化工設(shè)計(jì)課件 第六章第七章 熱交換器的設(shè)計(jì)和選型

第六章流體輸送機(jī)械〔泵〕的選擇

一.簡(jiǎn)介1.泵的分類：往復(fù)式〔柱塞泵〕正位移旋轉(zhuǎn)式〔齒輪泵〕離心式〔離心泵〕動(dòng)能型流體動(dòng)力作用式〔酸蛋〕m3/h5～300001～6001～600間歇m10～600多級(jí)

3～600kg/cm23～600kg/cm2

壓力不宜高

～70%～80%60～90%15～20%

簡(jiǎn)單價(jià)廉較復(fù)雜較簡(jiǎn)單簡(jiǎn)單操作維護(hù)方便易故障較方便間歇較麻煩二.選擇泵的原那么

1.選擇泵的根本參數(shù)：流量〔考慮上限〕揚(yáng)程泵的有效氣蝕余量功率和效率2..泵的選型要點(diǎn)：

1〕生產(chǎn)方式〔間歇或連續(xù)〕2〕介質(zhì)特性(粘度、腐蝕性、含固率〕3〕現(xiàn)場(chǎng)條件〔動(dòng)力提供：電、蒸汽、壓縮空氣〕4〕工藝要求〔溫度、壓力〕3.泵的選擇方法和步驟：

1〕列出根底數(shù)據(jù)〔介質(zhì)特性、操作條件、安裝位置等〕。2〕確定流量和揚(yáng)程。3〕選擇泵型及泵的具體型號(hào)。4〕核算泵的性能。5〕確定泵的幾何安裝高度。6〕確定泵的備用率和臺(tái)數(shù)。7〕填寫泵的規(guī)格表，作為泵的訂貨依據(jù)和匯總歸檔資料。

三.

流體輸送過(guò)程中的計(jì)算

1.

管路中的阻力計(jì)算

管路中的阻力損失包括摩擦阻力和局部阻力二部分。

gdlPe22rwxl÷÷????è?+=D

gdlhe220wxl÷÷????è?+=

(Re)f=l

)(elf=x

局部阻力的計(jì)算：

ServiceHyamreactorfeedpumpItemP6705A/BProjectZ444P&Idiagram6701TypeCentrifugalNo.required2LiquidInorganicprocessliquidLiquidsuctionconditionPdPsHst.sHsHf.sHdHf.dHst.dProductflownormalm3/h69.5Productflowmaxm3/h77Densitykg/m31219ViscositymPa.s1.07Temperature℃60Boilingtemp.(atatmpressure)℃110Boilingtemp.(atsuctionheadHs)℃111Flashpoint℃Crystallisation℃-5Contaminatedwith%Mixwithwaterallowed(formech.seal)yesdischargepressurePddischargestaticheadHst.d27m.L.C*△Pacrossequipmentondisch△Pacrossdisch.Lineandvalve(s)Ht.d△Pacrossrotameterindischdynamiclossesindisch.Line6m.L.C*△Pacrosscontrolvalveindisch.Line83%dyn.losses+5totaldischargeheadHd259.7*

suctionpresurePs101kPa=8.4suctionstaticheadHst.s+0.5*8.9△Pacrosssuctionlineandvalve(s)Hf.s-0.2*-8.7251*

vapourpressurePvap16.3kpaN.P.S.Havail.Hs–Pvap=8.7-1.4=7.3m.L.C**Tobecheckedbycontractorwhenlay-outisfinal四固體搬運(yùn)及粉碎設(shè)備1起重設(shè)備吊鉤、手動(dòng)葫蘆、電動(dòng)葫蘆、電動(dòng)單梁起重機(jī)技術(shù)指標(biāo)：跨度、最大起重量、運(yùn)行速度、自重2倉(cāng)儲(chǔ)設(shè)備叉式裝卸車、手動(dòng)液壓裝卸車、圓筒搬運(yùn)車、聯(lián)合堆包機(jī)、液壓升降機(jī)技術(shù)指標(biāo)：起重重量、升起高度、行走速度3運(yùn)輸設(shè)備移動(dòng)皮帶輸送機(jī)、斗式輸送機(jī)、螺旋輸送機(jī)、4給料設(shè)備電磁震動(dòng)給料機(jī)、振動(dòng)料斗技術(shù)指標(biāo)：料斗尺寸、激振電機(jī)型號(hào)與功率、激振力5破碎設(shè)備粗碎顎式破碎機(jī)、環(huán)錘式破碎機(jī)技術(shù)指標(biāo)：進(jìn)料粒度〔目〕、出料粒度〔目〕、處理量kg/h第七章.熱交換器的設(shè)計(jì)和選型

一.簡(jiǎn)介1.分類：間壁式換熱器〔管殼式、緊湊式〕混合式換熱器蓄熱式換熱器2.類型管殼式：套管式換熱器蛇管式〔盤管式〕換熱器：沉浸式、噴淋式列管式：固定管板〔剛性結(jié)構(gòu)、帶膨脹節(jié)〕、浮頭式填料函、釜式、U型管式緊湊式：螺旋板式換熱器板式換熱器板翅式傘板式三.管殼式換熱器的設(shè)計(jì)和選擇

列管式換熱器簡(jiǎn)介〔1〕固定管板式〔2〕浮頭式〔3〕填料函式〔4〕U形管式傳熱面m2/m3結(jié)構(gòu)可靠性傳熱面的調(diào)整熱補(bǔ)償清洗方便維修方便用脆性材料固定管板式40—164○XX△XXU型管式30—130○X○△X△浮頭式35—150△X○○○△板式250—1500△○○○○X螺旋板100○X○XX△板翅式250—4370△X○XXX套管20○○△△○○沉浸盤管15○X○△○○噴淋式16△○○○○○2.換熱器選型應(yīng)考慮的因素

1〕加熱或冷卻介質(zhì)物性。2〕工藝所需溫差、操作溫度、壓力。3〕價(jià)格。4〕要求到達(dá)交換的熱負(fù)荷量。〔5〕對(duì)清洗、維修的要求6〕設(shè)備結(jié)構(gòu)材料、尺寸和空間的限制。3.流體流動(dòng)通道的選擇

1〕不潔凈和易結(jié)垢的流體宜走管程。2〕有腐蝕性的流體應(yīng)走管程。3〕壓強(qiáng)高的流體應(yīng)走管程。4〕飽和蒸汽宜做殼程。5〕被冷卻的流體易走殼程。6〕流量小粘度大的流體一般走殼程為宜。4.流速的選擇

管殼式換熱器內(nèi)常用流速范圍

流

速

m/s流體種類

管

程

殼

程

一般流體工藝物料

0.5~3

0.2~1.5水

1.5~2.5

易結(jié)垢液體

>1

>0.5

氣體

5~30

3~155.加熱劑和冷卻劑的選用

1〕常用的加熱劑：飽和水蒸氣煙道氣2〕常用的冷卻劑：水空氣〔冷風(fēng)〕冷凍劑6.確定設(shè)計(jì)方案的原那么

1〕滿足工藝和操作要求。2〕保證生產(chǎn)平安。3〕考慮綜合利用。4〕滿足經(jīng)濟(jì)上的要求。7管殼式換熱器設(shè)計(jì)考慮的因素〔1〕滿足換熱根本要求〔2〕終端溫差〔3〕流速〔4〕壓降〔5〕傳熱總系數(shù)〔6〕污垢系數(shù)〔7〕結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)8.工藝設(shè)計(jì)計(jì)算過(guò)程

（1）

熱負(fù)荷

Q

的計(jì)算。

（2）

熱平衡計(jì)算，求

G，確定冷卻劑或加熱劑

的量。

（3）

確定mTD，（先設(shè)為單程）

（4）

假設(shè)傳熱系數(shù)K，求傳熱面積A。

（5）

選型（查手冊(cè)）或設(shè)計(jì)，確定管徑、管數(shù)、

管長(zhǎng)、殼徑、排管、折流板、板間距等和其

他結(jié)構(gòu)。

（6）

核算

K，A。

（7）

流體力學(xué)計(jì)算PD。

（8）

經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)

例某精餾塔濃縮甲醛水溶液，操作壓力0.4MPa〔絕〕，第一股進(jìn)料F1=10500kg/h，甲醛濃度為28%，第二股進(jìn)料F2=9500kg/h，甲醛濃度為8.0wt%，塔頂流出液濃度為37wt%，釜液濃度為0.2wt%，釜液采出量W1為10050kg/h，溫度為140℃，為了回收釜液的熱量，用釜液預(yù)熱溫度為30℃，濃度為8%的原料液。試選用一適當(dāng)型號(hào)的換熱器。F1=10500kg/hX1=28%

t1=30℃F2=9500kg/hX2=8%t2W1=10050kg/hT1=140℃T2解1熱負(fù)荷計(jì)算設(shè)釜液終溫T2=90℃，釜夜含甲醛0.2%，因此物性可用水代之。

Tm=(T1+T2)/2=(90+140)/2=115℃在平均溫度Tm下水的比熱

Cp=4.24kJ/kg.℃Q=W1Cp(T1-T2)=10050×4.24×(140-90)×103/3600=5.92×105W2平均推動(dòng)力計(jì)算：

設(shè)原料F2終溫為87℃

tm=(87+30)/2=58.5℃

在tm溫度下甲醛Cp1=0.783KJ/kg.℃,水Cp2=4.18kJ/kg.℃Cpm=Cp1.x1+Cp2.x2=0.08×0.783+4.18×0.92=3.91kJ/kg.℃t2=t1+W1.Cp1(T1-T2)/(F2.Cpm)=30+10050×4.18×(140-90)/(9500×3.91)=86.5℃與假設(shè)根本符合，t2=86.5℃逆流平均推動(dòng)力tm=〔(140-86.5)+(90-30)〕/2=56.8℃R=(T1-T2)/(t2-t1)=(140-90)/(86.5-30)=0.88P=(t2-t1)/(T1-t1)=(86.5-30)/(140-30)=0.51溫差修正系數(shù)=0.825tm=0.825×56.8=46.8℃3初選換熱器設(shè)K=700W/m2.KA=Q/Ktm=5.92×105/(700×46.8)=18.1m2初選G-400-20-25-4型換熱器，管長(zhǎng)3m，管徑25×2，管子數(shù)N=86，折流板間距150，管層數(shù)Np=44校核傳熱系數(shù)〔1〕原料流量較小走管