用于60万吨年煤油换热的列管式换热器的设计讲解.doc

化学与材料工程 学院 应用化学 专业 化工原理 课程设计 题目 用于60万吨/年煤油换热的列管式换热器的设计 指导教师 000000 学生姓名 000000 学 号 12111100000 2015 年 4 月 17 日 列管式换热器设计任务书一、设计题目：??换热器设计二、设计任务及操作条件1、设计任务2、操作条件?? （5）每年按300天计算，每天24小时连续运行。 3、设备型式??????????4、厂址????????? ??? 三、设计内容1、设计方案的选择、计算、主要设备工艺尺寸设计（1）尺寸的确定 传热面积、（3）接管尺寸的确定、设计结果汇总、工艺流程图及换热器工艺条件图、设计评述 目 录 一、 2.1.1 间壁式换热器 2.1.2 蓄热式换热器流体连接间接式换热器 2.1.4 混合式换热器冷却器 2.2.2 加热器预热器过热器蒸发器 ?? 6.1、管径尺寸的确定传热面积、 一.概述 换热器是将热流体的部分热量传递给冷流体的设备，以实现不同温度流体间的热能传递，又称热交换器。换热器是实现化工生产过程中热量交换和传递不可缺少的设备。列管式换热器是目前化工及酒精生产上应用最广的一种换热器。它主要由壳体、管板、换热管、封头、折流挡板等组成。所需材质?，可分别采用普通碳钢、紫铜、或不锈钢制作。 在换热器中至少要有两种温度不同的流体，一种流体温度较高，放出热量；另一种流体则温度较低，吸收热量。 列管式换热器是目前化工及酒精生产上应用最广的一种换热器。它主要由壳体、管板、换热管、封头、折流挡板等组成。所需材质 ，可分别采用普通碳钢、紫铜、或不锈钢制作。在进行换热时，一种流体由封头的连结管处进入，在管流动，从封头另一端的出口管流出，这称之管程；另-种流体由壳体的接管进入，从壳体上的另一接管处流出，这称为壳程列管式换热器。式换热器是最典型的管壳式换热器，它在工业上的应用有着悠久的历史，而且至今仍在所有换热器中占据主导地位。  2.1.3 流体连接间接式换热器 流体连接间接式换热器，是把两个表面式换热器由在其中循环的热载体连接起来的换热器，热载体在高温流体换热器和低温流体之间循环，在高温流体接受热量，在低温流体换热器把热量释放给低温流体。这类换热器主要用于回收和利用高温废气的热量。以回收冷量为目的的同类设备称蓄冷器，多用于空气分离装置中。如炼焦炉下方预热空气的蓄热室。 2.1.4 混合式换热器 混合式换热器是通过冷、热流体的直接接触、混合进行热量交换的换热器，又称接触式换热器。由于两流体混合换热后必须及时分离，这类换热器适合于气、液两流体之间的换热。例如，冷水塔、气体冷凝器等。 2.2 换热器按用途分为： 2.2.1 冷却器 冷却器是把流体冷却到必要的温度，但冷却流体没有发生相的变化。 2.2.2 加热器 加热器是把流体加热到必要的温度，但加热流体没有发生相的变化。 2.2.3 预热器 预热器预先加热流体，为工序操作提供标准的工艺参数。 2.2.4 过热器 过热器用于把流体(工艺气或蒸汽)加热到过热状态。 2.2.5 蒸发器 蒸发器用于加热流体，达到沸点以上温度，使其流体蒸发，一般有相的变化。 管壳式换热器是目前应用最为广泛的一种换热器。它包括:固定管板式换热器、U?型管壳式换热器、带膨胀节式换热器、浮头式换热器、分段式换热器、套管式换热器等。管壳式换热器的承压能力及操作运行的安全可靠性。 以下介绍几种列管式换热器。 （1）固定管板式2）U形管式浮头式 换热器两端的管板，一端不与壳体相连，管子受热时，管束连同浮头可以沿轴向自由伸缩，完全消除了温差应力 三.方案设计 根据任务书给定的冷热流体的温度，两流体温度变化情况：热流体进口温度70℃，出口温度30℃；冷流体（循环水）进口温度20℃，出口温度40℃。该换热器用循环冷却水冷却，热流体为煤油，为不易结垢和清洁的流体。冬季操作时进口温度会降低，估计该换热器的管壁温和壳体壁温之差较小，因此初步确定选用带膨胀节的固定管板式换热器。从手册中查得冷热流体的物性数据，如密度、比热容、导热系数、黏度，计算出总传热系数，再计算出传热面积。根据管径管内流速，确定传热管数，标准传热管长为6m，算出传热管程，传热管总根数等等。流体流速的选择：增加流体在换热器中的流速，将加大对流传热系数，减少污垢在管子表面上沉积的可能性