资源描述
化工原理课程设计,管壳式换热器的选型,一.设计任务书,1.已知热流体热量,温度、,冷却介质温度,2.确定换热面积及选定换热器,3.选用一台合适的离心泵,qm1,T1,qm1,T2,t1,t2,二.设计步骤,1.求出换热器的热流量,2.作出适当的选择并计算,3.根据经验估计传热系数,计算传热面积,4.计算冷、热流体与管壁的,5.压降校核,6.计算传热系数,校核传热面积,7.选用一台合适的离心泵,8.实例,三.设计结果,换热器的型号离心泵的型号流程安排,.求出换热器的热流量,根据已知条件、,求,.作出适当的选择并计算,流向的选择,确定冷却介质出口温度,求对数平均推动力,对进行修正,查图得到,一般逆流优于并流,.根据经验估计传热系数,计算传热面积,根据初选换热器,.计算冷、热流体与管壁的,确定冷、热流体走管程或壳程,确定管内流速,根据所选换热管确定管子的排列,目前我国国标采用和,管长有1.5、2、3、4.5、6、9m,核定管壳式换热器内常用流速范围,管程数,管子数,折流挡板,安装折流挡板的目的是为了提高管外,国标挡板间距:,取壳体内径的20%和25%,固定管板式:100、150、200、300、450、600、700mm,浮头式:100、150、200、250、300、350、450(或480)、600mm,对圆缺形挡板,弓形缺口的常见高度,管程给热系数,若,则改变管程数重新计算或重新估计,物性系数在定性温度下求得,壳程给热系数,若太小,则可减少挡板间距,当量直径de,.压降校核,管程阻力校核,管程数,管程结垢校正系数,对三角形排列取1.5,正方形排列取1.4,改变管程数,应兼顾传热与流体压降两方面的损失,必须调整管程数目重新计算,壳程阻力损失,可增大挡板间距,折流板数目,横过管束中心线的管子数,折流板间距,壳体内径,按壳程流动面积计算所得的壳程流速,管子排列形式对压降的校正系数,壳程流体摩擦系数,.计算传热系数校核传热面积,根据流体的性质选择适当的垢层热阻,否则重新估计,重复以上计算,冷却介质的选择是一个经济上的权衡问题,按设备费用和操作费用的最低原则确定冷却介质的最优出口温度,根据一般经验过程要有一定的推动力,,冷却介质若是工业用水,含有、等盐类,其溶解度随着温度上升而降低,为了防止盐类析出,形成垢层,工业冷却水出口温度应小于,若根据、在图上找不到相应的点,表明此种流型无法完成指定换热任务,应改为其他流动方式。若,经济上不太合理,且操作温度变化时,可能使急剧下降,影响操作的稳定性,应改为其他流动方式。,原则:,不洁净和易结垢的液体宜在管程,腐蚀性流体宜在管程,压强高的流体宜在管程,饱和蒸汽宜走壳程,被冷却的流体宜走壳程,若两流体温差较大,对于刚性结构的换热器,宜将给热系数大的流体通入壳程,流量小而粘度大的液体一般以壳程为宜,列管式换热器内常用的流速范围,不同粘度液体的流速,较大,给热效果较差管外清洗方便,大,do:换热管外径,t:管中心距,当量直径的计算:,l为相邻两管的中心距,B为两块挡板间距离,D为壳体直径,总传热系数K的经验值范围(列管),工艺要求,要求将温度为的某液态有机物冷却至,此有机物的流量为。现拟用温度为的冷水进行冷却。要求换热器管壳两侧的压降皆不应超过。已知有机物在时物性数据如下:,流程,管路布置如图(参考图),已知泵进口段管长,泵出口段管长。(均不包括局部阻力损失),初选换热器,选冷凝水出口温度定性温度,计算,据此定性温度,查表得水的物性数据,初拟定采用单壳程,偶数管程的浮头式换热器。由图查得修正系数。,参照表,初步估计,传热面积,由换热器系列标准,初选型换热器,根据经验估计传热系数,计算传热面积,管程流动面积,管内冷却水流速,管程给热系数,管程给热系数计算,壳程给热系数计算,壳程中有机物被冷却,取,,可行,取管壁粗糙度,查图得管程压降,管程压降的校核,取折流挡板间距,因系正方形排列,管束中心线管数,壳程流动面积,因故,壳程压降校核,管子排列为正方形,斜转安装,取校正系数,取垢层校正系数挡板数壳程压降,,可行,查表,取,,根据所选换热器,传热面积校核,符合要求,型换热器适合,管径初选,初取水经济流速,由于87mm不是标准管径,因此确定经计算符合经济流速范围故确定,,压头,在水槽液面及压力表2处列柏努利方程,如图,取,,查图得=0.025局部阻力:底阀1个标准90弯头3个球心阀1个,流入换热器流出换热器故换热器压降,根据流量qv=32m3/s,He=16.4m,查得IS型离心泵型号:IS-80-65-125或者IS-100-65-250,常见流体的污垢热阻,由换热器系列标准选型换热器,
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