固定管板式换热器的设计讲解.doc

化工原理课程设计 设计题目：固定管板式换热器的设计 院： 班 级： 姓 名： 学 号： 指导老师： 时 间：201年月日 目 录 1.概述 1 2.设计标准 1 3.方案设计和拟定 1 4.设计计算 2 4.1确定设计方案 2 4.1.1流动空间选择 2 4.2确定物性数据 3 4.3设计总传热系数 3 4.3.1热流量 4 4.3.2平均传热温差 4 4.3.3冷却水用量 5 4.3.4总传热系数K 5 4.4计算传热面积 5 4.5工艺结构尺寸 5 4.5.1管径和管内流速 5 4.5.2管程数和传热管数 6 4.5.3传热管排列和分程方法 6 4.5.4壳体内径 6 4.5.5折流板 6 4.6换热器核算 7 4.6.1热量核算 7 4.6.1.1壳程对流传热系数 7 4.6.1.2管程对流传热系数 8 4.6.1.3传热系数K 9 4.6.1.4传热面积A 9 4.6.2换热器内流体的流动阻力 9 4.6.2.1管程流动阻力 9 4.6.2.2壳程阻力 10 4.6.2.3换热器主要结构尺寸和计算结果 11 5.设计小结 12 6.参考文献 12 7.附图表 13 8.符号说明 14  1．概述 换热器是实现将热能从一种流体传至另一种流体的设备，在化工、石油、动力、制冷、食品等行业中广泛使用，并占有十分重要的地位。由于生产条件不同，所用的换热器的类型也是多种多样。不同类型的换热器各有优缺点，性能各异。在换热器设计中，首先应根据工艺要求选择适用的类型，然后计算换热所需传热面积，并确定换热器的结构尺寸。 列管式换热器的应用已有很悠久的历史，它的结构简单，在相同的壳体直径内，排管较多，比较紧凑，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，尤其在化工、石油、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。为此本课题对这类换热器的工艺设计进行了详细的介绍。某生产过程中,需将t∕a的从8℃冷却到30℃冷却水初温为℃终温为℃，允许压降不大于1a.每年按3天计算，每天按24小时连续运行。试设计一台换热器，完成生产任务。两热流体进口温度8℃，出口温度30℃.冷流体进口温度℃，出口温度℃，两流体的温度相差较小，故不用考虑热补尝的问题，再根据造价低，经济的原则我们选用固定管板式换热器。 该固定管板式换热器为单壳程四管程，三角形管束排列，有机物走壳程，水走管程，管长为3米，共有折流挡板29块，每块挡板高55mm,间距为100mm,壳体内径为219mm，选择管径时，应尽可能使流速高些，易结垢、粘度较大的液体宜采用较大的管径。我国目前试用的列管式换热器系列标准中仅有φ25×2.5mm及φ19×2mm两种规格的管子。在这里选用φ25×2.5mm规格的管子。常见的管长规格有1m、1.5m、2m、3m、4.5m、6m、9m，在此次设计中选用3m管长的管子。 传热系数K=300W/㎡·℃冷、热流体通道的选择在列管式换热器中，流体走壳程还是走管程，可按下列经验原则确定 不洁净易结垢的流体应走便于清洗的一侧。对固定管板式换热器应走管程 需要冷却的物料宜走壳程，便于散热。 流量小或粘度大的物料可走壳程，因为在折流挡板的作用下，Re﹥100即可达到湍流。管内流速取对流传热系数明显较低的物料宜走管程, 不洁净易结垢的流体应走便于清洗的一侧,根据的物理性质应走程，的物料宜走壳程，便于散热。 定性温度：可取流体进口温度的平均值。 壳程水的定性温度管程流体的定性温度根据定性温度，分别在《化工原理》附录中的有关数据,如下： 物料的有关物性数据物料 密度 ㎏／m3 Cp／·℃﹚ (--导热系数 W／(m·℃) Ｕ黏度Pa·s 水 ×103 4.183 0.6028 0.9579×10-3 有机物 0.815×103 2.15 0.14 0.7×10-3 4.3设计总传热系数 根据有机物的黏度为0.7×10-3 Pa·s，查《化工原理》2.oC)之间。 4.3.1热流量 4.3.2平均传热温差及校正 平均温度的确定 热流体 8℃---------------------﹥30℃ 冷流体