換熱器課程設(shè)計(jì)PPT

1、 講解人：孫錦龍組員：付雅婷、閆華穎、羅冰、尤濤、韓民澤、拜穎琪換熱器知識(shí)換熱器知識(shí)1設(shè)計(jì)計(jì)算設(shè)計(jì)計(jì)算2核算過(guò)程核算過(guò)程3總結(jié)分析總結(jié)分析4類型類型特點(diǎn)特點(diǎn)管殼式列管式固定管板式剛性結(jié)構(gòu)用于管殼溫差較小的情況（一般50），管間不能清洗帶膨脹節(jié)有一定的溫度補(bǔ)償能力，殼程只能承受低壓力浮頭式管內(nèi)外均能承受高壓，可用于高溫高壓場(chǎng)合U型管式管內(nèi)外均能承受高壓，管內(nèi)清洗及檢修困難填料函式外填料函管間容易泄露，不宜處理易揮發(fā)、易爆炸及壓力較高的介質(zhì)內(nèi)填料函密封性能差，只能用于壓差較小的場(chǎng)合釜式殼體上部有個(gè)蒸發(fā)空間用于再沸、蒸煮雙套管式結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，主要用于高溫高壓場(chǎng)合和固定床反應(yīng)器中套管式能逆流操作，用于

2、傳熱面積較小的冷卻器、冷凝器或預(yù)熱器螺旋管式沉浸式用于管內(nèi)流體的冷卻、冷凝或管外流體的加熱噴淋式只用于管內(nèi)流體的冷卻或冷凝固定管板式換熱器操作條件 ： 苯和甲苯：由飽和蒸汽冷凝 冷卻介質(zhì)：水，入口溫度25，出口溫度35 允許壓強(qiáng)降：不大于40KPa 每年按330天計(jì)，每天24小時(shí)連續(xù)運(yùn)作處理能力：3.5萬(wàn)噸/年 設(shè)備型式：管殼式換熱器 由苯和甲苯二組分氣液相圖，查得熱流體進(jìn)出口溫度分別為85和831 1、流體流徑的確定、流體流徑的確定 由于飽和蒸氣宜走管間，易結(jié)垢流體宜走管內(nèi)，故選擇苯和甲苯蒸氣走管間，冷卻水走管內(nèi)。2 2、初選換熱器型號(hào)、初選換熱器型號(hào)2.1定性溫度定性溫度苯和甲苯：Tm=(

3、85+83)/2=84冷卻水：tm=(25+35)/2=302.2由定性溫度，查出各物性參數(shù)如下：由定性溫度，查出各物性參數(shù)如下：2.32.3計(jì)算計(jì)算熱負(fù)荷熱負(fù)荷Q冷卻水流量1212lnmttttt 2.4.2.4.計(jì)算平均溫度差計(jì)算平均溫度差 暫按單殼程、多管程計(jì)算，逆流時(shí)，平均溫差為：殼徑D/mm450管子尺寸/mm25mm2.5mm公稱壓強(qiáng)/MPa2.5管長(zhǎng)/m2公稱面積/m218.8管子總數(shù)126管程數(shù)2管子排列方式 正三角形3 3、核算壓強(qiáng)降、核算壓強(qiáng)降管程流通面積1 .146590008015. 07 .99559. 002. 0ReiiudismAWuihi/59.0020.07

4、 .9953600422003600222020. 0212602. 0414. 34mnndAipi，所以關(guān)系圖中查得：中由化工原理第一章設(shè)管壁粗糙度036. 0e,005. 0201 . 0,1 . 0RdmmiPaudLpii9 .623259. 07 .99502. 02036. 02212Paupi9.519259.07.995323222kPaPaNNFpppspti4064.3202144 . 1)9 .5199 .623()(21則 故管程壓強(qiáng)降能滿足題設(shè)要求。3.2殼殼程壓強(qiáng)降程壓強(qiáng)降 ssoNFppp)(21 管子為正三角形排列，壓力降校正因數(shù)F=0.5131261.11.

5、1nnc 采用圓缺型擋板，取圓缺型擋板切去弓形高度為殼體內(nèi)徑的25%，則切去的弓形高度約取 ，取折流擋板間距h=0.15m。13115.021hLNB? 殼程流通面積為20188. 0)025. 01345. 0(15. 0)(mdnDhAoco2)1(, 1,10.121oBcossuNnFfpNF?smAWuoco/08. 00188. 08 .81436002 .441936009 .529010308. 08 .81408. 0025. 0R3eooudo71. 09 .52900 . 5Re0 . 5228. 0228. 0ofo所以：PauNnFfpoBco5 .168208. 0

6、8 .814) 113(1371. 05 . 02) 1(212PauDhNpoB96208.08 .814)45.015.025 .3(132)25 .3(222kPaPaNFpppsso40291110. 1)965 .168()(21 故殼程壓強(qiáng)降能滿足題設(shè)的要求4 4、核算總傳熱系數(shù)及傳熱面積、核算總傳熱系數(shù)及傳熱面積4.1管程管程對(duì)流傳熱系數(shù)對(duì)流傳熱系數(shù) 100001 .14659Rei4 . 5618. 00008015. 010174. 4Pr3pcCi所以)2/(30034 . 51 .1465902. 0618. 0023. 0PrR023. 04 . 08 . 0e4 .

7、08 . 0CmWdaiiii?4.2殼程殼程對(duì)流傳熱系數(shù)對(duì)流傳熱系數(shù) 14. 0e)(PrR36. 03155. 0woeooda 取換熱器列管的中心距 。則流體通過(guò)管間最大截面積為 mmdto322525. 125. 120148. 0)032. 0025. 01 (45. 015. 0)1 (mtdhDAosmAWuco/10. 00148. 08 .81436002 .44193600對(duì)于圓缺形折流板，可采用克恩公式mddtdooe020. 0025. 014. 3)025. 0414. 3032. 023(4)423(42222529110308. 08 .81410. 0020.

8、0R3eoeudo67. 41253. 010308. 0109 . 1Pr33pcCi殼程中熱流體為氣體，取 ，所以0 . 1)(14. 0w)2/(3920 . 167. 45291020. 01253. 036. 0)(PrR36. 03155. 014. 0e3155. 0CmWdawoeoo?正三角形排列時(shí)，當(dāng)量直徑為：4.3污垢熱阻污垢熱阻 管內(nèi)、外側(cè)污垢熱阻分別取為mCmRmCmRsosi/000172. 0,/000344. 022?4.4核算核算總傳熱系數(shù)總傳熱系數(shù)mdddddiim022. 002. 0025. 0ln02. 0025. 0ln00)2/(575392100

9、0172. 0022. 045025. 00025. 002. 0025. 0000344. 002. 03003025. 0111000CmWRdbdddRddKsomoisiii?所以：由前面的計(jì)算可知，選用該型號(hào)換熱器時(shí)要求過(guò)程的總傳熱系數(shù)為 ，在規(guī)定的流動(dòng)條件下，計(jì)算出的 為 ，安全系數(shù)為)2/(9.493CmW?)2/(575CmW?oK16.09.4939.493575 符合要求，故所選的換熱器是合適的。4.5核算傳熱面積核算傳熱面積 所需的傳熱面積為214.168 .52575490000mtmKQAo換熱器的面積裕度為71 . 114.1679.18AA? 即實(shí)際傳熱面積比計(jì)算

10、面積大17%，符合生產(chǎn)要求。設(shè)備設(shè)備結(jié)構(gòu)參數(shù)結(jié)構(gòu)參數(shù)型式型式固定管板式（帶膨脹節(jié)）固定管板式（帶膨脹節(jié)）殼程數(shù)殼程數(shù)1 1殼體內(nèi)徑殼體內(nèi)徑/mm450450臺(tái)數(shù)臺(tái)數(shù)1 1管徑管徑/mm252.5管心距管心距/mm3232管長(zhǎng)管長(zhǎng)/mm20002000管子排列管子排列正三角形正三角形管子總數(shù)管子總數(shù)/根根126126折流板數(shù)折流板數(shù)/個(gè)個(gè)1313實(shí)際傳熱面積實(shí)際傳熱面積/m2 218.818.8折流板間距折流板間距/mm150150管程數(shù)管程數(shù)2 2材質(zhì)材質(zhì)碳鋼碳鋼主要計(jì)算結(jié)果主要計(jì)算結(jié)果管程管程殼程殼程流速流速/(m/s)0.590.590.080.08對(duì)流傳熱系數(shù)對(duì)流傳熱系數(shù)/W/(m2 2

11、C)30033003392392污垢熱阻污垢熱阻/(m2 2C/W)3.443.4410-41.721.7210-4阻力阻力/Pa3202.643202.64291291熱流量熱流量/W490000490000傳熱溫差傳熱溫差/C52.852.8總傳熱系數(shù)總傳熱系數(shù)W/(mC)575575面積裕度面積裕度/%1.171.17安全系數(shù)安全系數(shù)16%5 5、換熱器主要結(jié)構(gòu)尺寸和計(jì)算結(jié)果換熱器主要結(jié)構(gòu)尺寸和計(jì)算結(jié)果 在設(shè)計(jì)過(guò)程中需要我們自己做出決策，即自己確定方案，選擇工藝參數(shù)和條件，查取資料，進(jìn)行過(guò)程和設(shè)備計(jì)算，并要對(duì)自己的選擇做出論證和核算，經(jīng)過(guò)反復(fù)的分析比較，擇優(yōu)選擇最理想的方案和最合理的設(shè)計(jì)。所以這對(duì)培養(yǎng)我們獨(dú)立工作的能力有很大幫助。在“列管換熱器的工藝設(shè)計(jì)和選用”的設(shè)計(jì)過(guò)程中，感覺(jué)到理論和實(shí)踐能力都有一定的提升。主要有以下幾點(diǎn)：（1）查找資料，選用公式和收集數(shù)據(jù)的能力。設(shè)計(jì)任務(wù)數(shù)給出后，有許多數(shù)據(jù)需要由我們自己取收集，有些物性參數(shù)要查去或估算，計(jì)算公式也要求我們自己選擇，這就要求我們運(yùn)用各方面的知識(shí)，通過(guò)詳細(xì)全面的考慮才能選定。（2）準(zhǔn)確、迅速地進(jìn)行工程計(jì)算的能力。設(shè)計(jì)計(jì)算是一個(gè)反復(fù)試算的過(guò)程，計(jì)算工作量大，這就要求我們需要有準(zhǔn)確迅速的能力。