化工原理课程的设计换热器.docVIP

化工原理课程设计题目 学 院：化学化工学院 专 业：化学工程与工艺 姓 名：学 号：指导教师：日 期：年月日 70年代末随着能源矛盾的日益突出，国内冶金工业炉开始大量采用换热器，其中绝大多数是金属对流换热器。当时最受青睐的是翅片管换热器，它的换热元件是带有内外翅片的铸钢管。由于单位体积内的换热面积大，所以换热器整体效率高，占地小，适合旧有炉子改造位置紧张的条件。但由于铸造产品质量控制难度大，裂、漏现象严重，而且膨胀问题也成为薄弱环节，更有令人头痛的积灰问题，限制了翅片管换热器的应用水平。自80年代后期以来，各种轧制管材的换热器逐渐取代了翅片管换热器。虽然其单位体积内的换热量没有翅片换热器大，但它的质量稳定，寿命长，阻力损失也不太大，得到广大用户的喜爱。目前应用最多的是管式换热器，其换热管是无缝钢管，有时管内加插件以强化传热，材质是碳钢或碳钢渗铝或耐热钢。近年来，材质水平又有了新的提高 管壳式换热器具有可靠性高、适应性广等优点．在各工业领域中得到最为广泛地应用。近年来．尽管受到了其他新型换热器的挑战．但反过来也促进了其自身的发展。在换热器向高参数、大型化发展的今大，管壳式换热器仍占主导地位。 根据管壳式换热器的结构特点，可分为固定管板式、浮头式、U型管式、填料函式和釜式重沸器五类。 固定管板式换热器的典型结构如图1所示。管束连接到管板上，管板与壳体焊接。其优点是结构简单、紧凑、承受较高的压力，造价低，管程清洗方便，管子损坏时易于堵管或更换；缺点是当管束与壳体的壁温或材料的线膨胀系数相差较大时，壳体和管束中将产生较大的热应力。这种换热器适用于壳侧介质清洁且不易结垢并能进行清洗。管、壳程两侧温差不大或温差较大但壳侧压力不高的场合。为减少热应力，通常在固定管板式换热器中设置柔性元件(如膨胀节、挠性管板等)，来吸收热膨胀差。 图1 固定管板式换热器 固定管板式换热器的主要组合部件有前端管箱，壳体和后端结构（包括管束）三部分组成。管束连接在管板上，管板与壳体焊接。其结构简单紧凑，排管多，能承受较高的压力，造价低，管内不宜结垢，管程清洗方便，管子损坏时易于堵管或更换。这种换热器适用于壳侧介质清洁且不易结垢并能进行清洗，管程和壳程两侧温差不大或温差较大但壳侧压力不高的场合。 管程 壳程 换 热 面 积 推 荐 材 质 物 料 名 称 操作压 力 操 作 温 度 物料 名称 操作压 力 操 作 温 度 管 层 壳 层 冷却水 0.35 35-45 甲醇 0.45 35-90 126 20# 关键词：换热器 目录 1.1换热器的简介. - 4 - 1.2设计的目的和意义 - 7 - 1.3换热器设计任务书 - 8 - 1.4确定设计方案 - 9 - 1.5确定工艺流程 - 10 - 1.6确定设计参数 - 11 - 1.7计算总传热系数 - 12 - 1.8换热器核算 - 12 - 1.8.1热流量核算 - 13 - 1.8.2壁温计算 - 14 - 1.8.3换热器内流体的流动阻力 - 15 - 概述　　在不同温度的流体间传递热能的装置称为热交换器，简称为换热器。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。35％～40％。随着我国工业的不断发展，对能源利用、开发和节约的要求不断提高，因而对换热器的要求也日益加强。换热器的设计、制造、结构改进及传热机理的研究十分活跃，一些新型高效换热器相继问世。 　　随着换热器在工业生产中的地位和作用不同，换热器的类型也多种多样，不同类型的换热器各有优缺点，性能各异。在换热器设计中，首先应根据工艺要求选择适用的类型，然后计算换热所需传热面积，并确定换热器的结构尺寸。 换热器按用途不同可分为加热器、冷却器、冷凝器、蒸发器、再沸器、深冷器、过热器等。 换热器按传热方式的不同可分为：混合式、蓄热式和间壁式。其中间壁式换热器应用最广泛，按照传热面的形状和结构特点又可分为管壳式换热器、板面式换热器和扩展表面式换热器（板翅式、管翅式等），如表2-1所示。 表2-1 传热器的结构分类 类　 型 特　 点 间 壁 式 管 壳 式 列管式 固定管板式 刚性结构 用于管壳温差较小的情况（一般≤50℃），管间不能清洗 带膨胀节 有一定的温度补偿能力，壳程只能承受低压力 浮头式 管内外均能承受高压，可用于高温高压场合 U型管式 管内外均能承受高压，管内清洗及检修困难 填料函式 外填料函 管间容易泄漏，不宜处理易挥发、易爆炸及压力较高的介质 内填料函 密封性能差，只