辽宁石油化工大学换热器设计.docVIP

一、任务书 （1）、设计任务：选一台适当型号的列管式换热器，完成用冷却水冷却从反应器出来的循环使用的有机液的任务 （2）、设计任务及操作条件： 表1 冷却水 有机液 处理量kg/h 20040 密度kg/m3 1000 950 比热kJ/kg.℃ 4.187 2.261 导热系数W/m.℃ 0.621 0.172 粘度mPa.s 1 0.742 换热器入口温度℃ 25 65 换热器出口温度℃ 40 50 污垢热阻 m2.℃/ W 2×10-4 1.6×10-4 允许压强降 kPa ≯ 30 ≯ 30 （3）．设计项目：选择适宜的列管式换热器，并进行核算 （4）．设计要求：通过计算，并分析比较方案，确定 （1）管程流体和壳程流体分别是那种流体 （2）计算相应参数 （3）换热器的适宜型号，台数，组合方式（串联或并联）  二、计算 因为任务要求是两流体均不发生相变的传热过程，因为水的传热系数一般较大，且易结垢，另外，被冷却的有机液可利用外壳向外散热，增强冷却效果，因此暂定为冷却水走管程，有机液走壳程。 设计参数 确定物性参数 有机液的定性温度： ???? 密度????????? ρ0＝kg/m3 定压比热容??? Cp0＝kJ/kg℃  热导率??????? λ0＝0.W/m℃  粘????? ? μ0＝0.mPa﹒s 水的定性温度：  密度????????? ρi＝kg/m3? 定压比热容??? Cpi＝4.kJ/kg℃  导热系数?????? λi＝0.6W/ m℃ 粘度???????? μi＝m Pa﹒s 方案一 （1）试算和初选换热器的规格 计算热负荷和有机液处理量： 计算两流体的平均温差。按照单壳程、多管程计算。并流时平均温度差为 而P= R= 查单壳程换热器对数平均温度差校正系数表查得校正系数=0.94 ℃ 初选换热器的规格。 根据两流体的情况，假设K=700W/（m2﹒℃） ㎡ 由于，因此不需要考虑热补偿。由此可选定换热器系列标准（教材附录）选定G450Ⅳ-1.0-26.3换热器。有关参数见表2。 表2 项目 数据 项目 数据 壳径/mm 450 管子尺寸/mm ￠19×2 公称压力/MPa 1.0 管长/m 3 公称面积/㎡ 25.3 管子总数 146 管程数 4 管子排列方法 正方形斜转45° 实际传热面积㎡ 若选用该型号的换热器，则要求过程的总传热系数为 (2)核算压力降 ①管程压力降 其中，，,1.5。 管程流通截面积 （湍流） 设管壁粗糙度，，由Moody图可得，所以 ②壳程压力降 其中，=1.15，=1 当管子正方形斜转45°排列时，F=0.4 取折流挡板间距h=0.15m 壳程流通面积 所以 通过计算验证表明，管程和壳程压力降均能满足任务要求。 （3）核算总传热系数 ①管程对流传热系数 （湍流） ②壳程对流传热系数 =0.36ReoPr() 取换热器列管的中心距t=1.25×19=23.75≈24mm 流体通过管间最大截面积A= 壳程中的有机溶剂被冷却取()=0.95 所以 =0.36RPr() = 污垢热阻 Rso=1.6×10-4 m2.℃/ W Rsi=2×10-4 m2﹒℃/ W 总传热系数 管壁热阻忽略时，总传热系数为 = = =826W/(㎡﹒℃) 由前面的计算可知，选用该型号换热器时要求过程的总传热系数为，在规定的流动条件下，计算出的为826W/(㎡﹒℃)，此时有 所以初选的换热器是合适的。 方案二、 试算和初选换热器的规格 计算热负荷和有机液处理量： 计算两流体的平均温差。 按照单壳程、多管程计算。逆流流时平均温度差为 热流体T 50℃ → 65℃ 冷流体t 25℃ ← 40℃ 25℃ 25℃ =25℃ 而P= R= 查单壳程换热器对数平均温度差校正系数表查得校正系数=0.94 ℃ 初选换热器的规格。 根据两流体的情况。假设K=530W/（m2﹒℃） ㎡ 由于，因此不需要考虑热补偿。由此可选定换热器系列标准（教材附录）选定G400Ⅳ-1.0-26.3型换热器。有关参数见附表3。 表3 项目 数据 项目 数据 壳径/mm 400 管子尺寸/mm ￠25×2 公称压力/MPa 1.0 管长/m 4.5 公称面积/㎡ 26.3 管子总数 76 管程数 4 管子排列方法 正方形 实际传热面积㎡ 若选用该型号的换热器，则要求过程的总传热系数为 (2)核算压力降 ①管程压力降 其中，，,1.5。 管程流通截面积 （湍流） 设管壁粗糙度，，由