浮头式换热器的设计题材.doc

一．设计内容 （1）设计计算列管式换热器的热负荷，传热面积，换热管，壳体，管板，隔板及等。 （2）绘制列管式换热器的装配图。 （3）编写课程设计说明书 确定设计方案 1.选择换热器类型 两流体温度变化情况：热流体 混合物料）进口温度170.25℃，出口温度85℃；冷流体（冷水）进口温度35℃，出口温度43℃，该换热器用循环冷却水冷却，因两流体的温度之差较大，（ 50℃）因此初步确定选用浮头式换热器。 2.流程的安排 为使混合物料通过壳壁面向空气散热，提高冷却效果，应使冷却水走管程，混合物料走壳程。 确定物性数据 定性温度：对于水等低粘度流体，其定性温度可取流体进出口温度的平均值。故管程冷水的定性温度为 T T1+T2 /2 35+43）/2 39 ℃ 温度（t）/℃ 密度（ρ）/㎏/m3 比热容（cp×10-3）/J·㎏-1·k-1 热导率（k×102）/W﹒m-1·k-1 黏度（μ×106）/Pa·s 39 992.3 4.174 63.3 67 混合物料的定性温度T T1+T2 /2 85.00+170.35）/2 127.68 ℃ 壳程混合物料在127.68℃下的有关物性数据如下 甲苯 乙苯 邻二甲苯 间二甲苯 对二甲苯 苯乙烯 平均 组成 0.0457 0.0256 0.38 0.157 0.256 0.106 密度（ρ）/㎏/m3 866.9 866.5 880 860 861 902 847.2 比热容（Cp KJ/kg/℃ 2.17 2.34 2.1 2.01 2.11 3.02 2.13 热导率（k）/W/m/℃ 0.112 0.113 0.112 0.112 0.112 0.108 0.108 黏度μ（Pa·s 0.245 0.255 0.36 0.256 0.27 0.348 0.30 密度 ρo 847.25㎏/m3 定压比热容 cpo 2.13KJ/ ㎏·℃ 热导率 ko 0.108W/ m·℃） 黏度 μo 0.301×10-3Pa·s 估算换热面积 1.热流量 依据公式Q Wh*Cph T1-T2 计算可得： Wh 23.3943* 92.14*0.0457+106.17*0.0256+0.380+0.157+0.256 +104.14*0.106 2390㎏/h Q 2390/3600*2.13*1000* 170.35-85.00 1.207*10^5W 2.平均传热温差 先按纯逆流计算，依据下式得： △tm’ 127.35-50 /ln 127.35/50 82.73℃ 计算R与P R （T1-T2）/ t2-t1 170.35-85 / 43-35 10.67 P t2-t1 / T1-t1 43-35 / 170.35-35 0.059 查表￠△t 0.83 △tm ￠△t△tm’ 0.83×82.73 68.67（℃） 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，故取单壳程合适。 4.传热面积 设K 450W/ m2·K 则估算的传热面积为 AP Q/ K△tm 1.207*10^5/ 450*68.67） 3.906 m2 5.冷却水用量 依据下式得 Wc Q/Cpc t2-t1） 1.207*10^5/ 4174* 43-35 3.61 kg/s 工艺结构尺寸 管径和管内流速 选用Φ25×2.5的碳钢管，管内流速取ui 1m/s。 管程数和传热管数 通过下式可依据传热管内径和流速确定单程传热管数 ns 　 3.61/992.3/ Π*0.25*0.02^2*1 11.48≈12 根 按单程管计算，所需的传热管长度为 L 3.906/ Π*0.025*12 4.14 m 按单程管设计，传热管过长，宜采用多管程结构。根据本设计实际情况，采用非标设计，现取传热管长l 3m,则该换热器的管程数为 NP 4.14/3≈2 管程 传热管总根数 NT 12×2 24根 3.传热管排列和分程方法 采用组合排列法，即每程内按正三角形排列，隔板两侧采用矩形排列。 取管心距t 1.25do ,则t 1.25×25 31.25≈32 mm 隔板中心到离其最近一排管中心距离按下式计算 s +6 22 mm 各层相邻管的管心距为44mm 每层各有传热管12根. 4.壳体内径 采用多管程结构，壳体内径按下式计算。取管板利用率η 0.7，则壳体内径为 D 1.05t　 1.05×32× 24/0.7 ^0.5 196.7 mm 按卷制壳体的进级挡，可取D 200mm。 5.折流板 采用弓形折流板，取弓形折流板圆缺高度为壳体的25%，则切去的圆缺高度为 h 0.25×200 50 mm ，故可取