化工原理課程設(shè)計之列管式換熱器設(shè)計步驟課件

1、列管式換熱器設(shè)計化工原理課程設(shè)計2022/9/201設(shè)計題目擬用200KPa的飽和水蒸氣將常壓下20的苯加熱到80苯的質(zhì)量流量為50t/h單號苯的質(zhì)量流量為40t/h雙號試設(shè)計一列管式換熱器已知倉庫中現(xiàn)有252.5mm，長6m的碳鋼鋼管 2022/9/202設(shè)計內(nèi)容設(shè)計說明書布管圖 187 169 127裝配圖 187 169 2022/9/203設(shè)計說明書封面目錄設(shè)計任務(wù)書前言設(shè)計計算過程附表及相關(guān)機械元件尺寸設(shè)計說明2022/9/204一、確定定性溫度、物性數(shù)據(jù)苯的物性數(shù)據(jù) t1 、t2 、tm 、 、CP2 、2 、2 水蒸汽的物性數(shù)據(jù) Ts 、 、 同溫度下水的物性 、 、2022/9

2、/206二、換熱器的類型及流體走向臥式固定管板式換熱器 水蒸汽走殼程，苯走管程 不需要進(jìn)行熱補償 不需要加折流擋板 2022/9/2071、熱負(fù)荷即傳熱速率Q2022/9/2092、平均溫度差tm 由于水蒸汽側(cè)的溫度不變，因此可以把兩流體的平均溫度差看作是逆流來計算 （雙管程）2022/9/20103、選K值，估算傳熱面積A初 根據(jù)條件K值在5801160 W/m2 （K 680W/m2）選用安全系數(shù)1.151.25A初A 2022/9/2011四、換熱器尺寸的初步確定確定管程結(jié)構(gòu)尺寸殼程設(shè)計數(shù)據(jù)換熱器長徑比2022/9/20121、確定管程結(jié)構(gòu)尺寸管子規(guī)格初步設(shè)計總管數(shù)校核流速、確定管程管間

3、距及排列方式2022/9/2013（1）管子規(guī)格 庫存252.5mm，L3.0m的光滑碳鋼鋼管取管內(nèi)苯的流速為u0 （0.60 m/s） 苯系易燃易爆物 流速一般低于1 m/s2022/9/2014127布管圖2022/9/2016169布管圖2022/9/2017（3）校核流速、確定管程 管程 （一般雙管程）2022/9/2019（4）管間距及排列方式管間距t（1.251.3）d0采用三角型排列根據(jù)總管數(shù)n”確定層數(shù)a，是否弓形排管，確定NT最外層六角形對角線上管數(shù) NTb2a+1采用脹管法排列 2022/9/20202、殼程設(shè)計數(shù)據(jù) 殼體內(nèi)徑 Dt（NTb1）+ 2 b t 管間距 NTb

4、 最外層六角形對角線上管數(shù) b 六角形最外層管中心到殼體內(nèi) 壁距離，取b（11.5）d0 殼體內(nèi)徑標(biāo)準(zhǔn)圓整到Dmm2022/9/2021中心拉桿n3根 直徑12mm 雙管程隔板少排NTb根實際管數(shù)nNTNTbn3雙管程，每程n/2根排列管子實際流速u ，與初設(shè)苯流速u0 校核2022/9/20223、換熱器長徑比 確定長徑比的取值范圍2022/9/2023五、校核計算 1、校核總傳熱系數(shù)K值 2、校核壁溫TW 3、校核傳熱面積A 2022/9/2024（1）管內(nèi)對流傳熱系數(shù)2 被加熱 2022/9/2026（2）管外對流傳熱系數(shù)1 n為水平管束垂直列上的管數(shù)弓形排管n8，弓形不排管n7假設(shè)管外

5、壁溫TW（115.6） 2022/9/2027（4）校核K值 以外表面計算： 計算K值與原設(shè)值K初比較 使相對誤差5%2022/9/20292、校核壁溫TW 結(jié)果與原假設(shè)值TW校核 （TW115.6）2022/9/20303、校核傳熱面積A水蒸汽側(cè)Ts不變，一殼程雙管程換熱器平均溫度差與逆流平均溫度差相等。2022/9/2031實際所需面積 實際提供面積 余度 2022/9/2032六、進(jìn)出口管徑 苯進(jìn)口管、出口管 水蒸汽進(jìn)口管徑 冷凝水排出口 2022/9/20331、苯進(jìn)口管、出口管 取進(jìn)口流速u11m/s 進(jìn)口直徑 選用無縫熱軋鋼管（YB231-64）（1504.5mm，長200mm）

6、2022/9/20342、水蒸汽進(jìn)口管徑 蒸汽用量 富裕量3蒸汽體積流量 VG取蒸汽流速u20 m/s 選用無縫熱軋鋼管（YB231-64）（2196mm，長200mm） 2022/9/20353、冷凝水排出口選用水煤氣管 42.253.25mm，長100mm2022/9/2036七、校核流體壓力降 管程總壓力降殼程壓力降 殼程是飽和水蒸汽冷凝， 阻力很小，不校核其壓力降。 2022/9/2037管程總壓力降 （P272）總壓力降計算公式每程直管壓力降 每程局部阻力引起的壓降 校 核 Pt 3.0104Pa 2022/9/2038 管內(nèi)徑; 管長 管程結(jié)垢校正系數(shù)， 三角形為1.5， 正方形為

7、1.4； 殼程數(shù)，1； 一殼程的管程數(shù)，2 。參數(shù)說明2022/9/2039 計算取0.2mm，/d=0.01 查圖可知 2022/9/2040八、換熱器尺寸及附屬部件 管間距： t32.5mm 殼體直徑：60010mm，內(nèi)徑D580mm 殼體材料：碳素鋼A3F，鋼板卷焊 管子尺寸：252.5mm，L3.0m，n164根，雙管程 布管圖 見圖紙2-2。2022/9/20416、管板(1)管板材料：選用碳素鋼A4。(2)管子在管板上的固定方法：焊接(3)管板尺寸：Pg16kgf/cm2， (4)管板與殼體的連接： 采用法蘭連接，拆開頂板可檢修或清理管內(nèi)污垢。2022/9/2042（5）管板與分程

8、隔板的連接:采用單層隔板，隔板材料與封頭材料一致，厚度s10mm。2022/9/20437、封頭與管箱 封頭與管箱位于殼體的兩端。（1）封頭的選擇：選用橢圓形封頭，Dg60010mm GB115473（2）封頭尺寸：曲面高度150mm，直邊高度40mm管程接口管與封頭為焊接，封頭與殼體為法蘭連接，法蘭尺寸與上同。 2022/9/2044管程進(jìn)出口接管直徑：選用無縫熱軋鋼管（YB231-64）1524.5mm 長200mm。 支座的公稱直徑Dg600mm，每個支座承受的載荷為36.8噸，材料采用A3F碳素鋼；采用鞍形安裝。整個換熱器采用臥式安裝，安裝圖見圖紙21。 2022/9/2045九、參考

9、資料 化工原理上冊 化學(xué)工業(yè)出版社，譚天恩主編，1990年。 基礎(chǔ)化學(xué)工程 上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，編寫組，1980年。 2022/9/2046十、對一些問題的說明 列管式換熱器是目前化工生產(chǎn)中應(yīng)用最廣泛的一種換熱器，它的結(jié)構(gòu)簡單、堅固、容易制造、材料范圍廣泛，處理能力可以很大，適應(yīng)性強。但在傳熱效率、設(shè)備緊湊性、單位傳熱面積的金屬消耗量等方面還稍次于其他板式換熱器。此次設(shè)計所采用的固定管板式換熱器是其中最簡單的一種。 2022/9/2047由于水蒸汽的對流傳熱系數(shù)比苯側(cè)的對流傳熱系數(shù)大得多，根據(jù)壁溫總是趨近于對流傳熱系數(shù)較大的一側(cè)流體的溫度實際情況，壁溫與流體溫度相差無幾，因此本次設(shè)計不采用熱補償裝置。 2022/9/2048Thanks AttentionScience and technology, especially strategic high technology, is incr