化工原理课程设计换热器

化工原理课程设计,换热器的设计,换热器， 在不同温度的流体间传递热能的装置称为换热器。 在化工、石油、动力、制冷、食品等行业中广泛使用各种换热器，且它们是上述行业的通用设备，占有十分重要的地位。,列管式换热器的设计,1、热力设计 2、流动设计 3、结构设计 4、强度设计,热力设计,根据使用单位提出的基本要求，合理地选择运行参数，并进行传热计算。 计算出总传热系数、传热面积,流动设计,计算压降，为换热器的辅助设备提供选择参数,结构设计,根据传热面积的大小计算其主要零部件的尺寸,强度设计,应力计算。考虑换热器的受力情况，特别是在高温高压下换热器的受压部件应按照国家压力容器的标准设计。,列管式换热器的工艺设计,1、根据换热任务和有关要求确定设计方案 2、初步确定换热器的结构和尺寸 3、核算换热器的传热面积和流体阻力 4、确定换热器的工艺结构,设计方案的设计,1、换热器类型的选择 固定管板式换热器 浮头式换热器 U型管换热器 填料函式换热器,2、流动空间的选择,原则 （1）传热系数较小的一个，应流动空间较 大，使传热面两侧的传热系数接近 （2）换热器减少热损失 （3）管、壳程的决定应做到便于除垢和修理，以保证运行的可靠性 （4）应减小管子和壳体因受热不同而产生的热应力。从这个角度来讲，顺流式就优于逆流式,（5）对于有毒的介质或气相介质，必使其不泄露，应特别注意其密封性，密封不仅要可靠，而且应要求方便及简洁 （6）应尽量避免采用贵金属，以降低成本,流动空间选择的具体措施,（1）宜于通入管内空间的流体 不清洁的流体 体积小的流体 有压力的流体 腐蚀性强的流体 与外界温差大的流体,（2）宜于通入管间空间的流体,当两流体温度相差较大时，值大的流体走管间 若两个流体给热性能相差较大时，值小的流体走管间 饱和蒸汽走管间 黏度大的流体走管间 泄露后危险性大的流体走管间,3、流速的确定,换热器常用流速的范围,列管式换热器易燃、易爆液体和气体允许的安全流速,材质的选择,1.碳钢 2.不锈钢,换热管布置和排列间距,常用换热管规格有192mm, 252mm(不锈钢）, 252.5mm（碳钢）, 排列方式：正方形直列 正方形错列 三角形直列 三角形错列 同心圆排列,图形表示,管板,管板的作用是将受热管束连接在一起，并将管程和壳程的流体分隔开来。 管板与管子的连接可胀接或焊接 管板与壳体的连接有可拆连接和不可拆连接两种。,封头和管箱,封头和管箱位于壳体两端，其作用是控制及分配管程流体。,壳体,壳体是一个圆筒形的容器，壳壁上焊有接管，供壳程流体进入和排除之用。直径小于400mm的壳体通常用钢管制成，大于400mm的可用钢板卷焊而成。壳体材料根据工作温度选择，有防腐要求时，大多考虑使用复合金属板。,壳体内径的计算,单程管： t是管心距，mm do换热管外径，mm nc横过管束中心线的管数，该值与管子排列方式有关 正三角形排列： 正方形排列：,多管程排列,N-排列管子数目 -管板利用率（正三角形排列2管程：0.7-0.85； 4管程：0.6-0.8 正方形：2管程：0.55-0.7 ; 4管程：0.45-0.65,设计示例,年处理量：6000kg/h， 煤油从14040 循环水入口温度：30 40 煤油压力：0.3MPa 循环水压力：0.4MPa,1.选择换热器类型,考虑季节操作，选用带有膨胀节的固定管板式换热器。,2.流动空间及流速的确定,由于循环冷却水较易结垢，为便于水垢清洗，应使循环水走管程，油走壳程，选用252.5的碳钢管，管内流速取0.5m/s。,确定物性数据,壳程油的定性温度为： T90 管程流体的定性温度为： t35 ,根据定性温度查处煤油和水物性,密度 定压必热容 导热系数 粘度,计算总传热系数,工艺结构尺寸,1.管径和管内流速： 选用252.5传热管（碳钢），取管内流速0.5m/s 2.管程数和传热管数 单程传热管数：,按单管程设计，所需的传热管长度为：,现取传热管长为6m，,则管程数： 总管数582116,换热器核算,1.热量衡算 由于采用圆缺形折流板，可采用克恩公式,当量直径，若是正三角形排列,壳体流通截面积,壳程流速及雷诺数为,