列管式换热器的设计步骤.ppt

第#页 列管式换热器设计 设计题目 拟用200Kpa的饱和水蒸气将常压下20℃的苯加热到80℃， ①苯的质量流量为50t/h—单号 ②苯的质量流量为40t/h－双号 试设计一列管式换热器。 已知仓库中现有Φ25×2.5mm，长6m的碳钢钢管 设计内容 设计说明书 布管图 187 169 114 装配图 187 169 设计步骤 一、确定定性温度、物性数据 二、换热器的类型及流体走向 三、工艺计算 四、换热器尺寸的初步确定 五、校核计算 六、进出口管径 七、校核流体压力降 八、换热器尺寸及附属部件 九、参考资料 十、对一些问题的说明 一、确定定性温度、物性数据 苯的物性数据 t1 、t2 、tm 、ρ２ 、CP2 、μ2 、λ2 水蒸汽的物性数据 Ts 、ρ１ 、γ１ 同温度下水的物性 ρ 、μ 、λ 二、换热器的类型及流体走向 卧式固定管板式换热器 水蒸汽走壳程，苯走管程 不需要进行热补偿 不需要加折流挡板 －－P269-271 三、工艺计算 1、热负荷即传热速率Q 2、平均温度差Δtm 3、选K值，估算传热面积A初 1、热负荷即传热速率Q 2、平均温度差Δtm 由于水蒸汽侧的温度不变，因此可以把两流体的平均温度差看作是逆流来计算 （双管程） 3、选K值，估算传热面积A初 根据条件K值在580～1160 W/m2·℃ （K＝ 680W/m2·℃） 四、换热器尺寸的初步确定 确定管程结构尺寸 壳程设计数据 换热器长径比 1、确定管程结构尺寸 管子规格 初步设计总管数 校核流速、确定管程 管间距及排列方式 （1）管子规格 库存Φ25×2.5mm，L＝3.0m的光滑碳钢钢管 取管内苯的流速为u’2 （0.60 m/s） ——苯系易燃易爆物 流速一般低于1 m/s （2）初步设计总管数 （3）校核流速、确定管程 （4）管间距及排列方式 管间距t＝（1.25～1.3）d0 采用三角型排列 根据总管数n”确定层数a， 是否弓形排管，确定NT 最外层六角形对角线上管数 NTb＝2a+1 采用胀管法排列 2、壳程设计数据 壳体内径 D＝t（NTb－1）+ 2 b’ t －管间距 NTb －最外层六角形对角线上管数 b’ －六角形最外层管中心到壳体内 壁距离，取b’＝（1～1.5）d0 壳体内径标准圆整到ΦD×δmm 中心拉杆n3根 直径Φ12mm 双管程隔板少排NTb根 实际管数n＝NT－NTb－n3 双管程，每程n/2根排列管子 实际流速 ，与初设苯流速u’2 校核 3、换热器长径比 确定长径比的取值范围 五、校核计算 1、校核总传热系数K值 2、校核壁温TW 3、校核传热面积A 1、校核总传热系数K值 管内对流传热系数α2 管外对流传热系数α1 污垢热阻及管壁热阻 （1）管内对流传热系数α2 （2）管外对流传热系数α1 （3）污垢热阻及管壁热阻 苯侧污垢热阻RS2＝1.76×10-4m2·℃/W 蒸汽冷凝污垢热阻相对比较小， 水蒸汽侧污垢热阻可以忽略不计， 碳钢钢管的导热系数λ＝45 W/m2·℃ （4）校核K值 以外表面计算： 2、校核壁温TW 结果与原假设值TW校核 ——（TW＝115.6℃） 3、校核传热面积A 水蒸汽侧Ts不变，一壳程双管程换热器平均温度差与逆流平均温度差相等。 实际所需面积 六、进出口管径 苯进口管、出口管 水蒸汽进口管径 冷凝水排出口 1、苯进口管、出口管 取进口流速u0＝1m/s 进口直径 2、水蒸汽进口管径 蒸汽用量 3、冷凝水排出口 选用水煤气管 Φ42.25×3.25mm，长100mm 七、校核流体压力降 管程总压力降 壳程压力降 壳程是饱和水蒸汽冷凝， 阻力很小，不校核其压力降。 管程总压力降 （P272） 总压力降计算公式 —— 管内径; —— 管长 —— 管程结垢校正系数， 三角形为1.5， 正方形为1.4； —— 壳程数，1； —— 一壳程的管程数，2 。 λ 计算 八、换热器尺寸及附属部件 管间距： t＝32.5mm 壳体直径：Φ600×10mm，内径D＝580mm 壳体材料：碳素钢A3F，钢板卷焊 管子尺寸：Φ25×2.5mm，L＝3.0m，n＝164根，双管程