甲苯加热器设计(浮头列管式).docxVIP

摘 要换热器是目前许多工业部门广泛应用的通用工艺设备,其结构简单,制造方便,在相同的管数情况下其壳体内径最小,管程分程方便。此次设计是根据甲苯加热过程相关技术要求为依据，以安全生产和经济效益为考量标准。根据要求，选定浮头式列管换热器，经过计算选用的换热器的公称直径为700 mm，管数为292根，管程为4，公称面积为135 m2。初选总传热系数，经过计算得到实际总传热系数。经过面积核算、壁温检验、压降验算等方法，可以发现，所选用的换热器符合生产要求，能够完成任务。关键词：浮头式换热器：工艺计算；对流传热系数；壁温校核；压强降目 录1 问题重述41.1设计题目41.2 基础数据41.2.1处理能力41.2.2 设备型式41.2.3 操作条件41.3设计范围52 问题背景53 初选换热器的类型53.1确定流体通入的空间53.2换热器类型的选择64 换热器的工艺计算74.1 基本物性数据74.2热负荷的计算74.3 平均温度差84.4 估算传热面积84.5 试选换热器型号84.6 换热器其他附件计算94.6.1 折流挡板的计算94.6.2 管束中心线的管数计算95 换热器核算105.1 管程对流传热系数105.2 壳程对流传热系数（一）105.3 总对流传热系数（一）115.4 壁温校核（一）135.5壳程对流传热系数（二）135.6 总程对流传热系数（二）145.7 壁温校核（二）145.8 核算管压降155.8.1管程压强降155.8.2直管压强降155.8.3 回弯管的压强降155.8.4 壳程压强降166 换热器的主要结构尺寸和工艺设计167 设计结果评价178 结束语189 参考文献2010 附表2010.1水的物性数据2010.2 水蒸汽的物性数据2110.3 绝对粗糙度数据2110.4 列管换热器内常用的流速范围22甲苯加热器的设计1 问题重述1.1设计题目甲苯加热器的设计1.2 基础数据1.2.1处理能力流量为的甲苯。1.2.2 设备型式卧式列管换热器1.2.3 操作条件1.2.3.1 甲苯 入口温度为20℃，出口温度为100℃。1.2.3.2 加热介质 200 Kpa绝压的饱和水蒸气，冷凝液在饱和温度下排出。1.2.3.3允许压强降要求换热器的管程压强降小于70 kpa。1.2.3.4物性数据甲苯在定性温度下的物性数据如下：表1 甲苯定性温度下的物性数据物理量密度（）黏度（·）比热容（）导热系数（）数据8301.820.1271.3设计范围选择适宜的列管式换热器并进行核算；确定列管式换热器结构及工艺尺寸。2 问题背景列管式换热器是化工生产中常用的一种换热设备，结构简单，适应性强；单位体积所具有的传热面积大并传热效果好；而且种类多，型号全[1]。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。列管式换热器是在工业生产中应用非常广泛,尤其是在高温、高压和大型换热设备中的应用。因此掌握它的设计计算, 对于强化传热过程，了解工业换热设备，有着很重要的意义。 本设计为甲苯加热的换热器，通过相关数据的核算，选择合适的换热器装置，并确定此换热器的结构和工艺尺寸。3 初选换热器的类型3.1确定流体通入的空间 在列管式换热器中，哪一种流体流经管程，哪一种流经壳程，取决于多种因素，主要从以下三个方面考虑。1 传热效果黏度大的流体货流量小的流体，宜在管间流过。待冷却的流体走壳程好，便于散热。两流体温差较大时。宜将对流传热系数大的流体走壳程，以减小管壁与壳体的温差，减小热应力。 2 设备结构1）高压的流体、腐蚀性的流体宜在管内流过。这样，管子采用耐高压或耐腐蚀的材料，壳体采用一般材料。2）有毒的气体宜走管内，防止泄露直接进入大气。3 清洗方便不洁净或易结垢的流体宜在管内流过，以便于清洗管子。饱和蒸汽一般通入壳程，以便于及时排出冷凝液，且蒸汽较洁净，壳程不必清洗。 根据以上选择原则，结合具体情况，为使水蒸汽的冷凝液及时排出，且减少壳程不必要的清洗次数，因此，选择水蒸汽走壳程，甲苯走管程。3.2换热器类型的选择两流体的温度变化情况如下：甲苯：入口温度=20℃，出口温度=100℃。饱和水蒸汽：入口温度=出口温度==120.2℃。因此，甲苯的平均温度为饱和水蒸汽的平均温度为两流体的温度差为 因此，此次设计采用浮头式列管换热器，基本结构如如下图所示。\图1 浮头式换热器其主要优点是管束可以拉出，以便清洗；管束的膨胀不变壳体约束，因而当两种换热器介质的温差大时，不会因管束与壳体