换热器设计实例讲述.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.煤油在定性温度下的物性数据 5.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（若按常用流速1.5m/s计算，可以得出所需管程数为6，换热器小而管程数过多使换热器结构变得复杂，而且动力消耗增大，设计时不能照教科书按部就班）。 查化工原理附录，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 按管间煤油计算，即 忽略热损失，则水的用量为 逆流温差 三、计算总传热系数 （一）计算热负荷（热流量） （二）计算冷却用水量 （三）计算逆流平均温度差 1.管程给热系数 故采用下式计算 （四）总传热系数K 2.壳程给热系数 假设壳程给热系数 3.污垢热阻 4.管壁的导热系数 碳钢的导热系数 5.总传热系数 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 四、估算传热面积 五、工艺结构尺寸 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 在图上难以读取，因而相应以 代替R，PR代替P，查同一图线得 ，于是 。 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 现对上述查图方法进行说明。对于1-2折流有： 令 ， ，则 ， 。将 R、P 以 代入上式得 ? 显然，用 对 作图应为同一图线。本设计取有效对数平均温度差为 ℃。 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