化工原理課程設(shè)計(jì)換熱器的設(shè)計(jì)

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1.1.1

流程方案的確定

1.1.2

選擇加熱介質(zhì)、冷卻介質(zhì)

1.1.3

換熱器類型的選擇

流體流動(dòng)空間的選擇考(以固定管板式換熱器為例)。

Re(Re>100)下即可達(dá)到湍流，以提高對(duì)流

5－303－15

換熱器材質(zhì)的選擇

換熱器壁厚的確定

管程結(jié)構(gòu) 常用換熱管規(guī)格有ф19×2

殼程結(jié)構(gòu)

換熱器的設(shè)計(jì)步驟5.初算有效平均溫差,一般先按逆流計(jì)算，然后再校核,并根據(jù)溫度差校正系數(shù)

7.由系列標(biāo)準(zhǔn)選取換熱器的基本參數(shù)。所選換熱器面積應(yīng)為計(jì)算出的面積的

計(jì)算所涉及的主要公式 Q——傳熱速率(即熱負(fù)荷)，W；K——總傳熱系數(shù)，W／(m

值對(duì)應(yīng)的換熱器傳熱面積，m

熱負(fù)荷(傳熱速率)Q相變傳熱(蒸汽冷凝且冷凝液在飽和溫度下離開(kāi)換熱器)

——流體的質(zhì)量流量，kg／h；Cp——流體的平均定壓比熱容，J／(kg·℃)；

r——飽和蒸氣的冷凝潛熱，kJ／kg。

m

m

K。——基于換熱器外表面積的總傳熱系數(shù)，w／((m——分別為管外及管內(nèi)的對(duì)流傳熱系數(shù)，w／(m

—一分別為管外側(cè)及管內(nèi)側(cè)表面上的污垢熱阻，(m．℃)／w;

——分別為換熱器列管的外徑、內(nèi)徑及平均直徑,m；b——列管管壁厚度,

(1)對(duì)于低粘度流體(μ小于或等于

倍常溫水的粘度)當(dāng)流體被加熱時(shí)，n＝0.4當(dāng)流體被冷卻時(shí)，n＝0.3ρ、μ——分別為流體的密度和粘度，kg／mk、Cp——分別為流體的導(dǎo)熱系數(shù)和比熱容,w/(m·℃)、J/kg?℃;u——管內(nèi)流速．m／s；

——列管內(nèi)徑，m。L/d＞60，若

式算出的α乘以（1+

冷凝液的導(dǎo)熱系數(shù)，w／(m·℃)；ρ——冷凝液的密度，kg／m3。；μ——冷凝液的粘度，Pa·s；γ——飽和蒸汽的冷凝潛熱，kJ/kg；Δt——蒸汽的飽和溫度與壁溫之差，Δt＝t

P

P

回彎管中因摩擦阻力引起的壓力降，Pa；F

N

N

p

阻力系數(shù)，列管換熱器管內(nèi)ξ=3

F

o

z——折流擋板間距，m；D——?dú)んw直徑，m；N

o

計(jì)算的流速，m/s。o

kPa，氣體為

,精餾原料粗乙醇的質(zhì)量分?jǐn)?shù)

,塔底殘液乙醇的質(zhì)量分?jǐn)?shù)

,乙 F w

=46kg/kmol,水的摩爾質(zhì)量

F

W

確定設(shè)計(jì)方案

51.59℃，出口溫度為

根據(jù)定性溫度確定物性參數(shù)

W/(m·℃)

Pa·s

m

m

i

i

m

i

i

pm

i

p

i

m

/

換熱器的選擇

120℃

51.9℃ 68.1℃

h

中，取

·℃)

63.34℃(50℃～70℃)，可選用帶有熱膨脹節(jié)的式換熱器型號(hào)為：JB/T4715—92。

=

m

管程流通面積/m

·℃)2.核算壓降F

N

N

i

i

m

i

kg

m

m m對(duì)于碳鋼管,取管壁粗糙度ε=0.1mm，所以

d

i

關(guān)系圖中可查的λ=0.03。

o

F

N

=1.15，N

P

F

(

N

o

N

o

o

o

o

m/P3.核算總傳熱系數(shù)h

id

di

i

i

ni

p

pm

kg

℃

m

W

m

℃

)

m/

W（m

℃/ iho

r

133.3℃下

k=50W/(m·℃)K

W

m

=·

設(shè)計(jì)結(jié)果：選用固定管板式換熱器，型號(hào)：JB/T4715—92。4.接管的選擇 m

/

d

di

m/

m

/根據(jù)冷軋無(wú)縫鋼管的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格選擇規(guī)格為φ70mm×4mm,d

d

di

m/

確定設(shè)計(jì)方案

78.3℃，熱流體的出口溫度是

35℃.

根據(jù)定性溫度確定物性參數(shù)

℃

℃

℃

Pa·s

m

m

pm

m

2.4.3

換熱器的選擇

m

℃

W

W

m

℃

10%～25%的面積裕量在

15.16～17.91m,由固定

m

管程流通面積/m

o

選

選

W/(M2·℃)2．核算壓降F

N

N

p

i

i

m/

d

i

kg

/mm管子排列方式為正三角形，F(xiàn)=0.5。

m

N

hi

o

W

m/

o

p

pm

kg

m

W

m

m

o

o

r

K

KK

4.接管的選擇

m/管的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格選擇規(guī)格為φ180mm×5mm,d

d

di

m/

m

/ 402mm×

d

d

i

m/

99.3℃的含乙醇

0.5%的部分塔底液加

120℃的水蒸汽對(duì)塔

120℃，冷流體的進(jìn)

99.3℃,兩相均發(fā)生相變。再沸器中流體溫

℃

℃

L

W

/h

m

/h

/m

mm

d

i

直管長(zhǎng)２５m

L

b

mbd

g

i

L

m

eL

m

e

P冷卻

P預(yù)熱

g

m

g

g

P

b

m

b

m

所以要求必