设计题目：列管式换热器的设计
指导教师。专业班级
学生姓名 学号
2009 年 1 月 5 日。
目录。1．设计任务书及操作条件 1
2．前言 2
2.1 设计方案简介 2
2.2工艺流程草图及说明 3
3 工艺设计及计算 3
3.1、铺助设备计算及选型 9
3.2、设计结果一览表 10
4.设计的评述 11
5、主要符号说明 13
6、参考文献 14
7.主体设备条件图及生产工艺流程图（附后）
1） 处理能力：1×104吨/年正己烷。
2） 设备型式：列管式换热器。
3） 操作条件。
1 正己烷（含水蒸汽20%）：入口温度1000c，出口温度350c。
2 冷却介质：循环水，入口温度250c，出口温度350c。
3 允许压降：不大于105pa。
4 每年按330天计。
5 建厂地址广西。
三）设计要求。
1.选择适宜的列管式换热器并进行核算。
2.要进行工艺计算。
3.要进行主体设备的设计（主要设备尺寸、衡算结果等）
4.编写任务设计书。
5.进行设备结构图的绘制（用420*594图纸绘制装置图一张）
固定管板式换热器
换热管束固定在两块管板上，管板又分别焊在外壳的两端，管子、管板和壳体都是刚性连接。当管壁与壳壁的壁温相差大于50℃时，为减小或消除温差产生的热效应力，必须设有温差补偿装置，如膨胀节。
固定管板式换热器结构比较简单，制造简单，制造成本低，管程可用多种结构，规格范围广，在生产中广泛应用。因壳侧不易清洗，故不适宜较脏或有腐蚀性的物流的换热，适用于壳壁与管壁温差小于70℃、壳程压力不高、壳程结垢不严重、并可用化学方法清洗的场合。
本设计任务为正己烷冷却器的设计，两流体在传热过程中无相的变化，且冷、热流体间的温差不是太大或温差较大但壳程压力不高的场合。当换热器传热面积较大，所需管子数目较多时，为提高管流速，常将换热管平均分为若干组，使流体在管内依次往返多次，即为多管程，从而增大了管内对流传热系数。固定管板式换热器的优点是结构简单、紧凑。
在相同的壳体直径内，排管数最多，旁路最少；每根换热管都可以进行更换，且管内清洗方便。
工艺流程草图附后。
流程图说明：
正己烷和循环冷却水经泵以一定的流速（由泵来调控）输入换热器中经换热器进行顺流换热。正己烷由100℃降到35℃，循环冷水由25℃升到35℃，且35℃的冷水回到水槽后，由于冷水的量多，回槽的水少，且流经管路时也有被冷凝，因此不会引起槽中水温太大的变化从而使水温保持25℃左右。
一) 确定设计方案。
1. 选择换热器的类型。
两流体温度变化情况：热流体进口温度100℃，出口温度35℃；冷流体（循环水）进口温度25℃，出口温度35℃。该换热器用循环冷却水冷却，冬季操作时进口温度会降低，考虑到这一因素，估计该换热器的管壁温和壳体壁温之差较大，因此初步确定选用带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，油品走壳程。选用φ25×2.5的碳钢管，管内流速取u = 0.5 m / s。
二) 确定物性数据。
定性温度：可取流体进口温度的平均值。
正己烷（g）的定性温度为
壳程正己烷（l）的定性温度为
管程流体的定性温度为
根据定性温度，分别查取壳程和管程流体的有关物性数据。
正己烷（g）在84℃下的有关物性数据如下：
密度192 kg/
定压比热容 cp=2.58kj/kg.℃)
导热系数0.0593w/（m.℃）
粘度。正己烷（l）在52℃下的有关物性数据如下：
密度691.56 kg/
定压比热容 cp0=1963.61kj/kg.℃)
导热系数 λo=0.219w/（m.℃）
粘度o=循环冷却水在30℃下的物性数据：
密度i=995.7kg/
定压比热容 cpi=4.174kj/(kg.℃)
导热系数 λi=0.618w/（m.℃）
粘度i=(三) 计算总传热系数。
1.热流量。
qo=+mh+=6.1
2.平均传热温差。
3.冷却水用量。
4.总传热系数k
管程传热系数。
壳程传热系数。
假设壳程的传热系数。
污垢热阻。管壁的导热系数λ=45
四）计算传热面积。
考虑15%的面积裕度，s = 1.15=1.1525.8=29.7
五）工艺结构尺寸。
1.管径和管内流速。
选用φ25×2.5传热管（碳管），取管内流速0.5m/s。
2.管程数和传热管数。
依据传热管内径和流速确定单程传热管数。
根。按单程管计算，所需的传热管长度为。
按单管程设计，传热管过长，宜采用多管程结构。现取传热管长l = 7.5m，则该换热器管程数为。
管程。传热管总根数n = 26×2=52根。
3.平均传热温差校正及壳程数。
平均传热温差校正系数。
按单壳程，双管程结构，温差校正系数应查有关图表。
平均传热温差。
4.传热管排列和分程方法。
采用组合排列，即每程内均按正三角形排列，隔板两侧采用正方形排列。取管心距t=1.25 ，则。
t=1.25
横过管束中心线的管数。
根。5.壳体内径为。
采用多管程结构，取管板利用率η=0.7,则壳体内径为。
圆整可取d=300mm
6.折流板。
采用弓形折流板，取弓形折流板圆缺高度为壳体内径的25%，则切去的圆缺高度为h=0.25300=75mm,可取80mm
取折流板间距b = 0.3d，则。
b=0.3300=90mm,可取b为100mm
折流板数块。
折流板圆缺面水平装配。
7.接管。壳程流体进出口接管：取接管内油品流速为u = 1.0m/s，则接管内径为。
m取标准管径为25mm
管程流体进出口接管：取接管内循环水流速u=2.0m/s，则接管内径为。
取标准值管径60mm
六）换热器核算。
1．热量核算。
一）壳程对流传热系数对圆缺形折硫板，可采用克恩公式。
当量直径，有正三角形排列得。
壳程流通面积。
壳程流体流速及其雷诺数分别为。
普兰特准数。
pr粘度校正。
2）管程对流传热系数。
管程流通截面积。
管程流体流速。
普兰特准数。
3）传热系数k
4）传热面积s
该换热器的实际传热面积sp
该换热器的面积裕度为。
传热面积裕度合适，该换热器能够完成生产任务。
2.换热器内流体的流动阻力。
1）管程流动阻力。
由re = 12679，传热管相对粗糙度，查狄图得，流速=0.51m/s , 995.7kg/ ,所以。
管程流动阻力在允许的范围内。
2）壳程阻力。
流体流经管束的阻力。
f=0.5流体流过折流板缺口的阻力。
b =0.1m , d=0.3m
总阻力。壳程流动阻力也比较适宜。
1）、泵的选择：
1262.63*1.1=1388.9kg/h
可得===2.00()
考虑经济因数，选用。
is50-32-125型的泵：
r=1450 n/(r/min)
3.75()（便于调节）
h=5.4（m）（可以将换热器安装在高处）
2.0(m)
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