2010秋季学期化工原理课程。
综合设计作业。
姓名：**学号：**
班号：**管壳式换热器的设计和选用。
1、设计任务与条件。
要求将某种物性和空气相近的加压气体由90℃冷却到40℃。已知气体的流率为3㎏/s。以进口温度为20的冷却水作为冷却介质，试根据下述条件设计一列管换热器。
1）冷却水走壳程，壳程装有弓形折流板；
2）气体走管程，气体压力取为106pa;
3）管子外径d1=25mm,内径d2=20mm，管子中心距=32mm，等边三角形排列；
4）气侧污垢热阻r1=0.3m2·℃/kw水侧污垢热阻r2=0.6m2·℃/kw，管壁导热系数0.45kw/(m·℃)
2、设计计算。
1.估算传热面积，初选换热器型号。
1）基本物性数据的查取。
气体的定性温度==65℃
查得气体在定性温度下的物性数据：λ1 =2.935×10-5kw/(m·℃)cp1=1.009kj1=2.035×10-5pa·s，ρ1=10.31㎏/m3。
查阅相关资料，选择冷却水的温升为8℃，则水的出口温度为28℃
水的定性温度==24℃
查得水在定性温度下的物性数据为：λ2 =0.605w/(m·℃)cp2=4.179kj2=9.0×10-4pa·s，ρ2=997.5㎏/m3。
2）热负荷计算。
q=qm,1cp1(t1-t2)=3×1.009×103×(90-40)=1.51×105w
冷却水消耗量。
qm,2==1.51×105÷4.179÷103÷（28-20）=4.52㎏/s
3）计算平均温度差。
先按照纯逆流计算，得：
tm逆==37.1
r==6.250 p==0.114
由r、p值，按单壳程，双管程结构，查图4.25得温度校正系数ψ=0.96，因为ψ>0.8,选用单壳程可行。
tm=ψδtm逆=0.96×37.1=35.6℃
4）选k值，估算传热面积。
参考课本表4-7，选总传热系数k估=260w/(m·℃)则。
面积a估=q/（k估δtm）=1.51×105÷260÷35.6=16.3㎡
5）试选换热器型号。
由两流体温差》50℃，可选用浮头式换热器，又管子外径d1=25mm,内径d2=20mm。
取管内气体流速为u1=25m/s
估算单程管子根数。
n0==3÷10.31÷0.785÷0.022÷25=37
根据传热面积估算管子长度为。
l=a估/（πd2n0）=16.3÷3.14÷0.025÷37=5.6m
若用2管程，则每管程的管长选用l0=3m.
由换热器系列标准初选浮头式换热器型号为bes400-1.6-55-3/25-2ι。
管总数n=74根，每管程的根数n=74÷2=37根，管中心距t=32mm，等边三角形排列。
壳体内经d=400mm，选取折流挡板间距h=0.5d=0.5×400mm=200mm，故折流挡板数nb=-1=3÷0.2-1=14块。传热面积a选=16.9㎡。
2.核算总传热系数。
1）管程对流传热系数α1
管内气体流速 u1==3÷0.785÷10.31÷0.022÷37=25.05m/s
re1==2.54×105>104
pr1===0.70
气体在管内被冷却，则k=0.3
0.023×2.935÷0.02×（2.54×105）0.8×0.700.3÷100=639.30w/(m·℃)
2）壳程对流传热系数α2
壳程流通截面积a0=hd(1-)=0.2×0.4×（1-25÷32）=0.0175㎡
水流量 qm2=4.52㎏／s
水流速 u2=qm2/（ρ2a0）=4.52÷997.0÷0.0175=0.259m/s
管子为正三角形排列，则。
4×（÷2×0.0322-0.785×0.0252）÷3.14÷0.025=0.02m
re2 =0.02×997.5×0.259÷9.0÷10-4 =5738.29
pr2= 4.179×103× 9.0×10-4 ÷ 0.608= 6.186
水被加热，取（）0.14=1.05
2=0.36××re20.55××（0.14
2463.20w/(m·℃)
3）总传热系数。
已知气侧污垢热阻r1=0.3m2·℃/kw水侧污垢热阻r2=0.6m2·℃/kw，管壁导热系数λ=0.45kw/(m·℃)
＋r2＋＋r1＋
k=294.30w/(m·℃)
4) 传热面积。
a=q/(kδtm) =1.51×105÷294.30÷35.6=14.41㎡
a选/a=16.9/14.41=1.17 即传热面积有17％的裕量。
计算表明所选换热器的规格可用。
化工原理换热器课程设计
目录。1.1概述3 1.2.换热器设计任务书3 1.3换热器的结构类型4 1.4换热器材质的选择6 1.5设计方案简介7 2.1设计参数10 2.2计算总传热系数10 2.3工艺结构尺寸11 2.4换热器核算13 2.4.1.热流量核算13 2.4.2 换热器内流体的流动阻力15 3.1设计结果一览...
化工原理课程设计 换热器
学院 化学工程学院 班级。姓名。学号。指导教师。2010年 06月 化工原理课程设计。换热器 设计任务书 班级精化07 1姓名 一 设计题目 无相变列管式换热器的设计。二 设计任务及操作条件。某生产过程中，用循环冷却水冷却柴油。1 柴油入口温度 140 出口温度 60 2 柴油流量 6500 kg ...
化工原理换热器课程设计
换热器的设计。姓名 班级 学院 学号 指导老师 1.1概述3 2.1设计参数10 3.1设计结果一览表17 3.2主要符号说明18 4.1设计心得18 5.1参考文献19 1.1概述。列管式换热器又称为管壳式换热器，是最典型的间壁式换热器，历史悠久，占据主导作用，主要有壳体 管束 管板 折流挡板和封...