列管换热器设计示例课程设计nvvgth9y.doc

本科生课程设计 列管换热器设计示例 目录 一、设计任务书 3 二、设计方案简介 4 2.1换热器概述 4 2.2换热器的结构形式 6 2.3换热器材质的选择 11 2.4方案的确定 14 三、工艺设计计算 18 3.1计算总传热系数 18 3.2工艺结构尺寸 19 3.3换热器核算 21 四、换热器内流体 24 4.1计算总传热系数 24 4.2工艺结构尺寸 24 五、设计结果汇总 27 六、工艺流程图 28 七、对设计过程的评述和有关问题的讨论 29 八、课程设计心得 31 九、主要符号说明 33 十、参考文献 34 一 设计任务书 1.1设计题目 列管式换热器(热水冷却器)的设计,处理能力：32×104,设备型式其列管式换热器. 1.2操作条件 (1).热水：入口温度140℃，出口温度40℃ (2).冷却介质：循环水，入口温度30℃，出口温度40℃ (3).允许压降：不大于105Pa (4).每年按330天计，每天24小时连续运行 (5).建厂地址 :广州地区 1.3设计要求及内容 （1）工艺设计：确定设备的主要工艺尺寸，如：管径、管长、管子数目、管程数目等，计算K。 （2）结构设计：确定换热器管板、换热器壳体的结构和尺寸；确定连接方式、管板的列管的排列方式、换热器的传热面积和流体阻力。 （3）制定列管式换热器的所需的原始数据及编写课程设计说明书。 二 设计方案简介 2.1换热器概述 2.1.1 一、换热器概述 换热器是将热流体的部分热量传递给冷流体的设备，以实现不同温度流体间的热能传递，又称热交换器。换热器是实现化工生产过程中热量交换和传递不可缺少的设备。 在换热器中，至少有两种温度不同的流体，一种流体温度较高，放出热量；另一种流体则温度较低，吸收热量。在工程实践中有时也会存在两种以上的流体参加换热，但它的基本原理与前一种情形并无本质上的区别。 在化工、石油、动力、制冷、食品等行业中广泛使用各种换热器，且它们是上述这些行业的通用设备，占有十分重要的地位。随着我国工业的不断发展，对能源利用、开发和节约的要求不断提高，因而对换热器的要求也日益加强。换热器的设计制造结构改进以及传热机理的研究十分活跃，一些新型高效换热器相继问世。 二、换热器的类型 饱和水蒸气应从换热器壳程上方进入，冷凝水由壳程下方排出，冷却水从换热器下方的入口进入，上方的出口排除。 从两流体温度来看，估计换热器的管壁温度和壳体壁温之差不会很大，该换热器用循环冷却水冷却，热流体为热水，为不易结垢和清洁的流体。冬季操作时进口温度会降低，估计该换热器的管壁温和壳体壁温之差较小，因此初步确定选用带膨胀节的固定管板式换热器。 三、工艺流程示意图 说明运用该设备的理由 这种换热器的特点是壳体和管板直接焊接，结构简单、紧凑。在同样的壳体直径内，排管较多。管式换热器具有易于制造、成本较低、处理能力达、换热表面清洗比较方便、可供选用的结构材料广阔、适应性强、可用于调温调压场合等优点，由于两管板之间有管子相互持撑，管板得到加强，故在各种列管换热器中他的管板最薄，其造价比较低，因此得到了广泛应用。 2.1.2列管式换热器中K值大致范围 热流体 冷流体 传热系数K/(W·m2·K-1) 水 水 800～1200 轻油 水 340～910 重油 水 60～280 气体 水 17～280 水蒸汽冷凝 水 1420～4250 水蒸汽冷凝 气体 30～300 低沸点烃类蒸汽冷凝 水 455～1140 高沸点烃类蒸汽冷凝 水 60～170 水蒸汽冷凝 水沸腾 2000～4250 水蒸汽冷凝 轻油沸腾 455～1020 水蒸汽冷凝 重油沸腾 140～425 因此取K其中平衡值1000计算。 2.1 2.1.4换热器反应流程图 2.2换热器的结构形式 2.2 1.管壳式换热器 管壳式换热器又称列管式换热器，是一种通用的标准换热设备，它具有结构简单，坚固耐用，造价低廉，用材广泛，清洗方便，适应性强等优点，应用最为广泛。管壳式换热器根据结构特点分为以下几种： 固定管板式换热器 固定管板式换热器两端的管板与壳体连在一起，这类换热器结构简单，价格低廉，但管外清洗困难，宜处理两流体温差小于50℃ 带有膨胀节的固定管板式换热器，其膨胀节的弹性变形可减小温差应力，这种补偿方法适用于两流体温差小于70℃且壳方流体压强不高于600Kpa 浮头式换热器 浮头式换热器的管板有一个不与外壳连接，该端被称为浮头，管束连同浮头可以自由伸缩，而与外壳的膨胀无关。浮头式换热器的管束可以拉出，便于清洗和检修，适用于两流体温差较大的各种物料的换热，应用极为普遍，但结构复杂，造价高。 填料涵式换热器 填料涵式换热器管束一端可以自由膨胀，与浮头式换热器相比，结构简单，造价低，但壳程流体有外漏的可能性