列管式换热器的设计说明书.doc

食品科学与工程专业《化工原理课程设计》说明书 题目名称 专业班级 2012 年 月 日1、设计方案 1 1 .1 设计条件 1 2、衡算 1 2.1传热面积的计算： 1 2.1.1煤油用量 1 2.1.2平均传热温差 1 2.1.3热流量 1 2.1.4初传热面积 1 2.2确定换热管数目和管程数目 1 2.2.1管层数和传热管数 2 2.2.2平均传热温差及壳层数平均温差较正系数： 2 2.3传热管排列和分层方法 2 2.3.1隔板中心到最近一排管中心距 2 2.3.2壳体直径 2 2.3.3折流板 3 2.3.4接管 3 2.4换热器核算 3 2.4.1传热面积核算 3 2.4.2壳程传膜系数 4 2.4.3污垢热阻和管壁热阻 4 2.4.4总传热系数K 4 2.4.5传热面积校核 4 2.5换热器内压核算 5 2.5.1管程阻力 5 2.5.2壳程阻力 5 3 附录及图纸 5 4总结 6 5参考文献 7 6附图 7 1、设计方案 列管式换热器是目前化工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。本论文进行、主要设备工作部件尺寸的设计。1 .1 设计条件 10℃，出口温度60℃，流量20 m3/h；煤油入口温度170℃，出口温度50℃。 2、衡算T=10/2+60/2=35℃；壳层的定性温度T=170/2+50/2=110℃。 查询煤油物理性质表[1]煤油在110℃下有关物理参数如下：密度ρ=825kg/m3；粘度μ=7.15×10-4Pa·s；比热容Cp=2.2kJ/(kg·℃)；导热系数λ=0.14W/(m·℃)。 查询饱和水的物理性质表[2]水在35℃有关的物理参数：密度ρ=994.2kg/m3；粘度μ=0.723×10-3Pa·s；比热容Cp=4.174kJ/(kg·℃)；导热系数λ=0.626W/(m·℃)。 2.1传热面积的计算： 2.1.1煤油用量 qm,c=体积流量×密度=20×994.2=19884kg/h 2.1.2平均传热温差 先按照逆流计算。 ℃ 式中T1为煤油入口温度；T2为煤油出口温度；t1为水入口温度；t2为水出口温度。 2.1.3热流量 (kJ/h) 2.1.4初传热面积 假设K=300W/(m2·℃)则 m2 2.2确定换热管数目和管程数目 管径和管内流速 先取管内流速为ui=2.0m/s，故d=17mm。因市面上无此规格管径，故选取φ2.5×2.5mm的管子。 其内径为25-2×2.5=0.02m，故内径实际流速 2.2.1管层数和传热管数 可依据传热管内径和流速确定单程传热管数： 按单管层计算，所需传热管长度为： m 单管过长，采用多管结构选用l=7m长的管子，管程数为： 2.2.2平均传热温差及壳层数平均温差较正系数： 按照单壳层，双管层结构，查温差校正系数值[3] ，平均传热温差℃。 由于平均传热较正系数大于0.8。同时壳层程流体流量越大，故采取单壳层合适。 2.3传热管排列和分层方法 采用组合排列法。每程均按正三角排列，隔板采用正方形排列。管心距Pt=1.25d0，则Pt=1.25×25=31.25≈32mm 2.3.1隔板中心到最近一排管中心距 mm 各程邻管的管心距为44mm。 2.3.2壳体直径 采用多管程结构，正三角排列η=0.7~0.85，故计算取管板利用率0.75，则查询壳体直径公式[3]为 mm 式中η为管板利用率；n为换热器总管数。 故取D=600mm。 2.3.3折流板 列管式换热器壳程流体流通面积比管程流通面积大，为增大壳程流体的流速，加强其喘流程度，提高其表面传热系数，需设置折流板。 折流板采用弓形流板，弓形折流板圆缺高度为壳体内径25%，则切去圆缺高度为h=0.25×600=150mm，故可取h=150mm。 取折流板间距B=0.7，则B=0.7×600=420mm。故可取B=400mm。 折流板数目 2.3.4接管 壳程流体进出口接管：取接管内煤油流速为u1=0.7m/s，则接管内径为 m 取管内径为150mm。 管层流体进出口接管：取接管内流体流速u2=1.0m/s，则接管内径 m 取管内径为100mm。 2.4换热器核算 2.4.1传热面积核算 查询管程低粘度对流传热系数公式[3] 式中α——对流传热系数，(W/m2·℃)；λ——流体的热导率，(W/m·℃)；di——为管内径，m；Re——雷诺数；Pr——普朗特数。 管层流体流通面积 m2 管层流体和雷诺数分别为 m/s 普朗数 2.4.2壳程传膜系数 查询壳程无相变对流传热系数公式[3] 管子按正三角排列，传热当量直径为 m Pt——相邻两管中心距，m；d0——管外径，m。 壳程流通截面积 m2 壳层流体 和雷诺数分