列管式换热器设计步骤.pptxVIP

2025/6/30第1页列管式换热器设计化工原理课程设计

设计题目2025/6/30第2页拟用200Kpa的饱和水蒸气将常压下20℃的苯加热到80℃，苯的质量流量为50t/h—单号苯的质量流量为40t/h－双号试设计一列管式换热器。已知仓库中现有Φ25×2.5mm，长6m的碳钢钢管

设计内容2025/6/30第3页设计说明书01布管图18716911402装配图18716903

设计步骤2025/6/30第4页2换热器的类型及流体走向3工艺计算1确定定性温度、物性数据5校核计算4换热器尺寸的初步确定

进出口管径1校核流体压力降2换热器尺寸及附属部件3参考资料4对一些问题的说明5

一、确定定性温度、物性数据2025/6/30第6页苯的物性数据t1、t2、tm、ρ２、CP2、μ2、λ2水蒸汽的物性数据Ts、ρ１、γ１同温度下水的物性ρ、μ、λ

卧式固定管板式换热器水蒸汽走壳程，苯走管程不需要进行热补偿不需要加折流挡板－P269-271换热器的类型及流体走向

三、工艺计算2025/6/30第8页热负荷即传热速率Q平均温度差Δtm选K值，估算传热面积A初

1、热负荷即传热速率Q2025/6/30第9页

2、平均温度差Δtm2025/6/30第10页由于水蒸汽侧的温度不变，因此可以把两流体的平均温度差看作是逆流来计算（双管程）

3、选K值，估算传热面积A初2025/6/30第11页No.3根据条件K值在580～1160W/m2·℃（K＝680W/m2·℃）选用安全系数Φ＝1.15～1.25A初＝ΦA’No.2No.1

四、换热器尺寸的初步确定2025/6/30第12页01确定管程结构尺寸02壳程设计数据03换热器长径比

1、确定管程结构尺寸2025/6/30第13页管子规格01校核流速、确定管程03初步设计总管数02管间距及排列方式04

管子规格库存Φ25×2.5mm，L＝3.0m的光滑碳钢钢管取管内苯的流速为u’2（0.60m/s）——苯系易燃易爆物流速一般低于1m/s

n’’根———三角形排列管数，3a2+3a+1初步设计总管数1圆整n”2

（一般双管程）2025/6/30第16页校核流速、确定管程管程

管间距及排列方式管间距t＝（1.25～1.3）d0采用三角型排列根据总管数n”确定层数a，是否弓形排管，确定NT最外层六角形对角线上管数NTb＝2a+1采用胀管法排列

2、壳程设计数据2025/6/30第18页壳体内径D＝t（NTb－1）+2b’t－管间距NTb－最外层六角形对角线上管数b’－六角形最外层管中心到壳体内壁距离，取b’＝（1～1.5）d0壳体内径标准圆整到ΦD×δmm

中心拉杆n3根直径Φ12mm双管程隔板少排NTb根实际管数n＝NT－NTb－n3双管程，每程n/2根排列管子实际流速，与初设苯流速u’2校核0102

3、换热器长径比2025/6/30第20页确定长径比的取值范围

校核计算校核总传热系数K值校核壁温TW校核传热面积A

1、校核总传热系数K值2025/6/30第22页01管内对流传热系数α203污垢热阻及管壁热阻02管外对流传热系数α1

管内对流传热系数α22025/6/30第23页被加热

管外对流传热系数α1n为水平管束垂直列上的管数弓形排管n＝8，弓形不排管n＝7假设管外壁温TW（115.6℃）

污垢热阻及管壁热阻苯侧污垢热阻RS2＝1.76×10-4m2·℃/W蒸汽冷凝污垢热阻相对比较小，水蒸汽侧污垢热阻可以忽略不计，碳钢钢管的导热系数λ＝45W/m2·℃

校核K值以外表面计算：计算K值与原设值K初比较01使相对误差5%02

2、校核壁温TW2025/6/30第27页结果与原假设值TW校核——（TW＝115.6℃）

3、校核传热面积A2025/6/30第28页水蒸汽侧Ts不变，一壳程双管程换热器平均温度差与逆流平均温度差相等。

实际所需面积2025/6/30第29页实际提供面积1余度2

六、进出口管径2025/6/30第30页水蒸汽进口管径苯进口管、出口管冷凝水排出口

1、苯进口管、出口管2025/6/30第31页取进口流速u0＝1m/s进口直径选用无缝热轧钢管（YB231-64）（Φ150×4.5mm，长200mm）

2、水蒸汽进口管径2025/6/30第32页蒸汽体积流量V＝Gν选用无缝热轧钢管（YB231-64）（Φ219×6mm，长200mm）取蒸汽流速u’＝20m/s蒸汽用量—富裕量3％

冷凝水排出口1选用水煤气管Φ42.25×3.25mm，长100mm2

校核流体压力