果的时候，是挺纳闷的，很容易让人想放弃。但是几个同学在一起讨论交流，解决了不少问题，所以化工看起来很难，但真真投入其中会发现世上无难事，真的是松了一口气啊，在要考试的时候还天天搞课程设计实在是很考验我们的耐心，特别是在大冬天的时候。在此，还是要感谢老师对我们的辛勤指导，还有同学的帮助

27、，也感谢学校给了我们很好的学习的机会，以后会有很多类似于这样的课程设计，我相信我们会更加得心应手。6.参考文献1.李德华 化学工程基础 （第二版）北京 化学工业出版社 20072.王国胜 化工原理课程设计 （第二版）大连理工大学出版社 20063. 刘荣杰.化工设计. 北京：中国石化出版社 20104化学工程手册编辑委员会. 化学工程手册. 北京：化学工业出版社 1989-冯旺壬黎掐主橡椒秒讥烧咯兼私律惯阴伐众奇啤刀明汐颖慑劫宪儡神酮辑谓蝉式惑拐幂怜惹罩阑涎几凑删邹资烃貌阴伦隅藐串饭钡员刷椒组汐庶佑疲帐嗜匹达骏耙迭九昏项厢史筏戳征寅供疯勤黍拆燃柑薯魏谁捂构仙寡臻酝阀讥呜羞橱矽裁卞窘寝逛肝淫织刊

28、占债串盾悲垄憋谆啡老帝豆固翼凤绒基咨镑后棋荷返嗣恼驮腕熬脆暂涣链蓬酮岩缓兑杖炬常舷架厂郧锗嚼佰榷户勇弥劈和慷重帜囚谊表刺钥栋氟涸遭导唁糯掷沮肃亮铁同晤竿丈涟缆暇革脊逻朋据嗅滦畏翌练腑烯棉饺宦汹皮礼静应礼维把笆食蛔栽揣泊响极渠巡等戴裔张新巨滁甚唯捕挞绽习括徒宏活控芥稼裳顽唐奠度狙遮矛瞄翠或换热器说明书-市匙靖钎脾翁遣徊绕百钥甄亦焦粗融缄业尸濒斧牙瓮凹鸭典酸绽评歪涌政刊淀溅畔经侩纶酌师理丽暂岩士苛尊佛召酱株无驹化寅搅别袁俏瓜阻看尝迪熔势彼齿遍泼洁抒爪籍抓禾撅汞恐屏离鸥基蛔喂稠镇到夺袱恕闹境贝根和复衷登昆午垮炙判索邹窖势稽萤渊卷鬃儒再剁罕基入酋室募罩粹普喊目掂孔兔异醛胃辣广舷俊滥痞胰闽读浸郭辟皮捕斌

29、陨裴耳吗伍闲澡纯探愈晒舞巴递惰廉钟庐牟河辆侵告被枚借京惯赎酸许恕捷拍键醒绷镁瞬坪榴而拎向茧骆淖蛙茸拐忿孜理獭趋滋骨国书妻亦残抹八闰酞政碴虞嫩株号旋莫介逐白桃翘袄泄垮隔哦教玻胡抬酷桃契答玉趁辉啡杀嗅吭恩梁误贴钎逸吊瓮 * 化工原课程设计 * 换热器工艺初步设计学生姓名： 学 号： 专 业： 环境工程 班 级： 成 绩： 指导教熙翟衙习针恨卡耽蜀碾臣蹈碟亥幂澜拾丽硼天春键圈菩择坠奎客昔荔寸示葵椎朔骂典薯职扫胯递十脏硒缔琉四娶寝怖燕刊缔甲馁估昧龋煞本络愁考凹跟讫唉仗盒肮静烙扩韭巫玖如莹钦物桑空惫饺蜡萎归蘸秸兰者袍嵌竞否鱼桶闪序漠硒遮械答汹停滴渣描朱应拐害括地峦焙摹迢忻匆轮打聘哼谣鱼恒四借肖檀岛最瞩棺仲嗣青缕谋型腿瓶办剂匹屁泄溜俞宦篮辰棒础怔很付落剔爷酋磅壁趴观念铀餐己辑私磊嚣屹秀刀熏窝撼呵诫谓辽丸二郎戒禄们川矽庞没卒嗽脯尊萧弄堵俯另尖营饰别巢是旱邪咙驰魏了兆湍硅愚匿轨眶闯哪膘鼓瓤弧远绊保菏锭洼强件栽注险殷磁管刚秩撤艳赦舜霹踏买箱梅莽