化工原理课程设计列管式散热器教材.docx

化工原理课程设计 题目： 列管式换热器的设计 学生姓名：　刘珂　　　段家琴　　 学　　号：　1311402025 ，1311402026　　　　　　　　　 系　　别：　化学与化学工程系　　　　　　　　　 专　　业：　制药工程　　　　　　　　　 指导教师：　刘艳　　　　　　　　　 起止日期：　2015.6—2015.7　　　　　　　　　 年 月 日设计任务书 一、设计题目(作为正文2级标题，4号黑体) 用水冷却混合气体的 列管式换热器的设计（正文4号仿宋体，数字和字母为times new roman体，下同，单倍行距） 二、设计参数(作为正文2级标题，4号黑体) （1）处理能力：245000kg/h混合气体（每年按300天计算，每天24小时运行） （2）操作条件 ①混合气体：入口温度110℃，出口温度60℃ ② 冷却介质：循环水，入口温度29℃，出口温度39℃ ③压力：混合气体6.9MPa，循环冷却水0.4MPa 三、设计内容及要求 （1）计算热负荷 （2）计算平均温差 （3）核算总传热系数K （4）计算传热面积S （5）换热器规格选型 （6）附属设备的选型 （7）换热工艺流程图，主体设备工艺条件图测量点 目录 键入章标题(第 1 级) 1 键入章标题(第 2 级) 2 键入章标题(第 3 级) 3 键入章标题(第 1 级) 4 键入章标题(第 2 级) 5 键入章标题(第 3 级) 6 1概述 1.1换热器简介 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，。它主要由壳体、管板、换热管、封头、折流挡板等组成。一种流体在管内流动，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。 根据热补偿方法的不同，列管式换热器可分为固定板式，u型管换热器，浮头式换热器等型式。 1.2 设计方案简介 通过传热量、阻力损失传热系数、传热面积的计算，并结合经验值确定换热器的工艺尺寸、设备型号、规模选定，然后通过计算来确定各工艺尺寸是否符合要求，符合要求后完成工艺流程图和设备主体条件图，进而完成设计体系。 1.3确定设计方案 1.3.1换热器选型 两流体温度变化情况：热流体进口温度110℃，出口温度60℃；冷流体人口温度29℃，出口温度39℃。该换热器用循环冷却水冷却，冬季操作时，其进口温度会降低，考虑到这一因素，估计该换热器的管壁温度和壳体温度之差较大，因此初步确定选用浮头式换热器。 1.3.2管程安排 从两流体的操作压力看，应使混合气体走管程，循环冷却水走壳程。但由于循 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，应使循环水走管程，混和气体走壳程。 1.3.3符号说明 Pr —— 普兰特准数，无因次； Re——雷诺准数，无因次； a ——对流给热系数，W/（m2·℃）； S——换热面积，m2； Wh——热流体的质量流量，kg·s-1 ； `mt?——平均传热温差； K——总传热系数，W/（m2·℃）； N——管子总数； H——传热面积裕度； `mt?——平均传热温差，℃； Q——换热器的热负荷，kw； 0?——粘度, Pa·s； Ri——垢阻热阻，m2·℃/W； Ri——导热热阻，m2·℃/W； λw——导热系数，W/（m2·℃）； b——管壁厚度，mm; d——换热器直径，m； 0?——密度,kg/m3 Np——管程数； Tm——定性温度，℃； L——管子总长，m； De——当量直径,mm; ui——循环水的流速，