管壳式换热器的设计课程设计

发布 2022-10-02 21:00:28 阅读 7021

化工原理课程设计。

设计题目: 管壳式换热器选型。

化工系。目录。

前言31.管壳换热器的设计书6

2.设计方案的确定6

2.1.管壳换热器的型式6

2.2.流程的选择6

3.确定流体的定性温度、物性数据并选择列管换热器的型式6

3.1.定性温度7

3.2.物性参数7

4.换热器的工艺计算7

4.1.估算总传热系数7

4.1.1.热流量7

4.1.2平均传热温差7

4.1.3.冷却剂水用量8

4.1.4. 选取k值,估算总传热系数8

4.2估算传热面积8

5. 换热器的工艺结构尺寸设计8

6. 5.1.管径和管内流速8

5.2.管程数和传热管数8

5.3.传热管排列和分程方法8

5.4.计算平均传热温差9

5.5.壳体内径9

5.6.折流板9

5.7.计算壳程流通面积及流速9

5.8.计算管程流通面积及流速10

6. 换热器核算10

6.1传热系数的校核10

6.1.1.传热面积10

6.1.2.核算总传热系数11

6.1.3.污垢热阻11

6.1.4对流传热系数11

6.1.5壳体对流传热系数11

6.1.6.传热面积11

6.2.换热器内流体的流动阻力12

6.2.1.管程流动阻力12

6.2.2.壳程流动阻力12

7. 换热器的主要结构尺寸和计算结果13

8.在chemcad中的结果14

9.附图15

10.总结17

11.参考文献17

前言。换热器是化工、炼油工业中普遍应用的典型的工艺设备。在化工厂,换热器的费用约占总费用的10%~20%,在炼油厂约占总费用35%~40%。

换热器在其他部门如动力、原子能、冶金、食品、交通、环保、家电等也有着广泛的应用。因此,设计和选择得到使用、高效的换热器对降低设备的造价和操作费用具有十分重要的作用。

在不同温度的流体间传递热能的装置称为热交换器,即简称换热器,是将热流体的部分热量传递给冷流体的设备。

换热器的类型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,如表2-1所示。

表2-1 传热器的结构分类。

1.管壳式换热器。

管壳式换热器又称列管式换热器,是一种通用的标准换热设备,它具有结构简单,坚固耐用,造价低廉,用材广泛,清洗方便,适应性强等优点,应用最为广泛。管壳式换热器根据结构特点分为以下几种:

1) 固定管板式换热器。

固定管板式换热器两端的管板与壳体连在一起,这类换热器结构简单,**低廉,但管外清洗困难,宜处理两流体温差小于50℃且壳方流体较清洁及不易结垢的物料。

带有膨胀节的固定管板式换热器,其膨胀节的弹性变形可减小温差应力,这种补偿方法适用于两流体温差小于70℃且壳方流体压强不高于600kpa的情况。

2) 浮头式换热器。

浮头式换热器的管板有一个不与外壳连接,该端被称为浮头,管束连同浮头可以自由伸缩,而与外壳的膨胀无关。浮头式换热器的管束可以拉出,便于清洗和检修,适用于两流体温差较大的各种物料的换热,应用极为普遍,但结构复杂,造价高。

3) 填料涵式换热器。

填料涵式换热器管束一端可以自由膨胀,与浮头式换热器相比,结构简单,造价低,但壳程流体有外漏的可能性,因此壳程不能处理易燃,易爆的流体。

2.蛇管式换热器。

蛇管式换热器是管式换热器中结构最简单,操作最方便的一种换热设备,通常按照换热方式不同,将蛇管式换热器分为沉浸式和喷淋式两类。

3.套管式换热器。

套管式换热器是由两种不同直径的直管套在一起组成同心套管,其内管用u型时管顺次连接,外管与外管互相连接而成,其优点是结构简单,能耐高压,传热面积可根据需要增减,适当地选择管内、外径,可使流体的流速增大,两种流体呈逆流流动,有利于传热。此换热器适用于高温,高压及小流量流体间的换热。

1 平盖 2 平盖管箱(部件) 3 接管法兰 4 管箱法兰 5 固定管板 6 壳体法兰 7 防冲板 8 仪表接口9 加强圈 10 壳体(部件) 11 折流板 12 旁路挡板 13 拉杆 14 定距管15 支持板 16 双头螺柱或螺栓17 螺母18 外头盖垫片19 外头盖侧法兰20 外头盖法兰 21 吊耳 22 放气口 23 凸形封头24 浮头法兰 25 浮头垫片 26 球冠形封头 27 浮动管板 28 浮头盖(部件29 外头盖(部件30 排液口 31 钩圈 32 接管 33 活动鞍座(部件) 34 换热管 35 挡管 36 管束(部件) 37 固定鞍座(部件) 38 滑道39 管箱垫片 40 管箱圆筒(短节41 封头管箱(部件) 42 分程隔板。

正三角形排列结构紧凑;正方形排列便于机械清洗;同心圆排列用于小壳径换热器,外圆管布管均匀,结构更为紧凑。我国换热器系列中,固定管板式多采正三角形排列;浮头式则以正方形错列排列居多,也有正三角形排列。

1.化工原理课程设计任务书。

设计题目:管壳式换热器选型。

设计任务书:

操作条件 :①有机物:入口温度78℃,出口温度21℃

冷却介质:河水,入口温度20℃

允许压强降:不大于100kpa

管路布置如图(参考图),已知泵进口段官场l进=5m,泵出口段管长l出=15m(均不包括局部阻力损失)。

设备型式:管壳式换热器

设计要求:1. 选用一个合适的换热器;

2. 合理安排管路;

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