列管式換熱器設計課程設計說明書(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 器的熱流量下降，所以從總體考慮，應使循環水走管程，混和氣體走殼程。確定物性數據定性溫度：對于一般氣體和水等低黏度流體，其定性溫度可取流體進出口溫度的平均值。故殼程混和氣體的定性溫度為T= =85℃2601?管程流體的定性溫度為t= ℃349?根據定性溫度，分別查取殼程和管程流體的有關物性數據。對混合氣體來說，最可靠的無形數據是實測值。若不具備此條件，則應分別查取混合無辜組分的有關物性數據，然后按照相應的加和方法求出混和氣體的物性數據。混和氣體在 85℃下的有關物性數據如下（來自生產中的實測值）：密度 3190kgm??定壓比熱容 ℃.27pcjA熱導率 ℃109w?粘度 ????循環水在 34℃ 下的物性數據：密度 ?定壓比熱容 ?A熱導率 k1062w?粘度 ??? 6 估算傳熱面積 熱流量 Q1= 1tcmp?=220301(11060)=107kj/h =10098kw 平均傳熱溫差 先按照純逆流計算，得 =mt?)()(?? 傳熱面積 由于殼程氣體的壓力較高，故可選取較大的 K 值。假設 K=313W/(m2k)則估算的傳熱面積為 Ap= ??? 冷卻水用量m= = =iptcQ??hkgskg/8705/?工藝結構尺寸 管徑和管內流速 選用 Φ25 較高級冷拔傳熱管（碳鋼） ，取管內流速 u1=。 管程數和傳熱管數 可依據傳熱管內徑和流速確定單程傳熱管數ns= ???udVi?按單程管計算，所需的傳熱管長度為 L= mnAsop .?按單程管設計，傳熱管過長，宜采用多管程結構。根據本設計實際情況， 7 采用非標設計，現取傳熱管長 l=7m，則該換熱器的管程數為 Np= （管程）??lL傳熱管總根數 NT=5962=1192（根） 傳熱溫差校平均正及殼程數 平均溫差校正系數：R= 5293601t2??P= 按單殼程，雙管程結構，查【化學工業出版社《化工原理》 （第三版）上冊】：圖 519 得： ??t?平均傳熱溫差 K ???塑mt由于平均傳熱溫差校正系數大于 ，同時殼程流體流量較大，故取單殼程合適。 傳熱管排列和分程方法 采用組合排列法,即每程內均按正三角形排列,隔板兩側采用正方形排列。見【化學工業出版社《化工原理》 （第三版）上冊】：圖 613。取管心距 t=，則 t=25=≈32（mm）隔板中心到離其最近一排管中心距離：S=t/2+6=32/2+6=22（mm）各程相鄰管的管心距為 44mm。管束的分程方法，每程各有傳熱管 596 根，其前后管程中隔板設置和介質的流通順序按【化學工業出版社《化工原理》 （第三版）上冊】：圖 68 選取。 殼體內徑 采用多管程結構，進行殼體內徑估算。取管板利用率 η= ，則殼體內徑為： D= mNT ????按卷制殼體的進級檔，可取 D=1400mm筒體直徑校核計算： 8 殼體的內徑 應等于或大于（在浮頭式換熱器中）管板的直徑，所以管iD板直徑的計算可以決定殼體的內徑，其表達式為： e21ntci???）（管子按正三角形排列：? ??取 e= = 25=30mm0d?=32 （391 ）+2 30 =1276mm 按殼體直徑標準系列尺寸進行圓?iD整：=1400mmi 折流擋板 采用圓缺形折流擋板，去折流板圓缺高度為殼體內徑的 25%，則切去的圓缺高度為h=1400=350m，故可 取 h=350mm取折流板間距 B=，則 B=1400=420mm，可取 B 為 450mm。折流板數目 （塊） ????折 流 板 間 距傳 熱 管 長折流板圓缺面水平裝配，見圖：【化學工業出版社《化工原理》 （第三版）上冊】：圖 69。 其他附件 拉桿數量與直徑選取，本換熱器殼體內徑為 1400mm，故其拉桿直徑為Ф12 拉桿數量 8，其中長度 5950mm 的六根，5500mm 的兩根。殼程入口處，應設置防沖擋板。 接管殼程流體進出口接管：取接管內氣體流速為 u1=10m/s，則接管內徑為（m）)6/(20u4VD1 ????圓整后可取管內徑為 300mm。管程流體進出口接管：取接管內液體流速 u2=，則接管內徑為 9 （m）).960/(872 ???D圓整后去管內徑為 360mm換熱器核算 熱流量核算 殼程表面傳熱系數 用克恩法計算，見式【化學工業出版社《化工原理》 （第三版） 上冊】：式（572a ）： )(PrRe36. wd????當量直徑，依【化學工業出版社《化工原理》 （第三版）上冊】：式（573a）得=ed ??mdto ].[]423[2?????殼程流通截面積： ??tdBDoo 378.)2(.50)1(S???殼程流體流速及其雷諾數分別為 smuo /.)96/(2???????o普朗特數 ..3cPr 53p ????粘度校正 1)(?w? Kmwo ????? /..? 管內表面傳熱系數 ???管程流體流通截面積： 10 ??. mSi ??? 管程流體流速： sui /.)436/(雷諾數： 481072./ ????? 普朗特數： 33?K/. . ???? mwi? 污垢熱阻和管壁熱阻 【化學工業出版社《化工原理》 （第三版）上冊】：表 55 取：管外側污垢熱阻 wkmRo/? 管內側污垢熱阻 i06?管壁熱阻按【化學工業出版社《化工原理》 （第三版）上冊】：圖 54 查得碳鋼在該件下的熱導率為 50w/(mK)。所以wkmRw/?? 傳熱系數 K/394 )(1?? ?????? ???????mwRdRdKomowioioe ?? 傳熱面積裕度計算傳熱面積 Ac： ??????該換熱器的實際傳熱面積為 Ap ??該換熱器的面積裕度為 %.1856??cpAH 11 傳熱面積裕度合適，該換熱器能夠完成生產任務。 壁溫計算因為管壁很薄，而且壁熱阻很小，故管壁溫度可按式計算。由于該換熱器用循環水冷卻，冬季操作時，循環水ncmwtTt?1??的進口溫度將會降低。為確保可靠，取循環冷卻水進口溫度為 15℃，出口溫度為 39℃計算傳熱管壁溫。另外，由于傳熱管內側污垢熱阻較大，會使傳熱管壁溫升高，降低了殼體和傳熱管壁溫之差。但在操作初期，污垢熱阻較小，殼體和傳熱管間壁溫差可能較大。計算中，應該按最不利的操作條件考慮，因此，取兩側污垢熱阻為零計算傳熱管壁溫。于是有： ncmwtTt?1??式中液體的平均溫度 和氣體的平均溫度分別計算為mt 39+15=℃? (110+60)/2=85℃ mT