25_换热器设计实例精读.ppt

换热器设计 * 一、设计任务 1.处理能力：19.8×105 t / a 煤油； 2.设备形式：卧式列管式换热器。 二、操作条件 1.煤油：入口温度140℃，出口温度40℃； 2.冷却介质：为循环水，入口温度30℃，出口温度自选； 3.允许压降：不大于105Pa； 4.每天按330天，每天按24小时连续运行。 三、设计要求 选择或设计适宜的列管式换热器并进行核算。 煤油卧式列管式冷却器的设计 两流体均为无相变，本设计按非标准系列换热器的一般设计步骤进行设计。 两流体温度变化情况：热流体（煤油）入口温度为140℃，出口温度为40℃；冷流体（冷却水）入口温度为30℃，出口温度选为40℃ 两流体的定性温度如下： 煤油的定性温度 冷却水定性温度 两流体的温度差 （ 50℃， 70℃） 因该换热器用循环冷却水冷却，冬季操作时冷却水进口温度会降低，因此壳体壁温和管壁温相差较大，故选用带膨胀节的列管式换热器。 煤油卧式列管式冷却器的设计——工艺计算书 一、确定设计方案 （一）选定换热器类型 因循环冷却水较易结垢，为便于污垢清洗，故选定冷却水走管程， 煤油走壳程。同时选用 的碳钢管，管内流速取 m/s 两流体在定性温度下的物性数据如下表： 0.715 0.715 0.715 0.715 35 冷却水 825 825 825 825 90 煤油 导热系数 W/ m ?℃ 比热容 kJ/ kg?℃ 粘度 mPa ? s 密度 kg/m3 定性温度 ℃ 流体物性 （二）选定流体流动空间及流速 二、确定物性数据 考虑15%的面积裕度， 1.管径和管内流速 选用的碳钢换热管 ，管内流速 2.管程数和传热管数 根据传热管内径和流速确定单程传热管数 （根） 按单管程计算所需换热管的长度 三、估算传热面积 四、工艺结构尺寸 假设总传热系数K 215w/m2℃ 按单管程设计，传热管过长，现取传热管长 ，则该换热器的管程数为 传热管的总根数 （根） 3.平均传热温差校正及壳程数 按单壳程双管程结构查单壳程 图，因 得 。 单壳程双管程属于1-2折流，现用1-2折流的公式计算平均温度差 4.传热管排列和分程方法 采用组合排列，即每层内按正三角形排列，隔板两侧按正方形排列。取管心距 ，则 横过管束中心线的管数 （根） 5.壳体内径 采用多管程结构，取管板利用率 ，则壳体内径 圆整取 6.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 ，取 取折流板间距为 ，则 取 折流板数 折流板圆缺水平面安装。 7.接管 壳程流体（煤油）进出口接管：取接管内煤油流速为1.0m/s，则接管内径 取标准管径为100mm。 管程流体（循环水）进出口接管，取接管内循环水的流速为1.5m/s，则接管内径 （取标准管径为200mm） 1.壳程对流给热系数 六、换热器核算 （一）热量核算 对于圆缺形折流板，可采用克恩公式 当量直径由正三角形排列得 壳程流通截面积 壳程流体流速、雷诺数及普兰德数分别为 2.管程对流给热系数 管程流通截面积 管程流体流速、雷诺数及普兰德数分别为 3.传热系数K 4.传热面积 该换热器的实际换热面积 面积裕度为 换热面积裕度合适，能够满足设计要求。 1.管程流动阻力 （Ft 结垢校正系数，Np 管程数，Ns 壳程数） 取换热管的管壁粗糙度为0.01mm，则 ，而 查图得 。 （二）换热器内流体的流动阻力