甲苯式列管換熱器設(shè)計(jì)流程

1、甲苯式列管換熱器設(shè)計(jì)流程換熱器是進(jìn)行熱交換操作的通用工藝設(shè)備，廣泛應(yīng)用于化工、石油、石油化工、動(dòng)力、冶金等工業(yè)部門(mén)，特別是在石油煉制和化學(xué)加工裝置中，占有重要地位。換熱器的操作技術(shù)培訓(xùn)在整個(gè)操作培訓(xùn)中尤為重要。 本單元設(shè)計(jì)采用列管式換熱器。將來(lái)自界外的冷物流由泵送至換熱器的殼程被流經(jīng)管程的熱物流加熱至指定溫度。冷物流流量由自動(dòng)控制閥控制。來(lái)自另一設(shè)備的高溫物流經(jīng)泵送至換熱器與經(jīng)冷物流進(jìn)行熱交換,熱物流出口溫度由自動(dòng)控制閥，控制在指定溫度。某廠用循環(huán)冷卻水甲苯從80°冷卻到50°C，甲苯年處理能力為18000ta，壓力為6.5MPa,循環(huán)冷卻水的入口溫度為25°C，

2、出口溫度為35°C，要求冷凝器允許壓降不大于500000Pa,試設(shè)計(jì)一臺(tái)管殼式臥式換熱器完成該生產(chǎn)任務(wù)。每年按330天計(jì)算，每天按24小時(shí)連續(xù)運(yùn)行。流體定性溫度°C 密度m³粘度mPa·s比熱容熱導(dǎo)率甲苯658660.4451.91kJ·K0.1273wm.k循環(huán)冷卻水30994.30.7424.174kJ(kg·°C0.624w(m. °C設(shè)計(jì)要求（1）換熱器工藝設(shè)計(jì)計(jì)算（2）換熱器工藝流程圖（3）換熱器設(shè)備結(jié)構(gòu)圖（4）設(shè)計(jì)說(shuō)明目錄一、標(biāo)題頁(yè)······

3、··················································

4、····32、 方案設(shè)計(jì)············································

5、3;··············4三、 確定設(shè)計(jì)方案··································

6、······················4四、 確定物性數(shù)據(jù)··························&#

7、183;·····························4五、 計(jì)算總傳熱系數(shù)··················

8、83;··································4六、 計(jì)算傳熱面積··············

9、;···········································5七、 工藝結(jié)構(gòu)尺寸計(jì)算·····

10、;·················································5八、 換

11、熱器核算·················································&#

12、183;·········7九換熱器主要結(jié)構(gòu)參數(shù)和設(shè)計(jì)結(jié)果一覽表····································10十、 對(duì)本

13、設(shè)計(jì)的評(píng)價(jià)·················································&

14、#183;···11十一、自設(shè)計(jì)使用該換熱器的工藝流程圖····································12十二、參考文獻(xiàn)·····&#

15、183;·················································&#

16、183;··12二、方案設(shè)計(jì)某廠在生產(chǎn)過(guò)程中，需將甲苯從80冷卻到50。甲苯年處理能力為18000ta。壓力為6.5Mpa，冷卻水入口溫度25，出口溫度35。要求冷凝器壓降不大于500KPa。試設(shè)計(jì)能完成上述任務(wù)的管殼式換熱器。三、確定設(shè)計(jì)方案 （1）選擇換熱器的類型兩流體溫度變化情況：熱流體進(jìn)口溫度80，出口溫度50冷流體。冷流體進(jìn)口溫度25，出口溫度35。由于管壁與殼壁的溫差低于6070，而且考慮到制作簡(jiǎn)單便宜，因此采用逆流，初步確定選用固定管板式換熱器。（2）流動(dòng)空間及流速的確定 由于硝基苯的粘度比水的大，因此冷卻水走管程，硝基苯走殼程。另外，這樣的選擇可以使硝基苯通

17、過(guò)殼體壁面向空氣中散熱，提高冷卻效果。同時(shí)，在此選擇逆流。選用25×2mm的碳鋼管，管內(nèi)流速取ui=0.94m/。 四、確定物性數(shù)據(jù) 定性溫度：可取流體進(jìn)口溫度的平均值。 甲苯的定性溫度為：T=80+502=65冷卻水的定性溫度為： t=25+35) 2=30根據(jù)定性溫度，由已知圖表數(shù)據(jù)提供可得： 甲苯在70下的有關(guān)物性數(shù)據(jù)如下： 密度 o=886kg/m3比熱容 cpo=1.91kJ/(kg·)熱導(dǎo)率 o=0.1273 W/(m·)粘度 o=0.000445Pa·s冷卻水在30下的物性數(shù)據(jù)： 密度 i=994.3kg/m3定壓比熱容 cpi=4.174

18、kJ/(kg·)熱導(dǎo)率 i=0.624 W/(m·)粘度 i=0.000742 Pa·s五計(jì)算總傳熱系數(shù) （1）熱流量由甲苯的年處理能力18000ta可知：甲苯的流量#215;24=2272.73h Qo=Lcp1t1=2272.73×1910×(80-50)/3600 =36174.24kW(2) 冷卻水用量 qm2= Qo/cp2t2=36174.24/19100×3600=6818.18kJ/h3）平均傳熱溫差Tm=80-355025 80-355025=34.03（4）初算傳熱面積 查表可得：假設(shè)K=

19、600 W/m2 . oCA=Q（KTm=1.772m² 取安全系數(shù)1.3，A=2.3 m²5、工藝結(jié)構(gòu)尺寸 （1）管徑和管內(nèi)流速及管長(zhǎng) 選用25×2mm傳熱管(碳鋼)，管長(zhǎng)取2m，則需要管字?jǐn)?shù)為N N=A（dl=2.33.14×0.025×2=15根 為了便于鋪管，一般取管程的倍數(shù)，即N=16根（3）平均傳熱溫差校正及殼程數(shù) 平均傳熱溫差校正系數(shù) 按單殼程，雙管程結(jié)構(gòu)，溫差校正系數(shù)應(yīng)查有關(guān)圖表。可得平均傳熱溫差（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t=1.25 d0，則 t=1.

20、25×19=25(mm)隔板中心到離其最近一排管中心距離按式，計(jì)算Z=t÷2+6=18.5mm各程相鄰管的管心距為37mm橫過(guò)管束中心線的管數(shù)（5）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)徑為 圓整可取D325mm （6）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，則切去的圓缺高度為h0.25×32581.25mm，故可取h82 mm。 取折流板間距B0.3D，則B0.3×32597.5mm，可取B為100。 折流板數(shù) NB=傳熱管長(zhǎng)/折流板間距-1=2000/100-1=19(塊)折流板圓缺面水平裝配。 （7）接管 殼程流體進(jìn)出口接管：取接管內(nèi)硝基苯流速為 u1.0 m/s，則接管內(nèi)徑為 圓整后可取管內(nèi)徑為60mm 管程流體進(jìn)出口接管：取接管內(nèi)冷卻水流速 u2 m/s，則接管內(nèi)徑為 圓整后可取管內(nèi)徑為70mm6換熱器核算 （1）熱量核算 殼程對(duì)流傳熱系數(shù) 對(duì)圓缺形折流板，可采用凱恩公式 當(dāng)量直徑，由正三角形排列得 殼程流通截面積 殼程流體流速及其雷諾數(shù)分別為 普蘭特準(zhǔn)數(shù)p=6.449粘度校正 管程對(duì)流傳熱系數(shù) 管程流通截面積管程流體流速 普蘭特準(zhǔn)數(shù)傳熱系數(shù)K傳熱面積S該換熱器的實(shí)際傳熱面積Sp該換熱器的面積裕