化工原理課程設(shè)計--列管換熱器

1、<p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　概述</b></p><p>　　1.1.換熱器設(shè)計任務(wù)書- 4 -</p><p>　　1.2換熱器的結(jié)構(gòu)形式- 7 -</p><p>　　2.蛇管式換熱器- 7 -</p><p>　　3.套

2、管式換熱器- 7 -</p><p>　　1.3換熱器材質(zhì)的選擇- 8 -</p><p>　　1.4管板式換熱器的優(yōu)點(diǎn)- 9 -</p><p>　　1.5列管式換熱器的結(jié)構(gòu)- 10 -</p><p>　　1.6管板式換熱器的類型及工作原理- 11 -</p><p>　　1.7確定設(shè)計方案- 12 -

3、</p><p>　　2.1設(shè)計參數(shù)- 12 -</p><p>　　2.2計算總傳熱系數(shù)- 13 -</p><p>　　2.3工藝結(jié)構(gòu)尺寸- 14 -</p><p>　　2.4換熱器核算- 15 -</p><p>　　2.4.1.熱流量核算- 16 -</p><p>　　2.

4、4.2.壁溫計算- 18 -</p><p>　　2.4.3．換熱器內(nèi)流體的流動阻力- 19 -</p><p><b>　　概述</b></p><p>　　在不同溫度的流體間傳遞熱能的裝置稱為熱交換器，簡稱為換熱器。在換熱器中至少要有兩種溫度不同的流體，一種流體溫度較高，放出熱量；另一種流體則溫度較低，吸收熱量。35％～40％。隨著我國

5、工業(yè)的不斷發(fā)展，對能源利用、開發(fā)和節(jié)約的要求不斷提高，因而對換熱器的要求也日益加強(qiáng)。換熱器的設(shè)計、制造、結(jié)構(gòu)改進(jìn)及傳熱機(jī)理的研究十分活躍，一些新型高效換熱器相繼問世。 　　隨著換熱器在工業(yè)生產(chǎn)中的地位和作用不同，換熱器的類型也多種多樣，不同類型的換熱器各有優(yōu)缺點(diǎn)，性能各異。在換熱器設(shè)計中，首先應(yīng)根據(jù)工藝要求選擇適用的類型，然后計算換熱所需傳熱面積，并確定換熱器的結(jié)構(gòu)尺寸。 換熱器按用途不同可分為加熱器、冷卻器、冷凝器、蒸發(fā)器、再沸器

6、、深冷器、過熱器等。 換熱器按傳熱方式的不同可分為：混合式、蓄熱式和間壁式。其中間壁式換熱器應(yīng)用最廣泛，按照傳熱面的形狀和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)又可分為管殼式換熱器、板面式換熱器和擴(kuò)展表面式換熱器（板翅式、管翅式等），如表2-1所示。 表2-1 傳熱器的結(jié)構(gòu)分類 </p><p>　　完善的換熱器在設(shè)計或選型時應(yīng)滿足以下各項基本要求。 （1）合理地實現(xiàn)所規(guī)定的工藝條件 　　傳熱量、流體的熱力學(xué)參數(shù)（溫度、壓力、流量、相

7、態(tài)等）與物理化學(xué)性質(zhì)（密度、粘度、腐蝕性等）是工藝過程所規(guī)定的條件。設(shè)計者應(yīng)根據(jù)這些條件進(jìn)行熱力學(xué)和流體力學(xué)的計算，經(jīng)過反復(fù)比較，使所設(shè)計的換熱器具有盡可能小的傳熱面積，在單位時間內(nèi)傳遞盡可能多的熱量。其具體做法如下。 　?、僭龃髠鳠嵯禂?shù)? 在綜合考慮流體阻力及不發(fā)生流體誘發(fā)振動的前提下，盡量選擇高的流速。 　?、谔岣咂骄鶞夭? 對于無相變的流體，盡量采用接近逆流的傳熱方式。因為這樣不僅可提高平均溫差，還有助于減少結(jié)構(gòu)中的溫差應(yīng)力。

8、在允許的條件時，可提高熱流體的進(jìn)口溫度或降低冷流體的進(jìn)口溫度。 　?、弁咨撇贾脗鳠崦? 例如在管殼式換熱器中，采用合適的管間距或排列方式，不僅可以加大單位空間內(nèi)的傳熱面積，還可以改善流體的流動特性。錯列管束的傳熱方式比并列管束的好。如果換熱器中的一側(cè)有相變，另一側(cè)流體為氣相，可在氣相一側(cè)的傳熱面上加翅片以增大傳熱面積，更有利于熱量的傳遞。 （2）安全可靠 　　換熱器是壓力容器，在進(jìn)行強(qiáng)度、剛度、溫差應(yīng)力以及疲勞</p>

9、<p>　　1.1.換熱器設(shè)計任務(wù)書 </p><p>　　1．設(shè)計題目 煤油冷卻器的設(shè)計。 設(shè)計課題工程背景： 在石油化工生產(chǎn)過程中，常常需要將各種石油產(chǎn)品（如汽油、煤油、柴油等）進(jìn)行冷卻，本設(shè)計以某煉油廠冷卻煤油產(chǎn)品為例，讓學(xué)生熟悉列管式換熱器的設(shè)計過程。 設(shè)計的目的： 通過對煤油產(chǎn)品冷卻的列管式換熱器設(shè)計，達(dá)到讓學(xué)生了解該換熱器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，并能根據(jù)工藝要求選擇適當(dāng)?shù)念愋?，同時還能根據(jù)

10、傳熱的基本原理，選擇流程，確定換熱器的基本尺寸，計算傳熱面積以及計算流體阻力。 2．設(shè)計任務(wù)及操作條件 （1）處理能力　(1.584,　 1.98，2.2176，2.4552，2.6928)×104噸/年煤油 （2）設(shè)備型式　 列管式換熱器 （3）操作條件 ①煤油：入口溫度（140℃、120℃、100℃），出口溫度40℃ ②冷卻介質(zhì)：自來水，入口溫度30℃，出口溫度50℃ ③允許壓強(qiáng)降：不大于105Pa④每年按

11、330天計，每天24小時連續(xù)運(yùn)行 （4）設(shè)計項目 ①設(shè)計方案簡介：對確定的工藝流程及換熱器型式進(jìn)行簡要論述。 ②換熱器的工藝計算：確定換熱器的傳熱面積。 ③換熱器的主要結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計。 ④主要輔助設(shè)備選型。 ⑤繪制換熱</p><p>　　4．設(shè)計圖要求用594×841圖紙繪制換熱器一張：一主視圖，一俯視圖，一剖面圖，兩個局部放大圖。 5．設(shè)計思考題 （1）設(shè)計列管式換熱器時，通常都應(yīng)選

12、用標(biāo)準(zhǔn)型號的換熱器，為什么？ （2）為什么在化工廠使用列管式換熱最廣泛？ （3）在列管式換熱器中，殼程有擋板和沒有擋板時，其對流傳熱系數(shù)的計算方法有何不同？ （4）說明列管式換熱器的選型計算步驟？ （5）在換熱過程中，冷卻劑的進(jìn)出口溫度是按什么原則確定的？ （6）說明常用換熱管的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格（批管徑和管長）。 （7）列管式換熱器中，兩流體的流動方向是如何確定的？比較其優(yōu)缺點(diǎn)？ 6. 部分設(shè)計問題指導(dǎo) （1）列管式換熱器基本型

13、式的選擇 （2）冷卻劑的進(jìn)出口溫度的確定原則 （3）流體流向的選擇 （4）流體流速的選擇 （5）管子的規(guī)格及排列方法 （6）管程數(shù)和殼程數(shù)的確定 （7）擋板的型式 </p><p>　　1.2換熱器的結(jié)構(gòu)形式</p><p><b>　　1.管殼式換熱器</b></p><p>　　管殼式換熱器又稱列管式換熱器，是一種通用的標(biāo)準(zhǔn)換熱

14、設(shè)備，它具有結(jié)構(gòu)簡單，堅固耐用，造價低廉，用材廣泛，清洗方便，適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用最為廣泛。管殼式換熱器根據(jù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分為以下幾種：</p><p><b>　　固定管板式換熱器</b></p><p>　　固定管板式換熱器兩端的管板與殼體連在一起，這類換熱器結(jié)構(gòu)簡單，價格低廉，但管外清洗困難，宜處理兩流體溫差小于50℃且殼方流體較清潔及不易結(jié)垢的物料。</p&g

15、t;<p>　　帶有膨脹節(jié)的固定管板式換熱器，其膨脹節(jié)的彈性變形可減小溫差應(yīng)力，這種補(bǔ)償方法適用于兩流體溫差小于70℃且殼方流體壓強(qiáng)不高于600Kpa的情況。</p><p><b>　　浮頭式換熱器</b></p><p>　　浮頭式換熱器的管板有一個不與外殼連接，該端被稱為浮頭，管束連同浮頭可以自由伸縮，而與外殼的膨脹無關(guān)。浮頭式換熱器的管束可以拉出

16、，便于清洗和檢修，適用于兩流體溫差較大的各種物料的換熱，應(yīng)用極為普遍，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價高。</p><p><b>　　填料涵式換熱器</b></p><p>　　填料涵式換熱器管束一端可以自由膨脹，與浮頭式換熱器相比，結(jié)構(gòu)簡單，造價低，但殼程流體有外漏的可能性，因此殼程不能處理易燃，易爆的流體。</p><p><b>　　2.蛇管

17、式換熱器</b></p><p>　　蛇管式換熱器是管式換熱器中結(jié)構(gòu)最簡單，操作最方便的一種換熱設(shè)備，通常按照換熱方式不同，將蛇管式換熱器分為沉浸式和噴淋式兩類。</p><p><b>　　3.套管式換熱器</b></p><p>　　套管式換熱器是由兩種不同直徑的直管套在一起組成同心套管，其內(nèi)管用U型時管順次連接，外管與外管互相

18、連接而成，其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，能耐高壓，傳熱面積可根據(jù)需要增減，適當(dāng)?shù)剡x擇管內(nèi)、外徑，可使流體的流速增大，兩種流體呈逆流流動，有利于傳熱。此換熱器適用于高溫，高壓及小流量流體間的換熱。</p><p>　　1.3換熱器材質(zhì)的選擇</p><p>　　在進(jìn)行換熱器設(shè)計時，換熱器各種零、部件的材料，應(yīng)根據(jù)設(shè)備的操作壓力、操作溫度。流體的腐蝕性能以及對材料的制造工藝性能等的要求來選取。當(dāng)然，最后還

19、要考慮材料的經(jīng)濟(jì)合理性。一般為了滿足設(shè)備的操作壓力和操作溫度，即從設(shè)備的強(qiáng)度或剛度的角度來考慮，是比較容易達(dá)到的，但材料的耐腐蝕性能，有時往往成為一個復(fù)雜的問題。在這方面考慮不周，選材不妥，不僅會影響換熱器的使用壽命，而且也大大提高設(shè)備的成本。至于材料的制造工藝性能，是與換熱器的具體結(jié)構(gòu)有著密切關(guān)系。 一般換熱器常用的材料，有碳鋼和不銹鋼。 （1）碳鋼 價格低，強(qiáng)度較高，對堿性介質(zhì)的化學(xué)腐蝕比較穩(wěn)定，很容易被酸腐蝕，在無耐

20、腐蝕性要求的環(huán)境中應(yīng)用是合理的。如一般換熱器用的普通無縫鋼管，其常用的材料為10號和20號碳鋼。 （2）不銹鋼 奧氏體系不銹鋼以1Crl8Ni9Ti為代表，它是標(biāo)準(zhǔn)的18-8奧氏體不銹鋼，有穩(wěn)定的奧氏體組織，具有良好的耐腐蝕性和冷加工性能。</p><p>　　正三角形排列結(jié)構(gòu)緊湊；正方形排列便于機(jī)械清洗；同心圓排列用于小殼徑換熱器，外圓管布管均勻，結(jié)構(gòu)更為緊湊。我國換熱器系列中，固定管板式多采用正三

21、角形排列；浮頭式則以正方形錯列排列居多，也有正三角形排列。 （2）管板 管板的作用是將受熱管束連接在一起，并將管程和殼程的流體分隔開來。 管板與管子的連接可脹接或焊接。脹接法是利用脹管器將管子擴(kuò)脹，產(chǎn)生顯著的塑性變形，靠管子與管板間的擠壓力達(dá)到密封緊固的目的。脹接法一般用在管子為碳素鋼，管板為碳素鋼或低合金鋼，設(shè)計壓力不超過4 MPa，設(shè)計溫度不超過 350℃的場合。</p><p>　

22、?。?）封頭和管箱 封頭和管箱位于殼體兩端，其作用是控制及分配管程流體。</p><p>　?、俜忸^ 當(dāng)殼體直徑較小時常采用封頭。接管和封頭可用法蘭或螺紋連接，封頭與殼體之間用螺紋連接，以便卸下封頭，檢查和清洗管子。 ②管箱 換熱器管內(nèi)流體進(jìn)出口的空間稱為管箱,殼徑較大的換熱器大多采用管箱結(jié)構(gòu)。由于清洗、檢修管子時需拆下管箱，因此管箱結(jié)構(gòu)應(yīng)便于裝拆。</p><p>　　

23、③分程隔板 當(dāng)需要的換熱面很大時，可采用多管程換熱器。對于多管程換熱器，在管箱內(nèi)應(yīng)設(shè)分程隔板，將管束分為順次串接的若干組，各組管子數(shù)目大致相等。這樣可提高介質(zhì)流速，增強(qiáng)傳熱。管程多者可達(dá)16程，常用的有2、4、6程。在布置時應(yīng)盡量使管程流體與殼程流體成逆流布置，以增強(qiáng)傳熱，同時應(yīng)嚴(yán)防分程隔板的泄漏，以防止流體的短路。</p><p>　　1.4管板式換熱器的優(yōu)點(diǎn)(1) 換熱效率高,熱損失小 

24、;       在最好的工況條件下, 換熱系數(shù)可以達(dá)到6000W/ m2K, 在一般的工況條件下, 換熱系數(shù)也可以在3000～4000 W/ m2K左右,是管殼式換熱器的3～5倍。設(shè)備本身不存在旁路,所有通過設(shè)備的流體都能在板片波紋的作用下形成湍流,進(jìn)行充分的換熱。完成同一項換熱過程, 板式換熱器的

25、換熱面積僅為管殼式的1/ 3～1/ 4。(2) 占地面積小重量輕        除設(shè)備本身體積外, 不需要預(yù)留額外的檢修和安裝空間。換熱所用板片的厚度僅為0. 6～0. 8mm。同樣的換熱效果, 板式換熱器比管殼式換熱器的占地面積和重量要少五分之四。(3) 污垢系數(shù)低&#

26、160;       流體在板片間劇烈翻騰形成湍流, 優(yōu)秀的板片設(shè)計避免了死區(qū)的存在, 使得雜質(zhì)不易在通道中沉積堵塞,保證了良好的換熱效果。(4) 檢修、清洗方便        換熱板片通過夾緊螺柱的夾緊力組裝在一起,當(dāng)檢修、清洗時, 僅需松開夾

27、緊螺柱即可卸下板片進(jìn)行沖刷清洗。(5) 產(chǎn)品適用面廣        設(shè)備最高耐溫可達(dá)180 ℃, 耐壓2. 0MPa ,</p><p>　　1.5列管式換熱器的結(jié)構(gòu)</p><p>　　介質(zhì)流經(jīng)傳熱管內(nèi)的通道部分稱為管程。 （1）換熱管布置和排列間距

28、 常用換熱管規(guī)格有ф19×2 mm、ф25×2 mm(1Crl8Ni9Ti)、ф25×2.5 mm(碳鋼10)。小直徑的管子可以承受更大的壓力，而且管壁較??；同時，對于相同的殼徑，可排列較多的管子，因此單位體積的傳熱面積更大，單位傳熱面積的金屬耗量更少。換熱管管板上的排列方式有正方形直列、正方形錯列、三角形直列、三角形錯列和同心圓排列。  （A） （B）（C）</p&

29、gt;<p>　?。―） （E）</p><p>　　圖 1-4 換熱管在管板上的排列方式(A) 正方形直列     （B）正方形錯列    (C) 三角形直列     </p><p>　　（D）三角形錯列  （E）同心圓排列

30、</p><p>　　正三角形排列結(jié)構(gòu)緊湊；正方形排列便于機(jī)械清洗；同心圓排列用于小殼徑換熱器，外圓管布管均勻，結(jié)構(gòu)更為緊湊。我國換熱器系列中，固定管板式多采用正三角形排列；浮頭式則以正方形錯列排列居多，也有正三角形排列。 （2）管板 管板的作用是將受熱管束連接在一起，并將管程和殼程的流體分隔開來。 管板與管子的連接可脹接或焊接。脹接法是利用脹管器將管子擴(kuò)脹，產(chǎn)生顯著的塑性變形，靠管子與管板間的擠壓

31、力達(dá)到密封緊固的目的。脹接法一般用在管子為碳素鋼，管板為碳素鋼或低合金鋼，設(shè)計壓力不超過4 MPa，設(shè)計溫度不超過350℃的場合。 </p><p>　?。?）封頭和管箱 封頭和管箱位于殼體兩端，其作用是控制及分配管程流體。</p><p>　?、俜忸^ 當(dāng)殼體直徑較小時常采用封頭。接管和封頭可用法蘭或螺紋連接，封頭與殼體之間用螺紋連接，以便卸下封頭，檢查和清洗管子。 ②管

32、箱 換熱器管內(nèi)流體進(jìn)出口的空間稱為管箱,殼徑較大的換熱器大多采用管箱結(jié)構(gòu)。由于清洗、檢修管子時需拆下管箱，因此管箱結(jié)構(gòu)應(yīng)便于裝拆。</p><p>　　③分程隔板 當(dāng)需要的換熱面很大時，可采用多管程換熱器。對于多管程換熱器，在管箱內(nèi)應(yīng)設(shè)分程隔板，將管束分為順次串接的若干組，各組管子數(shù)目大致相等。這樣可提高介質(zhì)流速，增強(qiáng)傳熱。管程多者可達(dá)16程，常用的有2、4、6程。在布置時應(yīng)盡量使管程流體與殼程流體成逆流布置，以

33、增強(qiáng)傳熱，同時應(yīng)嚴(yán)防分程隔板的泄漏，以防止流體的短路。</p><p>　　1.6管板式換熱器的類型及工作原理</p><p>　　板式換熱器按照組裝方式可以分為可拆式、焊接式、釬焊式等形式;按照換熱板片的波紋可以分為人字波、平直波、球形波等形式; 按照密封墊可以分為粘結(jié)式和搭扣式。各種形式進(jìn)行組合可以滿足不同的工況需求,在使用中更有針對性。比如同樣是人字形波紋的板片還因采用粘結(jié)

34、式還是搭扣式密封墊而有所不同, 采用搭扣式密封墊可以有效的避免膠水中可能含有的氯離子對板片的腐蝕, 并且設(shè)備拆裝更加方便。又如焊接式板式換熱器的耐溫耐壓明顯好于可拆式板式換熱器, 可以達(dá)到250 ℃、2. 5MPa 。因此同樣是板式換熱器, 因其形式的多樣性,可以應(yīng)用于較為廣泛的領(lǐng)域,在大多數(shù)熱交換工藝過程都可以使用。 雖然板式換熱器有多種形式, 但

35、其工作原理大致相同。板式換熱器主要是通過外力將換熱板片夾緊組裝在一起, 介質(zhì)通過換熱板片上的通孔在板片表面進(jìn)行流動, 在板片波紋的作用下形成激烈的湍流, 猶如用筷子攪動杯中的熱水, 加大了換熱的面積。冷熱介質(zhì)分別在換熱板片的兩側(cè)流動,湍流形成的大量換熱面與板片接觸, 通過板片來進(jìn)行充分的熱傳遞,達(dá)到最終的換熱效果。冷熱介質(zhì)的隔離主要通過密封墊的分割, 或者通過大量的焊縫來保證,

36、 在換熱板</p><p><b>　　1.7確定設(shè)計方案</b></p><p><b>　　1選擇換熱器的類型</b></p><p>　　兩流體溫的變化情況：熱流體進(jìn)口溫度140℃ 出口溫度40℃；冷流體進(jìn)口溫度30℃，出口溫度為40℃，該換熱器用循環(huán)冷卻水冷卻，冬季操作時，其進(jìn)口溫度會降低，考慮到這一因素

37、，估計該換熱器的管壁溫度和殼體溫度之差較大，因此初步確定選用列管式換熱器。</p><p><b>　　2 管程安排</b></p><p>　　從兩物流的操作壓力看，應(yīng)使煤油走管程，循環(huán)冷卻水走殼程。但由于循環(huán)冷卻水較易結(jié)垢，若其流速太低，將會加快污垢增長速度，使換熱器的熱流量下賤，所以從總體考慮，應(yīng)使循環(huán)水走管程，煤油走殼程。</p><p&g

38、t;<b>　　2.1設(shè)計參數(shù)</b></p><p><b>　　煤油的定性溫度：</b></p><p>　　密度          ρ0＝825kg/m3</p><p>　　定壓比熱容    Cp0＝2

39、.20kJ/kg℃ 熱導(dǎo)率        λ0＝0.14W/m℃ 粘度          μ0＝0.715mPa﹒s 水的定性溫度：</p><p>　　密度     &

40、#160;    ρi＝994.4kg/m3  定壓比熱容    Cpi＝4.143kJ/kg℃ 熱導(dǎo)率        λi＝0.601W/ m℃ 粘度         μi＝

41、0.955m Pa﹒s</p><p>　　2.2計算總傳熱系數(shù)</p><p><b>　　1、熱流量</b></p><p>　　kJ/h=365.68 KW</p><p><b>　　平均傳熱溫差</b></p><p>　　△tm1=(△t1-△t2)/㏑(△t1/

42、△t2)=(100-10)/㏑(100/10)</p><p><b>　　式中：℃ ,℃</b></p><p><b>　　求得℃</b></p><p><b>　　冷卻水用量</b></p><p><b>　　(kg/h)</b></p&g

43、t;<p><b>　　3計算傳熱面積</b></p><p>　　求傳熱面積需要先知道K值，根據(jù)資料查得煤油和水之間的傳熱系數(shù)在350 W/(㎡.℃)左右，先取K值為300W/(㎡.℃)計算</p><p>　　由Q=KA△tm 得</p><p><b>　　(㎡) </b></p>&l

44、t;p><b>　　2.3工藝結(jié)構(gòu)尺寸</b></p><p>　　1．管徑和管內(nèi)流速選用Φ25×2.5較高級冷拔傳熱管（碳鋼），取管內(nèi)流速u1=5.5m/s。</p><p>　　2．管程數(shù)和傳熱管數(shù) 可依據(jù)傳熱管內(nèi)徑和流速確定單程傳熱管數(shù)</p><p><b>　　Ns=</b></p>

45、;<p>　　按單程管計算，所需的傳熱管長度為 </p><p><b>　　L=</b></p><p>　　按單程管設(shè)計，傳熱管過長，宜采用多管程結(jié)構(gòu)。根據(jù)本設(shè)計實際情況，采用非標(biāo)設(shè)計，現(xiàn)取傳熱管長l=7m，則該換熱器的管程數(shù)為</p><p><b>　　Np=</b></p><p

46、>　　傳熱管總根數(shù) Nt=44×6=264</p><p>　　3.平均傳熱溫差校正及殼程數(shù) </p><p><b>　　R=</b></p><p><b>　　P=</b></p><p>　　按單殼程，雙管程結(jié)構(gòu)得：</p><p>　　

47、平均傳熱溫差 ℃ </p><p>　　由于平均傳熱溫差校正系數(shù)大于0.8，同時殼程流體流量較大，故取單殼程合適。</p><p>　　4.傳熱管排列和分程方法 采用組合排列法,即每程內(nèi)均按正三角形排列,隔板兩側(cè)采用正方形排列。</p><p>　　取管心距t=1.25d0，則 t=1.25×25=31.25≈32㎜</p><

48、p>　　隔板中心到離其最.近一排管中心距離按式（3-16）計算</p><p>　　S=t/2+6=32/2+6=22㎜</p><p>　　各程相鄰管的管心距為44㎜。</p><p>　　5．殼體內(nèi)徑 采用多管程結(jié)構(gòu)，取管板利用率η=0.75 ，則殼體內(nèi)徑為：</p><p><b>　　D=1.05t</b&g

49、t;</p><p>　　按卷制殼體的進(jìn)級檔，可取D=400mm</p><p>　　6．折流板 采用弓形折流板，去弓形之流板圓缺高度為殼體內(nèi)徑的25%，則切去的圓缺高度為：</p><p>　　H=0.25×400=100m，故可取h=100mm</p><p>　　取折流板間距B=0.3D，則 B=0.3×400

50、=120mm，可取B為150mm。</p><p><b>　　折流板數(shù)目NB=</b></p><p><b>　　2.4換熱器核算</b></p><p>　　2.4.1.熱流量核算</p><p>　?。?）殼程表面?zhèn)鳠嵯禂?shù) 用克恩法計算得：</p><p><

51、;b>　　當(dāng)量直徑：</b></p><p><b>　　=</b></p><p><b>　　殼程流通截面積：</b></p><p>　　殼程流體流速及其雷諾數(shù)分別為：</p><p><b>　　普朗特數(shù)：</b></p><p&g

52、t;<b>　　粘度校正：</b></p><p>　?。?）管內(nèi)表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)：</p><p>　　管程流體流通截面積：</p><p><b>　　管程流體流速：</b></p><p><b>　　普朗特數(shù)：</b></p><p>　　（3）污垢

53、熱阻和管壁熱阻：</p><p><b>　　管外側(cè)污垢熱阻 </b></p><p><b>　　管內(nèi)側(cè)污垢熱阻 </b></p><p>　　管壁熱阻按碳鋼在該條件下的熱導(dǎo)率為50w/(m·K)。</p><p><b>　　所以：</b></p>

54、<p>　?。?） 傳熱系數(shù)： </p><p>　?。?）傳熱面積裕度 依式3-35可得所計算傳熱面積Ac為：</p><p>　　該換熱器的實際傳熱面積為Ap</p><p>　　該換熱器的面積裕度為：</p><p>　　傳熱面積裕度合適，該換熱器能夠完成生產(chǎn)任務(wù)。</p><p>　　2.4.2.壁

55、溫計算 </p><p>　　因為管壁很薄，而且壁熱阻很小。冬季操作時，循環(huán)水的進(jìn)口溫度將會降低。為確?？煽浚⊙h(huán)冷卻水進(jìn)口溫度為30℃，出口溫度為40℃計算傳熱管壁溫。另外，由于傳熱管內(nèi)側(cè)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(yīng)該按最不利的操作條件考慮，因此，取兩側(cè)污垢熱阻為零計算傳熱管壁溫。于是有:</p&g

56、t;<p>　　式中液體的平均溫度和氣體的平均溫度分別計算為</p><p>　　0.4×39+0.6×15=24.6℃</p><p>　　(140+40)/2=90℃ </p><p><b>　　5887w/㎡·k</b></p><p>　　925.5w/㎡·

57、k</p><p><b>　　傳熱管平均壁溫</b></p><p><b>　　℃</b></p><p>　　殼體壁溫，可近似取為殼程流體的平均溫度，即T=90℃。殼體壁溫和傳熱管壁溫之差為 ℃。</p><p>　　2.4.3．換熱器內(nèi)流體的流動阻力</p><p>

58、<b>　　（1）管程流體阻力</b></p><p><b>　　, , </b></p><p>　　由Re=25185，傳熱管對粗糙度0.01，查莫狄圖得，流速u=0.55m/s,</p><p><b>　　,所以:</b></p><p>　　7722小于10000

59、</p><p>　　所以：管程流體阻力在允許范圍之內(nèi)。</p><p>　　換熱器主要結(jié)構(gòu)尺寸和計算結(jié)果見下表：</p><p><b>　　結(jié)束語</b></p><p>　　化工原理課程設(shè)計是培養(yǎng)個人綜合運(yùn)用本門課程及有關(guān)選修課程的基本知識去解決某一設(shè)計任務(wù)的一次訓(xùn)練，也起著培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立工作能力的重要作用。<

60、/p><p>　　在換熱器的設(shè)計過程中,我感覺我的理論運(yùn)用于實際的能力得到了提升，主要有以下幾點(diǎn)： </p><p>　　(1)掌握了查閱資料，選用公式和搜集數(shù)據(jù)的能力；</p><p>　　(2)樹立了既考慮技術(shù)上的先進(jìn)性與可行性，又考慮經(jīng)濟(jì)上的合理性，并注意到操作時的勞動條件和環(huán)境保護(hù)的正確設(shè)計思想，在這種設(shè)計思想的指導(dǎo)下去分析和解決實際問題的能力；</p&g

61、t;<p>　　(3)培養(yǎng)了迅速準(zhǔn)確的進(jìn)行工程計算的能力；</p><p>　　(4)學(xué)會了用簡潔的文字，清晰的圖表來表達(dá)自己設(shè)計思想的能力。</p><p>　　從設(shè)計結(jié)果可看出，若要保持總傳熱系數(shù)，溫度越大、換熱管數(shù)越多，折流板數(shù)越多、殼徑越大，這主要是因為煤油的出口溫度增高，總的傳熱溫差下降，所以換熱面積要增大，才能保證Q和K.因此，換熱器尺寸增大，金屬材料消耗量相應(yīng)增

62、大.通過這個設(shè)計，我們可以知道，為提高傳熱效率，降低經(jīng)濟(jì)投入，設(shè)計參數(shù)的選擇十分重要.</p><p><b>　　主要參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　《化工原理》天津大學(xué)化工原理教研室編 天津：天津大學(xué)出版社. （1999）</p><p>　　《換熱器》秦叔經(jīng)、葉文邦等 ，化學(xué)工業(yè)出版社（2003）</p><p&