《毕业设计：浮头式换热器换设计》.doc

换热器设计 设计任务和初始条件 两流体温度的变化情况：热流体进口温度326.9，出口温度176.8，其流量为73672.279Kg/h,压力为4.4Mpa；冷流体（原料）进口温度20，流量为136.008，压力为1.2Mpa。 经过Aspen Plus 模拟，热流体用量为4636.480，出口流体温度为215.7。 换热器的选型 影响换热器选型的因素 换热器的种类繁多，在对换热器进行选型时，有许多因素要考虑，主要包括流体的性质﹑压力﹑温度﹑压降以及可调范围；对清洗和维修的要求；材料价格及制造成本；现场安装和维修的难易程度；动力消耗的大小；使用寿命和可靠性（包括使用的安全性和可行性）等。 另外，在换热过程中流体的种类 、流量、 粘度和热导率等一些物理性质以及热敏性、腐蚀性等化学性质，在选型的过程中都要考虑在内。当然工艺条件 、各种费用 、安装条件的允许范围等因素，要使换热器在其有生之年，尽其所能。 换热器应达到的要求 要满足工艺要求，具有较高的传热效率，低压力降；重量轻但能够承受操作压力，有可靠的使用寿命；产品质量高，操作安全性高；所使用材料与过程流体相容；设计简单，制造方便，安装容易，易于维护和检修。 换热器的类型 换热器的种类很多，根据其热量传递的方法的不同，可以分为3种形式：间壁式、直接接触式和蓄热式。根据结构大致可以分为管式换热器和板式换热器。 各种换热器的特点 板式换热器的单位体积的传热面积较大，并且设备紧凑，耗材少，传热系数大，热损失少，但能力较差，加工难度较大，成本较高。管式换热器的应用已有很悠久的历史，现在，它被当作一种传统的标准换热设备在很多工业部门中大量使用，尤其在石油、化工、能源设备等部门所使用的换热设备中，列管式换热器仍处于主导地位。虽然列管式换热器在传热效率、紧凑性和金属耗量等方面不及某些新型换热器，但它具有结构简单、坚固耐用、适应性强、制造材料广泛等独特的优点，因而在换热设备中仍处于主导地位。 确定换热器设计方案 （1）换热器的选择 由于该过程在高温高压的情况下进行，并且温差较大，综合各种换热器的优缺点，确定选用浮头式换热器。 （2）管层安排 单从操作压力来看，应让加热蒸汽走管层，物料走壳层。考虑到物料有毒性，并且易燃。如果发生泄漏，物料走管道，出来还有壳层保护，为及时采取措施赢得一定的时间。故选择让冷物料走管层，热流体走壳层。 确定物性数据 定性温度：对于低粘度的流体，其定性温度可取流体进出口温度的平均值。故壳层蒸汽的定性温度为T= 管层物料的定性温度为t= 可以根据定性温度，查取壳层和管层的相关数据。由于条件限制，不能实测，本设计物性数据都用Aspen Plus 来模拟，结果如下所示： 壳层中蒸汽在251.85下的相关物性数据： 密度 定压比热容 热导率 黏度 甲醇物料在117.85时的物性数据： 密度 定压比热容 热导率 黏度 估算传热面积 热流量 平均传热温差 按逆流计算， 传热面积 由于壳层蒸汽的压力较高，故先假设K=100W/(),则估算的换热面积为 工艺结构尺寸 管径和管内流速 选用较高级冷拔传热管（碳钢），取管内流速 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 取标准排列，则传热管束为517 按单管层计算，所需的传热管长度为 国标（GB151）推荐的传热管长度为1.0m，1.5m,2.0m,2.5m,3.0m,4.5m,6.0m,7.5m,9.0m,12m。本设计采用标准设计，使用传热管L=12.0m,则该换热器的管程数位 故传热管总根数 平均传热温差校正及壳程数 平均传热温差校正系数 R = P = 按单壳层，单管程结构，查得 平均传热温差 由于平均传热温差校正系数大于0.8，同时壳程流体流量较大，故单壳程适宜。 传热管排列 采用组合排列法，即每程内均按正三角形排列，取管心距 t=1.25（焊接法），则t=1.2557=71.25 mm ≈72 （mm） 一般的列管对应管心距为72，因此取管心距为72mm。 壳体内径 取管板利用率，则壳体内径为 选择D=1900mm 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：h=0.251900=475mm， 故可取h=445mm 。 取折流板间距B=0.3D,则 B=0.21900=380mm，故取板间距为400mm。 折流板数 N=-1=-1=29（块） 其他附件 拉杆数量与直径选择标准选的取，本换热器壳体内经为1900mm,故其拉杆直径为，拉杆数量不得少于