列管式换热器设计 (1).doc

苏州科技学院化学生物与材料工程学院 《化工原理课程设计》报告 列管式换热器设计 年级 11 级 专业 应用化学 设计者姓名 学号 指导老师 完成日期 目录 第一章 文献综述 第一节 概述 换热器的概念 换热器的分类 列管式换热器的标准简介 列管式换热器选型的工艺计算步骤 五、换热器设备应满足的基本要求 第二节 列管式换热器结构及基本参数 管束及壳程分程 传热管 管的排列及管心距 折流板和支撑板 旁路挡板和防冲挡板 其他主要附件 列管式换热器结构基本参数 第三节 设计计算的参数选择 冷却剂和加热剂的选择 冷热流体通道的选择 流速的选择 流向的选择 第二章 列管式换热器的设计计算 第一节 换热面积的估算 一、计算热负荷 估算传热面积 第二节 换热器及主要附件的试选 一、试选管型号 二、换热器结构一些基本参数的选择 第三节 换热器校核 一、核算总传热系数 二、核算压强降 第四节 设计结果一览表 第三章 设计总结、感想及有关问题分析讨论 参考文献 第一章 文献综述 第一节 概述 一、换热器的概念 换热器（英语翻译：heat exchanger），是将热流体的部分给冷流体，使流体温度达到工艺流程规定的指标的热量交换设备，又称 （2）U型管换热器 U型管换热器结构特点是只有一块管板，换热管为U型，管子的两端固定在同一块管板上，其管程至少为两程。管束可以自由伸缩，当壳体与U型环热管由温差时，不会产生温差应力。U型管式换热器(见图1-2)的优点是结构简单，只有一块管板，密封面少，运行可靠；管束可以抽出，管间清洗方便。其缺点是管内清洗困难；哟由于管子需要一定的弯曲半径，故管板的利用率较低；管束最内程管间距大，壳程易短路；内程管子坏了不能更换，因而报废率较高。此外，其造价比管定管板式高10%左右。 （3）. 浮头式换热器 浮头式换热器的结构如下图1-3所示。其结构特点是两端管板之一不与外科固定连接，可在壳体内沿轴向自由伸缩，该端称为浮头。浮头式换热器的优点是党环热管与壳体间有温差存在，壳体或环热管膨胀时，互不约束，不会产生温差应力；管束可以从壳体内抽搐，便与管内管间的清洗。其缺点是结构较复杂，用材量大，造价高；浮头盖与浮动管板间若密封不严，易发生泄漏，造成两种介质的混合。 （4）.填料函式换热器 其特点是管板只有一端与壳体固定连接，另一端采用填料函密封。管束可以自由伸缩，不会产生因壳壁与管壁温差而引起的温差应力。填料函式换热器的优点是结构较浮头式换热器简单，制造方便，耗材少，造价也比浮头式的低；管束可以从壳体内抽出，管内管间均能进行清洗，维修方便。其缺点是填料函乃严不高，壳程介质可能通过填料函外楼，对于易燃、易爆、有度和贵重的介质不适用 三、列管式换热器的标准简介 列管式换热器的设计、制造、检验与验收必须遵循中华人民共和国国家标准 “钢制管壳式（即列管式）换热器” (GB 151)执行。 按该标准，换热器的公称直径做如下规定：卷制圆筒，以圆筒内径作为换热器公称直径，mm;钢管制圆筒，以钢管外径作为换热器的公称直径，mm。 换热器的传热面积：计算传热面积，是以传热管外径为基准，扣除伸入管板内的换热管长度后，计算所得到的管束外表面积的总和（m2)。公称传热面积，指经圆整后的计算传热面积。换热器的公称长度：以传热管长度（m)作为换热器的公称长度。传热管为直管时，取直管长度；传热管为U型管时，取U管的直管段长度。 该标准还将列管式换热器的主要组合部件分为前端管箱、壳体和后端结构 (包括管束）三部分，详细分类及代号见文献[3，5] 该标准将换热器分为I、两级，I级换热器采用较高级冷拔传热管，适用于无相变传热和易产生振动的场合。级换热器采用普通级冷拔传热管，适用于再沸、冷凝和无振动的一般场合。 列管式换热器型号的表示方法如下： 2、计算逆流平均温差 3．确定流体走向 4．换热面积估算A估=Q/(K估×Δtm逆) 取换热管的规格为Φ25×2.5mm碳素钢管(8.3kg/6m)。估算单管程的管子根数 根据传热面积A估计算管子的长度L’， 5、管程数Nt的确定 由于L’数值太大，换热器不可使用单管程的形式，必须用多管程。我们选择管程的长度为6m，则Nt=L’/6 (管程数通常选择偶数) R=(T1-T2)/(t2-t1) P=(t2-t1)/(T1-t1) 根据R，P的值，查化工原理教材中图6-55(a)，得温度校正系数φ Δtm=φ×Δtm逆 6、求实际换热面积A实际 换热管数为n=n’ ×Nt= A实际=L×(π×d0) × n’ ×Nt 7、选择换热器壳体尺寸 选择换热管为三角形排列，换热管的中心距t=32mm。 最外层换热管中心线距壳体内壁距