化工原理課程設(shè)計(jì)方案產(chǎn)萬噸苯冷卻器的工藝設(shè)計(jì)方案

化工原理課程設(shè)計(jì)課程名稱:化工原理課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)題目:年產(chǎn)4萬噸苯冷卻器的工藝設(shè)計(jì)院系:化學(xué)與生物工程學(xué)院專業(yè)班級(jí):化藝1001班姓名：陳煒杰目錄一、設(shè)計(jì)任務(wù)書3（一〉設(shè)計(jì)題目3（二〉設(shè)計(jì)條件3（三〉設(shè)計(jì)步驟及要求3（四〉設(shè)計(jì)成果4（五〉時(shí)間安排4（六〉設(shè)計(jì)考核4（七〉參考資料4二、 文件綜述0三、 年產(chǎn)4萬噸苯冷卻器的工藝設(shè)計(jì)8（一〉確定設(shè)計(jì)方案：8（二〉確定流體的流動(dòng)空間：8（三〉計(jì)算定性溫度，確定流體的物性參數(shù)：8（四〉初步估算傳熱面積8苯的流量及熱負(fù)荷：9冷卻水的用量：9平均傳熱溫差：9初算傳熱面積：9（五＞工藝結(jié)構(gòu)和尺寸10管徑和管內(nèi)流速：10管程數(shù)和傳熱管數(shù)：10傳熱管排列和分程方法：10殼體直徑：10折流板：10接管：11（六〉核算11傳熱面積核算：111＞管程傳熱膜系數(shù)：112＞殼程傳熱膜系數(shù)：113＞污垢熱阻和管壁熱阻：124＞總傳熱系數(shù)核算：125＞傳熱面積核算：12換熱器流體阻力損失：131＞管程阻力：132＞殼程阻力：13管長(zhǎng)與管徑比：14（七〉附屬結(jié)構(gòu)的選型14（八＞換熱器主要工藝結(jié)構(gòu)尺寸和計(jì)算結(jié)果一覽表15（九〉符號(hào)說明15（十〉參考文獻(xiàn)17一、設(shè)計(jì)任務(wù)書（一） 設(shè)計(jì)題目年產(chǎn)4萬噸苯冷卻器的工藝設(shè)計(jì)（二） 設(shè)計(jì)條件生產(chǎn)能力4X104噸每年粗苯設(shè)備形式：列管換熱器操作壓力：常壓苯的進(jìn)出口溫度：進(jìn)口80°C，出口35°C換熱器熱損失為熱流體熱負(fù)荷的3.5%每年按330天計(jì)，每天24小時(shí)連續(xù)生產(chǎn)建廠地址：蘭州地區(qū)要求管程和殼程的阻力都不大于104Pa非標(biāo)準(zhǔn)系列列管式換熱器的設(shè)計(jì)（三）設(shè)計(jì)步驟及要求確定設(shè)計(jì)方案1） 選擇列管換熱器的類型2） 選擇冷卻劑的類型和進(jìn)出口溫度3） 查閱介質(zhì)的物性數(shù)據(jù)4） 選擇冷熱流體流動(dòng)的空間及流速5） 選擇列管換熱器換熱管的規(guī)格6） 換熱管排列方式7） 換熱管和管板的連接方式8） 選擇列管換熱器折流擋板的形式9） 材質(zhì)的選擇初步估算換熱器的傳熱面積S結(jié)構(gòu)尺寸的計(jì)算1） 確定管程數(shù)和換熱管根數(shù)及管長(zhǎng)2） 平均溫差的校核3） 確定殼程數(shù)4） 確定折流擋板、隔板規(guī)格和數(shù)量5） 確定殼體和各管口的內(nèi)徑并圓整校核1） 核算換熱器的傳熱面積，要求設(shè)計(jì)裕度不小于10°C，不大于20°C2） 核算管程和殼程的流體阻力損失3） 管長(zhǎng)和管徑之比為6-10如果不符合上述要求重新進(jìn)行以上計(jì)算附屬結(jié)構(gòu)如封頭、管箱、分程隔板、緩沖板、拉桿和定距管、人孔或手孔、法蘭、補(bǔ)強(qiáng)圈等的選型將計(jì)算結(jié)果列表〈見下表）（四） 設(shè)計(jì)成果設(shè)計(jì)說明書＜A4紙）1） 內(nèi)容包括封面、任務(wù)書、目錄、正文、參考文獻(xiàn)、附錄2） 格式必須嚴(yán)格按照蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)的格式打印換熱器工藝條件圖＜2號(hào)圖紙）＜手繪）（五） 時(shí)間安排1） 第十九周一一第二十二周2） 第二十二周的星期五＜7月20日）下午兩點(diǎn)本人親自到指定地點(diǎn)交設(shè)計(jì)成果，最遲不得晚于星期五的十八點(diǎn)鐘（六） 設(shè)計(jì)考核1） 設(shè)計(jì)是否獨(dú)立完成2） 設(shè)計(jì)說明書的編寫是否規(guī)范3） 工藝計(jì)算與圖紙正確與否以及是否符合規(guī)范4） 答辯（七） 參考資料《化工原理課程設(shè)計(jì)》賈紹義柴誠(chéng)敬天津科學(xué)技術(shù)出版社《換熱器設(shè)計(jì)手冊(cè)》 化學(xué)工業(yè)出版社《化工原理》 夏清 天津科學(xué)技術(shù)出版社

換熱器主要工藝結(jié)構(gòu)尺寸和計(jì)算結(jié)果一覽表參數(shù)管程殼程操作條件物料名稱流量＜kg/h)操作溫度＜°C)操作壓力＜MPa)物性參數(shù)定性溫度＜C)密度＜kg/m3)定壓比熱＜kJ/kg?C)粘度＜mPa?s)導(dǎo)熱系數(shù)＜w/m?C)主要工藝性能參數(shù)流速＜m/s)對(duì)流傳熱系數(shù)＜w/m2?C)污垢熱阻＜m2?C/w)阻力損失＜MPa)熱負(fù)荷＜w)傳熱總系數(shù)＜w/m2?C)傳熱平均溫差＜C)傳熱面積＜武)設(shè)計(jì)裕度＜%)設(shè)備結(jié)構(gòu)參數(shù)換熱器的型式材質(zhì)程數(shù)換熱管規(guī)格＜mm)直徑＜mm)長(zhǎng)度＜m)折流擋板型式數(shù)目＜個(gè))數(shù)目排列方式間距＜mm)管心距＜mm)二、文件綜述換熱器簡(jiǎn)介：換熱器就是用于存在溫度差的流體間的熱交換設(shè)備，換熱器中至少有兩種流體，溫度較高則放出熱量，反之則吸收熱量。換熱器依據(jù)傳熱原理和實(shí)現(xiàn)熱交換的方法一般分為間壁式、混合式、蓄熱式三類。其中間壁式換熱器應(yīng)用最廣。它又可分為管式換熱器、板式換熱器、翅片式換熱器、熱管換熱器等。其中以管式〈包括蛇管式、套管式、管殼式等）換熱器應(yīng)用最普遍。列管式和板式，各有優(yōu)點(diǎn)，列管式是一種傳統(tǒng)的換熱器，廣泛應(yīng)用于化工、石油、能源等設(shè)備。板式則以其高效、緊湊的特點(diǎn)大量應(yīng)用于工業(yè)當(dāng)中。圖3.U型管式換熱器圖1.列管式換熱器圖2.浮頭式換熱器換熱器的種類：換熱器種類很多，但根據(jù)冷、熱流體熱量交換的原理和方式基本上可分三大類，即間壁式、混合式和蓄熱式。在三類換熱器中，間壁式換熱器應(yīng)用最多。間壁式換熱器的類型：1）夾套式換熱器：這種換熱器是在容器外壁安裝夾套制成，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；但其加熱面受容器壁面限制，傳熱系數(shù)也不高。為提高傳熱系數(shù)且使釜內(nèi)液體受熱均勻，可在釜內(nèi)安裝攪拌器。當(dāng)夾套中通入冷卻水或無相變的加熱劑時(shí)，亦可在夾套中設(shè)置螺旋隔板或其它增加湍動(dòng)的措施，以提高夾套一側(cè)的給熱系數(shù)。為補(bǔ)充傳熱面的不足，也可在釜內(nèi)部安裝蛇管。夾套式換熱器廣泛用于反應(yīng)過程的加熱和冷卻。2）沉浸式蛇管換熱器：這種換熱器是將金屬管彎繞成各種與容器相適應(yīng)的形狀，并沉浸在容器內(nèi)的液體中。蛇管換熱器的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，能承受高壓，可用耐腐蝕材料制造；其缺點(diǎn)是容器內(nèi)液體湍動(dòng)程度低，管外給熱系數(shù)小。為提高傳熱系數(shù)，容器內(nèi)可安裝攪拌器。3） 噴淋式換熱器：這種換熱器是將換熱管成排地固定在鋼架上，熱流體在管內(nèi)流動(dòng)，冷卻水從上方噴淋裝置均勻淋下，故也稱噴淋式冷卻器。噴淋式換熱器的管外是一層湍動(dòng)程度較高的液膜，管外給熱系數(shù)較沉浸式增大很多。另外，這種換熱器大多放置在空氣流通之處，冷卻水的蒸發(fā)亦帶走一部分熱量，可起到降低冷卻水溫度，增大傳熱推動(dòng)力的作用。因此，和沉浸式相比，噴淋式換熱器的傳熱效果大有改善。4） 套管式換熱器：套管式換熱器是由直徑不同的直管制成的同心套管，并由U形彎頭連接而成。在這種換熱器中，一種流體走管內(nèi)，另一種流體走環(huán)隙，兩者皆可得到較高的流速，故傳熱系數(shù)較大。另外，在套管換熱器中，兩種流體可為純逆流，對(duì)數(shù)平均推動(dòng)力較大。套管換熱器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，能承受高壓，應(yīng)用亦方便（可根據(jù)需要增減管段數(shù)目＞。特別是由于套管換熱器同時(shí)具備傳熱系數(shù)大，傳熱推動(dòng)力大及能夠承受高壓強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，在超高壓生產(chǎn)過程（例如操作壓力為3000大氣壓的高壓聚乙烯生產(chǎn)過程＞中所用的換熱器幾乎全部是套管式。5） 管殼式換熱器：管殼式（又稱列管式＞換熱器是最典型的間壁式換熱器。管殼式換熱器主要有殼體，管束，管板和封頭等部分組成，殼體多呈圓形，內(nèi)部裝有平行管束，管束兩端固定于管板上，在管殼換熱器內(nèi)進(jìn)行換熱的兩種流體，一種在管內(nèi)流動(dòng)，其行程稱為管程；一種在管外流動(dòng)，其行程稱為殼程。管束的壁面即為傳熱面。為提高管外流體給熱系數(shù)，通常在殼體內(nèi)安裝一定數(shù)量的橫向折流檔板，折流檔板不僅可防止流體短路，增加流體速度，還迫使流體按規(guī)定路徑多次錯(cuò)流通過管束，使湍動(dòng)程度大為增加。常用的檔板有圓缺形和圓盤形兩種，前者應(yīng)用更為廣泛。流體在管內(nèi)每通過管束一次稱為一個(gè)管程，每通過殼體一次稱為一個(gè)殼程。為提高管內(nèi)流體的速度，可在兩端封頭內(nèi)設(shè)置適當(dāng)隔板，將全部管子平均分隔成若干組。這樣，流體可每次只通過部分管子而往返管束多次，稱為多管程。同樣，為提高管外流速，可在殼體內(nèi)安裝縱向檔板使流體多次通過殼體空間，稱多殼程。在管殼式換熱器內(nèi)，由于管內(nèi)外流體溫度不同，殼體和管束的溫度也不同。如兩者溫差很大，換熱器內(nèi)部將出現(xiàn)很大的熱應(yīng)力，可能使管子彎曲，斷裂或從管板上松脫。因此，當(dāng)管束和殼體溫度差超過50°C時(shí)，應(yīng)采取適當(dāng)?shù)臏夭钛a(bǔ)償措施，消除或減小熱應(yīng)力。2.2.混合式換熱器：混合式熱交換器是依靠冷、熱流體直接接觸而進(jìn)行傳熱的，這種傳熱方式避免了傳熱間壁及其兩側(cè)的污垢熱阻，只要流體間的接觸情況良好，就有較大的傳熱速率。故凡允許流體相互混合的場(chǎng)合，都可以采用混合式熱交換器，例如氣體的洗滌與冷卻、循環(huán)水的冷卻、汽-水之間的混合加熱、蒸汽的冷凝等等。它的應(yīng)用遍及化工和冶金企業(yè)、動(dòng)力工程、空氣調(diào)節(jié)工程以及其它許多生產(chǎn)部門中。按照用途的不同，可將混合式熱交換器分成以下幾種不同的類型：1） 冷卻塔（或稱冷水塔〉：在這種設(shè)備中，用自然通風(fēng)或機(jī)械通風(fēng)的方法，將生產(chǎn)中已經(jīng)提高了溫度的水進(jìn)行冷卻降溫之后循環(huán)使用，以提高系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益。例如熱力發(fā)電廠或核電站的循環(huán)水、合成氨生產(chǎn)中的冷卻水等，經(jīng)過水冷卻塔降溫之后再循環(huán)使用，這種方法在實(shí)際工程中得到了廣泛的使用。2） 氣體洗滌塔（或稱洗滌塔〉：在工業(yè)上用這種設(shè)備來洗滌氣體有各種目的，例如用液體吸收氣體混合物中的某些組分，除凈氣體中的灰塵，氣體的增濕或干燥等。但其最廣泛的用途是冷卻氣體，而冷卻所用的液體以水居多。空調(diào)工程中廣泛使用的噴淋室，可以認(rèn)為是它的一種特殊形式。噴淋室不但可以像氣體洗滌塔一樣對(duì)空氣進(jìn)行冷卻，而且還可對(duì)其進(jìn)行加熱處理。但是，它也有對(duì)水質(zhì)要求高、占地面積大、水泵耗能多等缺點(diǎn)：所以，目前在一般建筑中，噴淋室已不常使用或僅作為加濕設(shè)備使用。但是，在以調(diào)節(jié)濕度為主要目的的紡織廠、卷煙廠等仍大量使用。3） 噴射式熱交換器：在這種設(shè)備中，使壓力較高的流體由噴管噴出，形成很高的速度，低壓流體被引入混合室與射流直接接觸進(jìn)行傳熱傳質(zhì)，并一同進(jìn)入擴(kuò)散管，在擴(kuò)散管的出口達(dá)到同一壓力和溫度后送給用戶。4） 混合式冷凝器：這種設(shè)備一般是用水與蒸汽直接接觸的方法使蒸汽冷凝。2.3.蓄熱式換熱器:蓄熱式換熱器用于進(jìn)行蓄熱式換熱的設(shè)備。內(nèi)裝固體填充物，用以貯蓄熱量。一般用耐火磚等砌成火格子<有時(shí)用金屬波形帶等）。換熱分兩個(gè)階段進(jìn)行。第一階段，熱氣體通過火格子，將熱量傳給火格子而貯蓄起來。第二階段，冷氣體通過火格子，接受火格子所儲(chǔ)蓄的熱量而被加熱。這兩個(gè)階段交替進(jìn)行。通常用兩個(gè)蓄熱器交替使用，即當(dāng)熱氣體進(jìn)入一器時(shí)，冷氣體進(jìn)入另一器。常用于冶金工業(yè)，如煉鋼平爐的蓄熱室。也用于化學(xué)工業(yè)，如煤氣爐中的空氣預(yù)熱器或燃燒室，人造石油廠中的蓄熱式裂化爐。蓄熱式換熱器一般用于對(duì)介質(zhì)混合要求比較低的場(chǎng)合。列管式換熱器設(shè)計(jì)一般要求：列管式換熱器的工藝設(shè)計(jì)主要包括以下內(nèi)容：1） 根據(jù)換熱任務(wù)和有關(guān)要求確定設(shè)計(jì)方案；2） 初步確定換熱器的結(jié)構(gòu)和尺寸；3） 核算換熱器的傳熱面積和流動(dòng)阻力；4） 確定換熱器的工藝結(jié)構(gòu)。管殼式換熱器設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮的問題流體通道的選擇原則：1） 不潔凈和易結(jié)垢的流體宜走管程，以便于清洗管子；2） 腐蝕性流體宜走管程，以免管束和殼體同時(shí)受腐蝕，而且管內(nèi)也便于檢修和清洗；3） 高壓流體宜走管程，以免殼體受壓，并且可節(jié)省殼體金屬的消耗量；4） 飽和蒸汽宜走殼程，以便于及時(shí)排出冷凝液，且蒸汽較潔凈，不易污染殼程；5） 被冷卻的流體宜走殼程，可利用殼體散熱，增強(qiáng)冷卻效果；6） 有毒流體宜走管程，以減少流體泄漏；7） 粘度較大或流量較小的流體宜走殼程，因流體在有折流板的殼程流動(dòng)時(shí)，由于流體流向和流速不斷改變，在很低的雷諾數(shù)<Re<100）下即可達(dá)到湍流，可提高對(duì)流傳熱系數(shù)。但是有時(shí)在動(dòng)力設(shè)備允許的條件下，將上述流體通入多管程中也可得到較高的對(duì)流傳熱系數(shù)。流體兩端溫度的選擇：若換熱器中冷、熱流體的溫度都由工藝條件所規(guī)定，則不存在確定流體兩端溫度的問題。若其中一流體僅已知進(jìn)口溫度，則出口溫度應(yīng)由設(shè)計(jì)者來確

定。例如用冷水冷卻一熱流體，冷水的進(jìn)口溫度可根據(jù)當(dāng)?shù)氐臍鉁貤l件作出估計(jì)，而其出口溫度則可根據(jù)經(jīng)濟(jì)核算來確定：為了節(jié)省冷水量，可使出口溫度提高一些，但是傳熱面積就需要增加；為了減小傳熱面積，則需要增加冷水量。兩者是相互矛盾的。一般來說，水源豐富的地區(qū)選用較小的溫差，缺水地區(qū)選用較大的溫差。不過，工業(yè)冷卻用水的出口溫度一般不宜高于45°C，因?yàn)楣I(yè)用水中所含的部分鹽類〈如CaCO3、CaSO4、MgCO3和MgSO4等)的溶解度隨溫度升高而減小，如出口溫度過高，鹽類析出，將形成傳熱性能很差的污垢，而使傳熱過程惡化。如果是用加熱介質(zhì)加熱冷流體，可按同樣的原則選擇加熱介質(zhì)的出口溫度。管子的規(guī)格和排列方法：小直徑管子能使單位體積的傳熱面積大，因而在同樣體積內(nèi)可布置更多的傳熱面。或者說，當(dāng)傳熱面積一定時(shí)，采用小管徑可使管子長(zhǎng)度縮短，增強(qiáng)傳熱，易于清洗。但是減小管徑將使流動(dòng)阻力增加，容易積垢。對(duì)于不清潔、易結(jié)垢或粘度較大的流體，宜采用較大的管徑。因此，管徑的選擇要視所用材料和操作條件而定，總的趨向是采用小直徑管子。管長(zhǎng)的選擇是以合理使用管材和清洗方便為原則。國(guó)產(chǎn)管材的長(zhǎng)度一般為6m，因此管殼式換熱器系列標(biāo)準(zhǔn)中換熱管的長(zhǎng)度分為1.5、2、3或6m幾種，常用3m或6m的規(guī)格。長(zhǎng)管不易清洗，且易彎曲。此外，管長(zhǎng)L與殼體D的比例應(yīng)適當(dāng)，一般L/D=4?6。管子的排列方式有等邊三角形、正方形直列和正方形錯(cuò)列三種。等邊三角形排列比較緊湊，管外流體湍動(dòng)程度高，對(duì)流傳熱系數(shù)大；正方形直列比較松散，對(duì)流傳熱系數(shù)較三角形排列時(shí)低，但管外壁清洗方便，適用于殼程流體易結(jié)垢的場(chǎng)合；正方形錯(cuò)列則介于上述兩者之間，對(duì)流傳熱系數(shù)較直列高。管子在管板上的間距a跟管子與管板的連接方式有關(guān)：脹管法一般取a=<1.3?1.5)do,且相鄰兩管外壁的間距不小于6mm；焊接法取a=1.25do。換熱器殼體內(nèi)徑應(yīng)等于或稍大于管板的直徑。通常是根據(jù)管徑、管數(shù)、管間距及管子的排列方式用作圖法確定。圖4.管子排列方式管程和殼程數(shù)的確定：管程數(shù)N按下式計(jì)算：N=u/v式中：u——管程內(nèi)流體的適宜流速；v——管程內(nèi)流體的實(shí)際流速。主要附件：1） 封頭封頭有方形和圓形兩種，方形用于直徑小的殼體，圓形用于大直徑的殼體。2） 緩沖擋板為防止殼程流體進(jìn)入換熱器時(shí)對(duì)管束的沖擊，可在進(jìn)料管口裝設(shè)緩沖擋板。3） 導(dǎo)流筒殼程流體的進(jìn)、出口和管板間必存在有一段流體不能流動(dòng)的空間〈死角），為了提高傳熱效果，常在管束外增設(shè)導(dǎo)流筒，使流體進(jìn)、出殼程時(shí)必然經(jīng)過這個(gè)空間。4） 放氣孔、牌液孔換熱器的殼體上常安有放氣孔和排液孔，以排除不凝氣體和冷凝液等。5） 拉桿和定距管為了使折流板能夠牢靠的保持在一定的位置上，通常采用拉桿和定距管。6） 接管換熱器中流體進(jìn)、出口的接管直徑按下式計(jì)算0式中：」一流體的體積流量，PJ」u—流體在接管中的流速，m/s流速的經(jīng)驗(yàn)值對(duì)液體可取為：u=1.5~2m/s。7/23三、年產(chǎn)4萬噸苯冷卻器的工藝設(shè)計(jì)a）確定設(shè)計(jì)方案：本設(shè)計(jì)任務(wù)是利用列管式換熱器使冷流體＜水）給苯降溫。選擇換熱器時(shí)，要遵循安全、高效、經(jīng)濟(jì)的原則。蘭州地區(qū)雖然臨近黃河，水資源豐富，但是黃河污染較為嚴(yán)重，而且泥沙含量大容易結(jié)垢，所以宜采用自來水，但易結(jié)垢。蘭州年歷史最高溫度在40」左右，設(shè)冷卻水進(jìn)口溫度25」，冷卻水兩端溫度差取10」.出口溫度為35」。熱流體進(jìn)口溫度80」，出口溫度35」。冬季操作時(shí)進(jìn)口溫度會(huì)降低，該換熱器的管壁溫和殼體壁溫之差較大，最大溫差為55」，且考慮到冷卻水易結(jié)垢。故本次設(shè)計(jì)確定選用浮頭式換熱器。易析出結(jié)晶、沉淀、淤泥及其他沉淀物的流體，最好通入比較容易進(jìn)行機(jī)械清洗的空間，而浮頭式換熱器的管束可以從殼體中抽出，便于清洗管間和管內(nèi)管束可以在殼體內(nèi)自由伸縮，不會(huì)產(chǎn)生較大熱效應(yīng)力。對(duì)于浮頭式換熱器，一般易在管內(nèi)空間進(jìn)行清洗。所以選擇浮頭式換熱器較合適。b）確定流體的流動(dòng)空間：考慮到苯為有毒液體，則苯走管程。冷卻水較硬易結(jié)垢，所以經(jīng)過處理形成去離子水后走殼程。由于管徑的大小影響管內(nèi)流速的的大小和管內(nèi)的壓強(qiáng)降，若選用？25X2.5mm的管子會(huì)導(dǎo)致成本增加，因此選用管規(guī)格為？19X2mm。又苯只對(duì)一些塑料有一定腐蝕性，對(duì)一些無機(jī)材質(zhì)，如金屬，陶瓷等，基本沒有腐蝕性。故選擇碳鋼管C）計(jì)算定性溫度，確定流體的物性參數(shù)：苯：進(jìn)口溫度：80J定性溫度在此溫度下的苯：進(jìn)口溫度：80J定性溫度在此溫度下的，出口溫度：35_1，苯的流量及熱負(fù)荷:冷卻水的用量:平均傳熱溫差:按照完全逆流計(jì)算：得同時(shí)殼程流量較大，故單殼程合適。由于平均傳熱溫差校正系數(shù)大于0.8,同時(shí)殼程流量較大，故單殼程合適。故有 1血一充程血一充程圖5.溫度校正初算傳熱面積：設(shè)K=280 ，則估算傳熱面積為:S2.管程數(shù)和傳熱管數(shù):依據(jù)傳熱管內(nèi)徑和流速確定單程傳熱管數(shù):按單程管準(zhǔn)型設(shè)計(jì)，現(xiàn)設(shè)計(jì)，傳熱管太長(zhǎng)，宜采用多管程結(jié)構(gòu)。根據(jù)設(shè)計(jì)實(shí)際情況，宜采用標(biāo)取傳熱管長(zhǎng)l=3i|則換熱管程為：傳熱管總根3.傳熱管排列和分程方法：因?yàn)檎切闻帕蟹ㄒ子趥鳠峁什捎谜切闻帕校」苄木嘀行木€的管數(shù)橫過管，則，直徑:取管板利用率為，則盤:，圓整為500mm。5.折流板:采用弓形折流板，取圓缺度為殼體內(nèi)徑的25%，則切去的圓缺高度為折流板間距B=0.15m。則折流板數(shù)塊。折流板圓缺面水平裝配。6.接管：殼程流體進(jìn)出口接管：取接管內(nèi)流速內(nèi)徑為圓整后，可取管內(nèi)徑為50mm。管程流體進(jìn)出口接管：取管內(nèi)流速為1.5」，則接管內(nèi)徑為圓整后，可取管內(nèi)徑為40mm。f）核算1.傳熱面積核算：1） 管程傳熱膜系數(shù)：管程流體流通截面積：管程流體流速及雷諾準(zhǔn)數(shù)分別為：12） 殼程傳熱膜系數(shù)：殼程流通截面積:水:苯:查表得數(shù)據(jù)如下:3）污垢熱阻和管壁熱阻:碳鋼導(dǎo)熱率4）總傳熱系數(shù)核算:換熱器的面積裕度為:傳熱面積裕度合適，該換熱器能夠完成生產(chǎn)任務(wù)。2.換熱器流體阻力損失:1）管程阻力:得：圖6.莫狄圖2）殼程阻力:13/23其中，流體經(jīng)管的阻力其中=0.5FxlI￥I，則:流體經(jīng)過折流板缺口的阻力:其中，B=0.15m,[D=0.5m，彳故，總阻力殼程流體阻力在允許范圍內(nèi)。因此，換熱器滿足阻力要求。3.管長(zhǎng)與管徑比：，滿足要求。本換熱器附屬結(jié)構(gòu)有封頭、管桿和定距管、人孔或手孔、法蘭、補(bǔ)強(qiáng)圈等。具體附屬設(shè) 手冊(cè)》P136-P190。h)換熱器主要工藝結(jié)構(gòu)尺寸和計(jì)算結(jié)果一覽表參數(shù)管程殼程操作條件物料名稱苯水流量＜kg/h)5050.89792操作溫度＜°C)57.530操作壓力＜MPa)0.10.1物性參數(shù)定性溫度＜C)57.530密度＜kg/m3)839.5995.7定壓比熱＜kJ/kg?C)1.864.174粘度＜mPa?s)400.801導(dǎo)熱系數(shù)＜w/m?C)0.13550.618主要工藝性能參數(shù)流速＜m/s)0.50.096對(duì)流傳熱系數(shù)＜w/m2?C)592932污垢熱阻＜m2?C/w)1.7197X10-43.44X10-4阻力損失＜MPa)0.00640.000