换热器设计说明书分析.doc

 PAGE \* MERGEFORMAT 15 设计任务和设计条件 TC 设计任务和设计条件 \f C \l 1  某生产过程的流程如图所示。反应器的混合气体经与进料物流换热后，用循环冷却水将其从110℃进一步冷却至60℃之后，进入吸收塔吸收其中的可溶性组分。已知混合气体的流量为237301，压力为6.9，循环冷却水的压力为0.4，循环水的入口温度为29℃，出口的温度为39℃，试设计一列管式换热器，完成生产任务。 物性特征：混和气体在35℃下的有关物性数据如下（来自生产中的实测值）： 密度 定压比热容 =3.297kj/kg℃ 热导率 =0.0279w/m 粘度 循环水在34℃ 下的物性数据： 密度 =994.3㎏/m3 定压比热容 =4.174kj/kg℃ 热导率 =0.624w/m℃ 粘度 确定设计方案 1． 选择换热器的类型 两流体温???变化情况：热流体进口温度110℃ 出口温度60℃；冷流体进口温度29℃，出口温度为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。 2． 管程安排 从两物流的操作压力看，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。 浮头式换热器介绍 浮头式换热器的特点是有一端管板不与外壳连为一体，可以沿轴向自由浮动。这种结构不但完全消除了热应力的影响，且由于固定端的管板以法兰与壳体连接，整个管束可以从壳体中抽出，因此便于清洗和检修。故浮头式换热器应用较为普遍，但它的结构比较复杂，造价较高。 确定物性数据  TC 确定物性数据 \f C \l 1  定性温度：对于一般气体和水等低黏度流体，其定性温度可取流体进出口温度的平均值。故壳程混和气体的定性温度为 T= =85℃ 管程流体的定性温度为 t=℃ 根据定性温度，分别查取壳程和管程流体的有关物性数据。对混合气体来说，最可靠的无形数据是实测值。若不具备此条件，则应分别查取混合无辜组分的有关物性数据，然后按照相应的加和方法求出混和气体的物性数据。 混和气体在35℃下的有关物性数据如下（来自生产中的实测值）： 密度 定压比热容 =3.297kj/kg℃ 热导率 =0.0279w/m 粘度 =1.5×10-5Pas 循环水在34℃ 下的物性数据： 密度 =994.3㎏/m3 定压比热容 =4.174kj/kg℃ 热导率 =0.624w/m℃ 粘度 =0.742×10-3Pas 算传热面积 TC 估算传热面积 \f C \l 1  热流量 TC 热流量 \f C \l 2  Q1= =237301×3.297×(110-60)=3.91×107kj/h =1.086×107kw 2.平均传热温差 TC 平均传热温差 \f C \l 2  先按照纯逆流计算，得 = 3.传热面积 TC 传热面积 \f C \l 2  由于壳程气体的压力较高，故可选取较大的K值。假设K=320W/(㎡k)则估算的传热面积为 Ap= 4.冷却水用量 TC 冷却水用量 \f C \l 2  m== 工艺结构尺寸 TC 工艺结构尺寸 \f C \l 1  1．管径和管内流速 TC 管径和管内流速 \f C \l 2  选用Φ25×2.5较高级冷拔传热管（碳钢），取管内流速u1=1.35m/s。 2．管程数和传热管数 TC 管程数和传热管数 \f C \l 2  可依据传热管内径和流速确定单程传热管数 Ns= 取618根 按单程管计算，所需的传热管长度为