苯冷卻器設(shè)計(jì)47696

1、歡迎下載 化工原理課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū) 一、設(shè)計(jì)題目 苯冷卻器的設(shè)計(jì)苯冷卻器的設(shè)計(jì) 二、設(shè)計(jì)任務(wù)及操作條件 1.設(shè)計(jì)任務(wù) 處理能力：100000 噸/年 操作周期：7200小時(shí)/年 2.操作條件 苯：入口溫度80，出口溫度40。 冷卻介質(zhì)：循環(huán)水，入口溫度25。 允許壓強(qiáng)降：不大于50KPa。 3.設(shè)備型式：管殼式換熱器 4.廠址：張掖地區(qū) 三、設(shè)計(jì)內(nèi)容 1.設(shè)計(jì)方案的選擇及流程說(shuō)明 2.管殼式換熱器的工藝計(jì)算：確定換熱器的傳熱面積 3.管殼式換熱器的主要結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì) 4.輔助設(shè)備選型與計(jì)算 5.設(shè)計(jì)結(jié)果匯總 6.繪制流程圖及換熱器設(shè)備工藝條件圖 7.對(duì)本設(shè)計(jì)進(jìn)行評(píng)述 歡迎下載 目目錄錄 1 設(shè)計(jì)概

2、況設(shè)計(jì)概況.1 1.1 熱量傳遞的概念與意義.1 1.2 化學(xué)工業(yè)與熱傳遞的關(guān)系.1 1.3 傳熱的基本方式.1 1.4 換熱器的種類.2 1.4.1 間壁式換熱器的類型.2 1.4.2 混合式換熱器.3 1.4.3 蓄熱式換熱器.4 1.5 列管式換熱器設(shè)計(jì)一般要求.4 1.6 流體通道的選擇原則.4 1.7 管殼式換熱器的簡(jiǎn)介.5 2 試算并初選換熱器規(guī)格.6 2.1 選擇換熱器類型.6 2.2 流體流動(dòng)途徑的確定.6 2.3 確定流體的定性溫度.6 2.4 計(jì)算熱負(fù)荷和冷卻水流量.7 2.5 計(jì)算兩流體的平均溫度差.7 3 工藝結(jié)構(gòu)尺寸計(jì)算.8 3.1 管徑和管內(nèi)的流速.9 3.2 管程

3、數(shù)和傳熱管數(shù).9 3.3 殼體內(nèi)徑.9 3.4 傳熱管排列和分程方法.10 3.5 折流板:.10 3.6 接管.10 4 核算總傳熱系數(shù).11 4.1 計(jì)算管程對(duì)流傳熱系數(shù).11 4.2 計(jì)算殼程對(duì)流傳熱系數(shù).12 4.3 確定污垢熱阻.12 歡迎下載 4.4 總傳熱系數(shù).12 4.5 核算傳熱面積.13 5 核算壓強(qiáng)降.13 5.1 計(jì)算管程壓強(qiáng)降.13 5.2 計(jì)算殼程壓強(qiáng)降.13 6 設(shè)計(jì)結(jié)果一覽表.15 7 設(shè)計(jì)評(píng)述.15 8 參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn).16 9 附錄附錄.17 9.1 經(jīng)驗(yàn)公式.17 9.2 符號(hào)說(shuō)明.17 9.3 設(shè)備流程圖及裝配圖.19 歡迎下載 1 設(shè)計(jì)概況設(shè)計(jì)概況

4、1.1 熱量傳遞的概念與意義 1) 熱量傳遞的概念 熱量傳遞是指由于溫度差引起的能量轉(zhuǎn)移，簡(jiǎn)稱傳熱。由熱力學(xué)第二定律 可知，在自然界中凡是有溫差存在時(shí)，熱就必然從高溫處傳遞到低溫處，因此 傳熱是自然界和工程技術(shù)領(lǐng)域中極普遍的一種傳遞現(xiàn)象。 1.2 化學(xué)工業(yè)與熱傳遞的關(guān)系 化學(xué)工業(yè)與傳熱的關(guān)系密切。這是因?yàn)榛どa(chǎn)中的很多過(guò)程和單元操作， 多需要進(jìn)行加熱和冷卻，例如：化學(xué)反應(yīng)通常要在一定的溫度進(jìn)行，為了達(dá)到 并保持一定溫度，就需要向反應(yīng)器輸入或輸出熱量；又如在蒸發(fā)、蒸餾、干燥 等單元操作中，都要向這些設(shè)備輸入或輸出熱量。此外，化工設(shè)備的保溫，生 產(chǎn)過(guò)程中熱能的合理利用以及廢熱的回收利用等都涉及到

5、傳熱的問(wèn)題。由此可 見(jiàn)，傳熱過(guò)程普遍的存在于化工生產(chǎn)中，且具有極其重要的作用?？傊?，無(wú)論 是在能源，宇航，化工，動(dòng)力，冶金，機(jī)械，建筑等工業(yè)部門，還是在農(nóng)業(yè)， 環(huán)境等部門中都涉及到許多有關(guān)傳熱的問(wèn)題。 應(yīng)予指出，熱力學(xué)和傳熱學(xué)既有區(qū)別又有聯(lián)系。熱力學(xué)不研究引起傳熱的 機(jī)理和傳熱的快慢，它僅研究物質(zhì)的平衡狀態(tài)，確定系統(tǒng)由一個(gè)平衡狀態(tài)變成 另一個(gè)平衡狀態(tài)所需的總能量；而傳熱學(xué)研究能量的傳遞速率，因此可以認(rèn)為 傳熱學(xué)士熱力學(xué)的擴(kuò)展。 1.3 傳熱的基本方式 根據(jù)載熱介質(zhì)的不同，熱傳遞有三種基本方式： 1）熱傳導(dǎo)（又稱導(dǎo)熱） 物體各部分之間不發(fā)生相對(duì)位移，僅借分子、原子和自由電子等微觀粒子 的熱運(yùn)動(dòng)而

6、引起的熱量傳遞稱為熱傳導(dǎo)。熱傳導(dǎo)的條件是系統(tǒng)兩部分之間存在 溫度差。 2）熱對(duì)流（簡(jiǎn)稱對(duì)流） 流體各部分之間發(fā)生相對(duì)位移所引起的熱傳遞過(guò)程稱為熱對(duì)流。熱對(duì)流僅 發(fā)生在流體中，產(chǎn)生原因有二：一是因流體中各處溫度不同而引起密度的差別， 歡迎下載 使流體質(zhì)點(diǎn)產(chǎn)生相對(duì)位移的自然對(duì)流；二是因泵或攪拌等外力所致的質(zhì)點(diǎn)強(qiáng)制 運(yùn)動(dòng)的強(qiáng)制對(duì)流。 此外，流體流過(guò)固體表面時(shí)發(fā)生的對(duì)流和熱傳導(dǎo)聯(lián)合作用的傳熱過(guò)程，即 是熱由流體傳到固體表面（或反之）的過(guò)程，通常稱為對(duì)流傳熱。 3）熱輻射 因熱的原因而產(chǎn)生的電磁波在空間的傳遞稱為熱輻射。熱輻射的特點(diǎn)是： 不僅有能量的傳遞，而且還有能量的轉(zhuǎn)移。 1.4 換熱器的種類 換熱

7、器種類很多，但根據(jù)冷、熱流體熱量交換的原理和方式基本上可分三 大類，即間壁式、混合式和蓄熱式。在三類換熱器中，間壁式換熱器應(yīng)用最多。 1.4.1 間壁式換熱器的類型 1) 夾套式換熱器 這種換熱器是在容器外壁安裝夾套制成，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；但其加熱面受容器壁 面限制，傳熱系數(shù)也不高。為提高傳熱系數(shù)且使釜內(nèi)液體受熱均勻，可在釜內(nèi) 安裝攪拌器。當(dāng)夾套中通入冷卻水或無(wú)相變的加熱劑時(shí)，亦可在夾套中設(shè)置螺 旋隔板或其它增加湍動(dòng)的措施，以提高夾套一側(cè)的給熱系數(shù)。為補(bǔ)充傳熱面的 不足，也可在釜內(nèi)部安裝蛇管。夾套式換熱器廣泛用于反應(yīng)過(guò)程的加熱和冷卻。 2) 沉浸式蛇管換熱器 這種換熱器是將金屬管彎繞成各種與容器相適應(yīng)

8、的形狀，并沉浸在容器內(nèi) 的液體中。蛇管換熱器的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，能承受高壓，可用耐腐蝕材料制造； 其缺點(diǎn)是容器內(nèi)液體湍動(dòng)程度低，管外給熱系數(shù)小。為提高傳熱系數(shù)，容 器內(nèi)可安裝攪拌器。 3) 噴淋式換熱器 這種換熱器是將換熱管成排地固定在鋼架上，熱流體在管內(nèi)流動(dòng)，冷卻水 從上方噴淋裝置均勻淋下，故也稱噴淋式冷卻器。噴淋式換熱器的管外是一層 湍動(dòng)程度較高的液膜，管外給熱系數(shù)較沉浸式增大很多。另外，這種換熱器大 歡迎下載 多放置在空氣流通之處，冷卻水的蒸發(fā)亦帶走一部分熱量，可起到降低冷卻水 溫度，增大傳熱推動(dòng)力的作用。因此，和沉浸式相比，噴淋式換熱器的傳熱效 果大有改善。 4) 套管式換熱器 套管式換

9、熱器是由直徑不同的直管制成的同心套管，并由 U 形彎頭連接而 成。在這種換熱器中，一種流體走管內(nèi)，另一種流體走環(huán)隙，兩者皆可得到較 高的流速，故傳熱系數(shù)較大。另外，在套管換熱器中，兩種流體可為純逆流， 對(duì)數(shù)平均推動(dòng)力較大。套管換熱器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，能承受高壓，應(yīng)用亦方便(可根據(jù) 需要增減管段數(shù)目)。特別是由于套管換熱器同時(shí)具備傳熱系數(shù)大，傳熱推動(dòng)力 大及能夠承受高壓強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，在超高壓生產(chǎn)過(guò)程(例如操作壓力為 3000 大氣壓 的高壓聚乙烯生產(chǎn)過(guò)程)中所用的換熱器幾乎全部是套管式。 5) 管殼式換熱器 管殼式(又稱列管式) 換熱器是最典型的間壁式換熱器。管殼式換熱器主要 有殼體，管束，管板和封頭等部分

10、組成，殼體多呈圓形，內(nèi)部裝有平行管束， 管束兩端固定于管板上，在管殼換熱器內(nèi)進(jìn)行換熱的兩種流體，一種在管內(nèi)流 動(dòng)，其行程稱為管程；一種在管外流動(dòng)，其行程稱為殼程。管束的壁面即為傳 熱面。為提高管外流體給熱系數(shù)，通常在殼體內(nèi)安裝一定數(shù)量的橫向折流檔板， 折流檔板不僅可防止流體短路，增加流體速度，還迫使流體按規(guī)定路徑多次錯(cuò) 流通過(guò)管束，使湍動(dòng)程度大為增加。常用的檔板有圓缺形和圓盤形兩種，前者 應(yīng)用更為廣泛。流體在管內(nèi)每通過(guò)管束一次稱為一個(gè)管程，每通過(guò)殼體一次稱 為一個(gè)殼程。為提高管內(nèi)流體的速度，可在兩端封頭內(nèi)設(shè)置適當(dāng)隔板，將全部 管子平均分隔成若干組。這樣，流體可每次只通過(guò)部分管子而往返管束多次，

11、 稱為多管程。同樣，為提高管外流速，可在殼體內(nèi)安裝縱向檔板使流體多次通 過(guò)殼體空間，稱多殼程。在管殼式換熱器內(nèi)，由于管內(nèi)外流體溫度不同，殼體 和管束的溫度也不同。如兩者溫差很大，換熱器內(nèi)部將出現(xiàn)很大的熱應(yīng)力，可 能使管子彎曲，斷裂或從管板上松脫。因此，當(dāng)管束和殼體溫度差超過(guò) 50時(shí)， 應(yīng)采取適當(dāng)?shù)臏夭钛a(bǔ)償措施，消除或減小熱應(yīng)力。 歡迎下載 1.4.2 混合式換熱器 混合式熱交換器是依靠冷、熱流體直接接觸而進(jìn)行傳熱的，這種傳熱方式 避免了傳熱間壁及其兩側(cè)的污垢熱阻，只要流體間的接觸情況良好，就有較大 的傳熱速率。故凡允許流體相互混合的場(chǎng)合，都可以采用混合式熱交換器，例 如氣體的洗滌與冷卻、循環(huán)水

12、的冷卻、汽-水之間的混合加熱、蒸汽的冷凝等等。 它的應(yīng)用遍及化工和冶金企業(yè)、動(dòng)力工程、空氣調(diào)節(jié)工程以及其它許多生產(chǎn)部 門中。 1.4.3 蓄熱式換熱器 蓄熱式換熱器用于進(jìn)行蓄熱式換熱的設(shè)備。內(nèi)裝固體填充物，用以貯蓄熱 量。一般用耐火磚等砌成火格子（有時(shí)用金屬波形帶等）。換熱分兩個(gè)階段進(jìn) 行。第一階段，熱氣體通過(guò)火格子，將熱量傳給火格子而貯蓄起來(lái)。第二階段， 冷氣體通過(guò)火格子，接受火格子所儲(chǔ)蓄的熱量而被加熱。這兩個(gè)階段交替進(jìn)行。 通常用兩個(gè)蓄熱器交替使用，即當(dāng)熱氣體進(jìn)入一器時(shí)，冷氣體進(jìn)入另一器。常 用于冶金工業(yè)，如煉鋼平爐的蓄熱室。也用于化學(xué)工業(yè)，如煤氣爐中的空氣預(yù) 熱器或燃燒室，人造石油廠中的

13、蓄熱式裂化爐。 1.5 列管式換熱器設(shè)計(jì)一般要求 1) 根據(jù)換熱任務(wù)和有關(guān)要求確定設(shè)計(jì)方案； 2) 初步確定換熱器的結(jié)構(gòu)和尺寸； 3) 核算換熱器的傳熱面積和流動(dòng)阻力； 4) 確定換熱器的工藝結(jié)構(gòu)。 1.6 流體通道的選擇原則 1) 不潔凈和易結(jié)垢的流體宜走管程，以便于清洗管子； 2) 腐蝕性流體宜走管程，以免管束和殼體同時(shí)受腐蝕，而且管內(nèi)也便于檢 修和清洗； 3) 高壓流體宜走管程，以免殼體受壓，并且可節(jié)省殼體金屬的消耗量； 4) 飽和蒸汽宜走殼程，以便于及時(shí)排出冷凝液，且蒸汽較潔凈，不易污染 殼程； 5) 被冷卻的流體宜走殼程，可利用殼體散熱，增強(qiáng)冷卻效果； 6) 有毒流體宜走管程，以減少

14、流體泄漏； 歡迎下載 7) 粘度較大或流量較小的流體宜走殼程，因流體在有折流板的殼程流動(dòng)時(shí)， 由于流體流向和流速不斷改變，在很低的雷諾數(shù)（Re1530 流速/(m/s) 殼程0.21.50.5315 表 3 管殼式換熱器中易燃、易爆液體的安全允許速度 液體名稱乙醚、二硫化碳、 苯 甲醇、乙醇、汽 油 丙酮 安全允許速度 /（m/s) 12315001500500500100100353511 最大流速 （m/s） 0.60.751.11.51.82.4 3.1 管徑和管內(nèi)的流速 選用，L= 2m 的列管，由流速范圍可設(shè) ui=0.6m/s 19 2 3.2 管程數(shù)和傳熱管數(shù) 由可求得單管程管子

15、根數(shù)： V = ui 4d 2 ini ni= V ui 4d 2 i = 6.76 995.7 0.6 3.14 4 0.0152 = 64 S0= Q K0tm = 282.1 103 450 27.3 = 22.96m2 歡迎下載 考慮到 15%面積裕度： S 0 = 1.15S0= 1.15 22.96 = 26.404m2 則按單管程計(jì)算,所需的傳熱管長(zhǎng)數(shù)為: Li= S0 d0ni = 26.404 3.14 0.019 64 = 6.915 單管程設(shè)計(jì),傳熱管過(guò)長(zhǎng),宜采用多管程結(jié)構(gòu)?，F(xiàn)取傳熱管長(zhǎng) L= 2m，則該換 熱器管程數(shù)為： Np= LI L = 6.915 2 = 3.4

16、6 圓整為：4 3.3 殼體內(nèi)徑 采用多管程結(jié)構(gòu)，取管板利用率 =0.7 則殼體內(nèi)徑： D = 1.05a n = 1.05 24 256 0.7 = 481.9mm 圓整后取 500mm 3.4 傳熱管排列和分程方法 采用組合排列法，即每程內(nèi)均按正三角形排列，隔板兩側(cè)采用正方形排列。 取管心距 a=1.25d0 （約等于 24mm） 則a = 1.25 0.019 = 23.75mm 橫穿過(guò)管束中心線管數(shù) Nc= 1.1 n = 1.1 256 = 17.6 將這些管子進(jìn)行排列有圖如下： 圖 3 正三角形排列 歡迎下載 3.5 折流板: 采用弓形折流板，取弓形折流板圓缺高度為殼體內(nèi)徑的 25

17、%，則切去的圓 缺高度為 取圓整后 150mm h = 0.25 500 = 150mm 取折流板間距 B=0.3D,則 B=0.3500=150mm，可取 B 為 150mm 折流板數(shù) Nb= 傳熱管長(zhǎng) 折流板間距 1 = 2000 150 1 = 13（塊） 折流板圓缺面水平裝配。 3.6 接管 換熱器中流速 u 的經(jīng)驗(yàn)值可取為： 對(duì)液體 u=1.5-2m/s 對(duì)蒸汽 u=20-50m/s 殼體流體進(jìn)出口，出口接管內(nèi)苯流速為 u=1.5m/s 則接管內(nèi)徑為： d1= 4V u = 4 3.858 836.6 3.14 1.5 = 63mm(70mm 3.5mm) 管程流體進(jìn)出口，出口接管內(nèi)

18、循環(huán)水流速為 u=1.5m/s 則接管內(nèi)徑為： d2= 4V u = 4 6.76 995.7 3.14 1.5 = 76mm(80mm 1.5mm) 據(jù)此初選固定管板式換熱器規(guī)格尺寸為下表： 圖 5 工藝尺寸 殼 徑 D500mm管 子 尺 寸192mm 管 程 數(shù) p N4管 長(zhǎng) L2m 管子總數(shù) n256管子排列方法正三角形 4 核算總傳熱系數(shù)核算總傳熱系數(shù) 4.1 計(jì)算管程對(duì)流傳熱系數(shù) Ai= 256 4 3.14 4 0.0152= 0.011304m2 ui= Vs si = 6.76 997.5 0.011304 = 0.6m s（與假設(shè)相合適） 歡迎下載 Re= diui =

19、0.015 997.5 0.6 0.8007 10 - 3 = 11212 Pr i = Cp = 4.174 103 0.8007 10 - 3 0.6176 = 5.411 圖 4 殼程摩擦系數(shù) f 與 Re 的關(guān)系 00 所以： i= 0.023 diRe 0.8Pr i 0.4（水被加熱） = 0.023 0.6176 0.015 (11212)0.8 5.4110.4= 3231 4.2 計(jì)算殼程對(duì)流傳熱系數(shù) 0 換熱器中心附近管排中流體流通截面積為： S0= BD( 1 d0 t) = 0.15 0.5 ( 1 0.019 0.024) = 0.01563m2 由正三角形排列得：

20、de= 4( 3 2 t2- 4d 2 0) d0 = 4 ( 3 2 0.0242- 3.14 4 0.0192) 3.14 0.019 = 0.0144 u0= VS S0 = 3.858 836.6 0.01563 = 0.3m s 歡迎下載 Reo= deuo o = 0.0144 0.3 836.6 0.381 10 - 3 = 9486 Pro= Cpo o = 1.828 103 0.381 10 - 3 0.151 = 4.612 0= 0.36 deRe 0.55Pr o 1 3( w) 0.14 = 0.36 0.151 0.0144 94860.55 4.612 1 3

21、1 = 962.5 4.3 確定污垢熱阻 管內(nèi)、外側(cè)污垢熱阻分別取為： Rsi= 0.00017m2 w(苯)， Rso= 0.00017m2 w(水) 4.4 總傳熱系數(shù) K0 因?yàn)楸綖橛袡C(jī)物，管子材料選用不銹鋼，取其導(dǎo)熱系數(shù)為， = 45 2 總傳熱系數(shù)為： 0 K K0= 1 1 0 + Rso+ Rsi do di + bdo dm + do idi = 1 1 962.5 + 0.00017 + 0.000170.019 0.015 + 0.002 0.019 45 0.017 + 0.019 3231 0.015 = 1 1.866 10 - 3 = 535.9W(m2) 由計(jì)算得

22、 K0 K = 535.9 450 = 1.20(在1.15 - 1.25范圍內(nèi)) 4.5 核算傳熱面積 實(shí)際傳熱面積 S0= ndL = （256 18） 3.14 0.019 （2 0.06） = 27.55m2 傳熱面積 S = Q K0tm = 282100 535.9 24.44 = 21.54m2 歡迎下載 該換熱器的面積裕度為 H = S0 S S 100% = 27.55 - 21.54 21.54 100% = 27.9% 由前面計(jì)算可知，該型號(hào)換熱器，總傳熱系數(shù)為 535.9W/m2，在傳熱任 務(wù)所規(guī)定的流動(dòng)條件下，計(jì)算出的 S0為 27.55m2其面積裕度為 27.9%

23、故所選擇的換熱器是合適，能夠完成生產(chǎn)任務(wù)。 5 核算壓強(qiáng)降核算壓強(qiáng)降 5.1 計(jì)算管程壓強(qiáng)降 前面已算出：ui = 0.6m s Ft= 1.5 NS= 1 NP= 4 P1= l d u2 2 = 0.039 995.7 0.62 2 2 0.015 = 932Pa P2= 3 u2 i 2 = 3 995.7 0.62 2 = 537.7Pa Pi=(932 + 537.7) 1 4 1.5 = 8818.2Pa 50KPa 5.2 計(jì)算殼程壓強(qiáng)降 P0=(P1+ P2)FtNs 其中 Fs = 1.15,NS= 1 P1= Fsf0nc(NB+ 1)(u2 0) 2 管子為正三角形排列，

24、取 F=0.4 f0= 5.0 9486 - 0.228 = 0.62 P3= Ffonc(NB+ 1)u 2 2 = 0.4 5 9486 - 0.228 17.6 (13 + 1)836.6 0.3 2 2 = 2300.5Pa 歡迎下載 P4= NB(3.5 2h D) u2 2 = 13 (3.5 2 0.15 0.5 ) 836.6 0.32 2 = 1419.3Pa P =（P3+ P4）FtNs=（2300.5 + 1419.3）1.5 1 = 5579.7Pa 50KPa 由上面計(jì)算可知，該換熱器管程與殼程的壓強(qiáng)均滿足題目要求，故所選換 熱器合適。 歡迎下載 6 設(shè)計(jì)結(jié)果一覽表

25、設(shè)計(jì)結(jié)果一覽表 7 設(shè)計(jì)評(píng)述設(shè)計(jì)評(píng)述 通過(guò)本次課程設(shè)計(jì)，我對(duì)換熱器的結(jié)構(gòu)、性能都有了一定的了解，同時(shí)， 在設(shè)計(jì)過(guò)程中，我也掌握了一定的工藝計(jì)算方法。 換熱器是化工廠中重要的化工設(shè)備之一，而且種類繁多，特點(diǎn)不一，因此， 選擇合適的換熱器是相當(dāng)重要的。在本次設(shè)計(jì)中，我發(fā)現(xiàn)進(jìn)行換熱器的選擇和 項(xiàng)項(xiàng) 目目 管程（循環(huán)水）管程（循環(huán)水）殼程（苯）殼程（苯） 流量，Kg /s6.763.858 溫度，（進(jìn)/出）25/3580/40 定性溫度，3060 密度，Kg /m3995.7836.6 比熱，KJ/4.1741.828 粘度，Pas0.800710-30.31810-3 導(dǎo)熱系數(shù)， KJ/m 0.61

26、760.151 物 性 普蘭特?cái)?shù)5.4114.612 殼體內(nèi)徑，mm500臺(tái)數(shù)1 管徑，mm 192殼程數(shù)1 管長(zhǎng)，m2管心距，mm 24 管數(shù)256管子排列正三角形排列 傳熱面積，m224.86折流板數(shù)13 折流板距，m0.15 結(jié) 構(gòu) 參 數(shù) 管程數(shù)4 材質(zhì)碳鋼管 主要計(jì)算結(jié)果主要計(jì)算結(jié)果管程管程殼程殼程 流速，m/s0.60.3 污垢熱阻,(m2)/W1.71041.7104 壓力降 Pa88185579.7 歡迎下載 設(shè)計(jì)是要通過(guò)反復(fù)計(jì)算，對(duì)各項(xiàng)結(jié)果進(jìn)行比較后，從中確定出比較合適的或最 優(yōu)的設(shè)計(jì)，為此，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮很多方面的因素。 首先要滿足傳熱的要求，本次設(shè)計(jì)時(shí)，由于初選總傳熱系數(shù)不

27、合適，使規(guī) 定條件下的計(jì)算結(jié)果與初設(shè)值的比值不在要求范圍內(nèi)，因此，經(jīng)過(guò)多次計(jì)算， 才選擇到合適的 K 值為 450W/（m2）計(jì)算結(jié)果為 535.9（W/m2） ，核算為 比為 1.20，滿足要求。 其次，在滿足工藝條件的前提下選擇合適的換熱器類型，通過(guò)分析操作要 求及計(jì)算，本次設(shè)計(jì)選用換熱器為上述計(jì)算結(jié)果。 再次，從壓強(qiáng)降來(lái)看，管程約為 8818Pa，殼程約為 5579.7Pa，都低于要求 值（50KPa） ，因此，可適當(dāng)加大流速，從而加大對(duì)流傳熱系數(shù)，減少污垢在管 子表面上沉積的可能性，即降低污垢熱阻，然而，流速增加，流動(dòng)阻力也會(huì)隨 之增大，動(dòng)力消耗就增多，因此，作出經(jīng)濟(jì)衡算在確定流速時(shí)是

28、相當(dāng)重要的。 此外，其他因素（如加熱和冷卻介質(zhì)用量，換熱器的檢修和操作等） ，在 設(shè)計(jì)時(shí)也是不可忽略的。根據(jù)操作要求。 在檢修和操作方面，固定管板式換熱器由于兩端管板和殼體連接成一體， 因此不便于清洗和檢修。 本次設(shè)計(jì)中，在滿足傳熱要求的前提下，考慮了其他各項(xiàng)問(wèn)題，但它們之 間是相互矛盾的。如：若設(shè)計(jì)換熱器的總傳熱系數(shù)較大，將導(dǎo)致流體通過(guò)換熱 器的壓強(qiáng)降（阻力）增大，相應(yīng)地增加了動(dòng)力費(fèi)用；若增加換熱器的表面積， 可能使總傳熱系數(shù)或壓強(qiáng)降減小，但卻又受到換熱器所能允許的尺寸限制，且 換熱器的造價(jià)也提高了。因此，只能綜合考慮來(lái)選擇相對(duì)合適的換熱器。 然而在本次設(shè)計(jì)中由于經(jīng)驗(yàn)不足，知識(shí)有限，還是存在著很多問(wèn)題。比如 在設(shè)計(jì)中未考慮對(duì)成本進(jìn)行核算，僅在滿足操作要求下進(jìn)行設(shè)計(jì)，在經(jīng)濟(jì)上是 否合理還有待分析。在設(shè)計(jì)的過(guò)程中我發(fā)現(xiàn)板式換熱器采用同一板片組成不同 幾何尺寸和形狀的流道（非對(duì)稱流道）解決了兩側(cè)水流量不等的問(wèn)題，同時(shí)與 對(duì)稱結(jié)構(gòu)相比具有相同的耐壓性和使用壽命。總之，通過(guò)本次設(shè)計(jì)，我發(fā)現(xiàn)自 己需要繼 學(xué)習(xí)的知識(shí)還很多，我將會(huì)認(rèn)真請(qǐng)教老師，不斷提高自己的知識(shí)水平，擴(kuò) 展自己的知識(shí)面。 歡迎下載 8 參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn) 1 夏清 賈紹義化工原理第二版(上冊(cè))M.天津：天津大學(xué)出版社. 2 馬江權(quán) 冷一欣化工