列管式(正丁醇)換熱器設(shè)計(jì)

正丁醇冷卻器設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)任務(wù)書1.1設(shè)計(jì)題目：正丁醇冷卻器設(shè)計(jì)1.2設(shè)計(jì)條件=1\*GB2⑴、處理能力：12721kg/hQUOTE12721kg/h=2\*GB2⑵、設(shè)備類型：列管式換熱器（非定型式）=3\*GB2⑶、操作條件：流體名稱入口溫度℃出口溫度℃物料純正丁醇9050冷卻介質(zhì)自來水2030允許壓力降：0.1MPa熱損失：按傳熱量的10%計(jì)算1.3設(shè)計(jì)內(nèi)容=1\*GB2⑴、前言=2\*GB2⑵、確定設(shè)計(jì)方案（設(shè)備選型、換熱器材質(zhì)）=3\*GB2⑶、確定物性數(shù)據(jù)（冷卻循環(huán)水的出口溫度、純正丁醇和水在物性溫度下的物理性質(zhì)）=4\*GB2⑷、工藝設(shè)計(jì)初占換熱面積、確定換熱器基本尺寸（包括管徑、管長、程數(shù)、每程管數(shù)、管子數(shù)排列、壁厚、換熱器直徑、流體進(jìn)出管管徑等計(jì)算）=5\*GB2⑸、換熱器計(jì)算=1\*GB3①核算總傳熱系數(shù)（傳熱面積）=2\*GB3②換熱器內(nèi)流體的流動(dòng)阻力校核（計(jì)算壓降）=6\*GB2⑹、機(jī)械結(jié)構(gòu)的選用=1\*GB3①管板選用、管子在管板上的固定、管板與殼體連接結(jié)構(gòu)=2\*GB3②封頭類型選用=3\*GB3③溫差補(bǔ)償裝置的選用=4\*GB3④管法蘭選用=5\*GB3⑤管、殼程接管=7\*GB2⑺、換熱器主要結(jié)構(gòu)尺寸和計(jì)算結(jié)果表=8\*GB2⑻、結(jié)束語（包括對(duì)設(shè)計(jì)的自我評(píng)述及有關(guān)問題的分析討論）=9\*GB2⑼、換熱器結(jié)構(gòu)和尺寸（4#圖紙）=10\*GB2⑽、參考資料目錄開始時(shí)期QUOTE2013年月QUOTE19日結(jié)束時(shí)期QUOTE2013年6月日學(xué)生：班級(jí)：10204學(xué)號(hào)：06指導(dǎo)老師：2流程圖和工藝流程圖冷卻水出口管（）純正丁醇入口管（溫度：）冷卻水入口管（溫度：）純正丁醇出口管（溫度：50℃）3設(shè)計(jì)計(jì)算3.1確定設(shè)計(jì)方案3.1.1確定設(shè)備類型兩流體的溫度變化：=1\*GB3①熱流體的入口溫度，出口溫度；力體定性溫度。=2\*GB3②冷流體的入口溫度，出口溫度；冷流體定性溫度。冷熱流體的最大溫差，因此，選用列管式換熱器。3.1.2確定殼程流體與管程流體流體經(jīng)過管程和殼程的選擇原則：=1\*GB3①不清潔或易結(jié)垢的流體，應(yīng)走容易清洗的管道，可走管程。=2\*GB3②腐蝕性流體應(yīng)走管程。=3\*GB3③壓力高的流體應(yīng)走管程。=4\*GB3④有毒流體應(yīng)走管程。=5\*GB3⑤被冷卻的流體應(yīng)走管程。=6\*GB3⑥飽和蒸汽應(yīng)走殼程。=7\*GB3⑦黏度大的流體或流量小的流體應(yīng)走殼程。兩種流體的物理性質(zhì)如下表：物性流體黏度P導(dǎo)熱系數(shù)純正丁醇70776.42.649水25995.74.178綜上所述，純正丁醇走殼程，水走管程；且采用逆流。3.2初算換熱面積3.2.1熱流量（10%的熱損失）若換熱器無相變化，且流體的比熱容可取平均溫度下的比熱容，則Q式中Q——換熱器的熱負(fù)荷，W;——分別為冷、熱流體的質(zhì)量流量，；——分別為冷、熱流體的平均比熱容，；——冷流體的進(jìn)、出口溫度，——熱流體的進(jìn)、出口溫度，有效傳熱量3.2.23.2.3平均傳熱溫差=1\*GB3①平均溫差先算出逆流的對(duì)數(shù)平均溫差，再乘以考慮流動(dòng)方向的校正因子φΔt式中——按逆流計(jì)算的對(duì)數(shù)平均溫度差，φΔt——溫度差校正系數(shù)，量綱為其中，。φΔtPR經(jīng)溫度差校正系數(shù)圖可得φΔt=2\*GB3②初算傳熱面積設(shè)傳熱系數(shù),則傳熱面積A=3.3工藝結(jié)構(gòu)尺寸3.3.1管徑與管內(nèi)流速選用較高級(jí)冷拔傳熱管（碳鋼），取管內(nèi)流速u13.3.2管程數(shù)和傳熱管數(shù)式中——管內(nèi)的流量，；di——管子內(nèi)徑，mρ1——又因?yàn)橛蠥=nπ式中L——在設(shè)定的條件下所需的管長，m。所以采用3m長的標(biāo)準(zhǔn)管，則管層數(shù)因此，所以至少需要52×2根管子。3.3.3管子的排列方式及殼層數(shù)由于平均傳熱溫差校正系數(shù)φΔt=0.96>0.8采用正三角形排列，如圖取管心距Pt隔板中心到離其最近的一排管中心距離Z計(jì)算如下：Z=各程相鄰管的管心距為44mm.3.3.4殼體直徑殼體內(nèi)徑D=1.05式中η——管板利用率正三角形排列、二管層，可取η=0.75，則殼體壁厚式中p——?dú)んw承受的內(nèi)壓，p=0.101+0.02=0.121MPa；σ——?dú)んw所用鋼材A3鋼的許用應(yīng)力，σ=108MPaφ——焊縫系數(shù)，φ=0.85，量綱為1；C——腐蝕余量，C=3+0.5=3.5mm。采用標(biāo)準(zhǔn)壁厚δ=8mm3.3.5折流板折流板圓缺高度采用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h=0.25板間距取折流板間距B=0.3D0.3D<B<D,折流板數(shù)目則3.3.6接管管程流體進(jìn)出口接管接管內(nèi)液體流速u1=1.0殼程流體進(jìn)出口接管接管內(nèi)液體流速u2=0.753.3.7管法蘭標(biāo)準(zhǔn)管法蘭號(hào)：HG20592;密封面形式：平面。3.3.8放空管放空管選取的無縫鋼管。3.3.9排污管排污管選取的無縫鋼管，接管管長均選取200mm。3.3.10支座選用鞍式支座標(biāo)準(zhǔn)號(hào)：JB/T4712，鞍座3.3.11管箱管箱的公稱直徑為平蓋管箱；為平蓋管箱和封頭管箱，推薦使用封頭管箱；DN≥900mm，選擇封頭管箱。故采取平蓋管箱。3.3.12封頭因?yàn)樵撛O(shè)計(jì)為浮頭式，所以封頭尺寸應(yīng)該增加100mm，封頭為DN500mm×8mm，直邊高度為25mm，曲邊高度125mm。如圖所示，材料選用A3鋼。3.4換熱器核算3.4.1K值的核算=1\*GB3①管程傳熱系數(shù)α式中αi——管程流體對(duì)流傳熱系數(shù)，；λi——管程流體的熱導(dǎo)率，；di——管內(nèi)徑，mui——管程流體的流速，μi——管程流體的黏度，Pρi——cpi——管程流體的比熱容，ReiPri當(dāng)流體被加熱時(shí)，n=0.4,被冷卻時(shí)n=0.3。RP管程流體被加熱，取因?yàn)镽ei>α=2\*GB3②殼程傳熱系數(shù)αSu式中αo——?dú)こ塘黧w對(duì)流傳熱系數(shù)，；λo——?dú)こ塘黧w的熱導(dǎo)率，；de——傳熱當(dāng)量直徑，mdo——管外徑，muo——?dú)こ塘黧w的流速，μo——?dú)こ塘黧w的黏度，Pρo——cpo——?dú)こ塘黧w的比熱容，Reo——Pro——?dú)こ塘黧w的普朗特So——?dú)こ塘魍ń孛娣e，m管子采用正三角形排列，傳熱當(dāng)量直徑為dS所以殼程流速為u殼程流體的雷諾數(shù)和普朗特?cái)?shù)分別為因?yàn)椋?3\*GB3③實(shí)際的總傳熱系數(shù)K值式中——實(shí)際的總傳熱系數(shù)，；——分別為管內(nèi)、外側(cè)污垢熱阻，；——分別為管內(nèi)徑、管外徑、平均直徑，m；b——換熱器的管壁厚度，m；λ——管壁材料的熱導(dǎo)率，。查表可得：；；。已知管壁厚度b=0.002m，所以平均壁厚d實(shí)際總傳熱系數(shù)因?yàn)?，所以假設(shè)的K值合格。3.4.2傳熱面積的核算計(jì)算的傳熱面積實(shí)際的傳熱面積傳熱面積合適，該換熱器能夠完成生產(chǎn)任務(wù)。3.4.3換熱器內(nèi)壓降的核算=1\*GB3①管程阻力ΔΔ式中——分別是直管及回彎管中因摩擦阻力而引起的壓降，F(xiàn)t——k——摩擦系數(shù)，由；NS——，則因?yàn)棣=2\*GB3②殼程阻力式中Δpo——