化工原理課程設(shè)計---腐蝕性釜殘液冷卻器的設(shè)計

1、<p>　　化工原理課程設(shè)計報告

2、 </p><p>　　( 2011—2012年度第二學(xué)期)</p><p>　　腐蝕性釜殘液冷卻器的設(shè)計</p><p>　　院 系： 環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院</p><p>　　班 級： </p><p>　　學(xué) 號： </p&

3、gt;<p>　　學(xué)生姓名： </p><p>　　指導(dǎo)教師： </p><p>　　設(shè)計周數(shù)： 1

4、 </p><p>　　完成日期： </p><p>　　日期：2012 年 6月 </p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　概述</b></p><p>　　1.1腐蝕性釜殘液冷卻器的設(shè)計任務(wù)

5、書............................................4</p><p>　　1.2換熱器的機構(gòu)形式..........................................................5</p><p>　　1.3換熱器材質(zhì)的選擇...............................................

6、...........6</p><p>　　1.4管殼式換熱器的優(yōu)點........................................................7</p><p>　　1.5列管式換熱器的機構(gòu)........................................................8</p><p>　　1

7、.6管殼式換熱器的類型及工作原理..............................................9</p><p>　　2.1確定流體通入空間.........................................................10</p><p>　　2.2計算熱負荷.................................

8、..............................11</p><p>　　2.3計算平均溫差.............................................................11</p><p>　　2.4初選換熱器規(guī)格...........................................................1

9、1</p><p>　　3.1計算管程傳熱系數(shù).........................................................12</p><p>　　3.2計算殼程傳熱系數(shù).........................................................13</p><p>　　3.3確定污垢熱阻.

10、............................................................13</p><p>　　3.4總傳熱系數(shù)...............................................................13</p><p>　　4.1計算管程壓強降.............................

11、..............................15</p><p>　　4.2計算殼程壓強降...........................................................15</p><p>　　4.3固定管板式換熱器工藝圖...................................................17<

12、/p><p><b>　　概述</b></p><p>　　在不同 溫度的流體間傳熱能的裝置稱為熱交換器。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；另一種流體溫度較低，吸收熱量。隨著我國工業(yè)的不斷發(fā)展，對能源的利用，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。</p><p>　　隨著換熱器在工業(yè)生產(chǎn)中的地位和作

13、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)點，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，并確定換熱器機構(gòu)尺寸。</p><p>　　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、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，按照傳熱面的形式和形狀和機構(gòu)特點又可分為管殼式換熱器、板面式換熱器

14、和擴展表面式換熱器（板翅式、管翅式等），如表2-1所示。</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。</p><p>　?。?）合理地實現(xiàn)所規(guī)定的工藝條件</p><p>　　傳熱量、流體的熱力學(xué)參數(shù)（溫度、壓力、流量、相態(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)這些條件進行熱力學(xué)和流體力學(xué)的計算，經(jīng)

15、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。</p><p>　?、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。在允許的條件時，可提高熱流體的進口溫度或降低冷流體的進口溫度。 　　③妥善布置

16、傳熱面? 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，在進行強度、剛度、溫差應(yīng)力以及疲勞壽命計算時，應(yīng)遵照我國《鋼制石油化工壓力容器設(shè)計規(guī)定》與《鋼制管殼式換熱器設(shè)計規(guī)定》等有關(guān)規(guī)定與標(biāo)準(zhǔn)

17、。這對保證設(shè)備的安全可靠起著重要的作用。</p><p>　?。?）有利于安裝、操作與維修 　　直立設(shè)備的安裝費往往低于水平或傾斜的設(shè)備。設(shè)備與部件應(yīng)便于運輸與裝拆，在廠房移動時不會受到樓梯、梁、柱的妨礙，根據(jù)需要可添置氣、液排放口，檢查孔與敷設(shè)保溫層。 （4）經(jīng)濟合理 　　評價換熱器的最終指標(biāo)是：在一定的時間內(nèi)（通常為1年）固定費用（設(shè)備的購置費、安裝費等）與操作費（動力費、清洗費、維修費等）的總和為最小

18、。在設(shè)計或選型時，如果有幾種換熱器都能完成生產(chǎn)任務(wù)的需要，這一指標(biāo)尤為重要。 　　動力消耗與流速的平方成正比，而流速的提高又有利于傳熱，因此存在一最適宜的流速。 　　傳熱面上垢層的產(chǎn)生和增厚，使傳熱系數(shù)不斷降低，傳熱量隨之而減少，故有必要停止操作進行清洗。在清洗時不僅無法傳遞熱量，還要支付清洗費，這部分費用必須從清洗后傳熱條件的改善得到補償，因此存在一最適宜的運行周期。 嚴(yán)格地講，如果孤立地僅從換熱器本身來進行經(jīng)濟核算以確定適宜的

19、操作條件與適宜的尺寸是不夠全面的，應(yīng)以整個系統(tǒng)中全部設(shè)備為對象進行經(jīng)濟核算或設(shè)備的優(yōu)化。但要解決這樣的問題難度很大，當(dāng)影響換熱器的各項因素改變后對整個系統(tǒng)的效益關(guān)系影響不大時，按照上述觀點單獨地對換熱器進行</p><p>　　1.1換熱器設(shè)計任務(wù)書</p><p><b>　　一、 目的與要求</b></p><p>　　1. 要求學(xué)生能綜合

20、運用本課程和前修課程的基本知識，進行融會貫通的獨立思考，在規(guī)定的時間內(nèi)完成列管換熱器設(shè)計任務(wù)。</p><p>　　2. 使學(xué)生了解工程設(shè)計的基本內(nèi)容，掌握化工設(shè)計的主要程序和方法，培養(yǎng)學(xué)生分析和解決工程實際問題的能力。</p><p>　　3. 熟悉和掌握查閱技術(shù)資料、國家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，正確地選用公式和數(shù)據(jù)。</p><p><b>　　二、 主要內(nèi)容<

21、;/b></p><p>　　設(shè)計方案簡介 對給定或選定的工藝流程、主要設(shè)備的型式進行簡要的論述。</p><p>　　主要設(shè)備的工藝設(shè)計計算 包括工藝參數(shù)的選定、物料衡算、熱量衡算、設(shè)備的工藝尺寸計算及結(jié)構(gòu)設(shè)計。</p><p>　　設(shè)計任務(wù)及操作條件：</p><p>　　3.1處理能力：2.16×104kg/h 釜

22、殘液</p><p>　　3.2設(shè)備型式：列管換熱器</p><p><b>　　3.3操作條件：</b></p><p>　　3.3.1釜殘液：入口溫度：102℃ 出口溫度：40℃</p><p>　　3.3.2冷卻介質(zhì)：井水入口溫度：30℃ 出口溫度：40℃</p><p>　

23、　3.3.3允許壓強降：不大于50kPa</p><p>　　3.3.4釜殘液定性溫度下的物性參數(shù)：密度986kg/m3 粘度5.4×10-4Pa·s </p><p>　　比熱容4.19kJ/kg·℃ 導(dǎo)熱系數(shù)0.662W/m·℃</p><p>　　2.3.5井水定性溫度下的物性參數(shù)：密度994kg/m2

24、粘度7.28×10-4Pa·s</p><p>　　比熱容4.174kJ/kg·℃ 導(dǎo)熱系數(shù)0.662W/ m·℃</p><p>　　主體設(shè)備工藝條件圖 。</p><p><b>　　三、 進度計劃</b></p><p><b>　　四、 設(shè)計成果要求</

25、b></p><p><b>　　1. 標(biāo)題頁；</b></p><p><b>　　設(shè)計任務(wù)書；</b></p><p><b>　　目錄；</b></p><p><b>　　設(shè)計方案簡介；</b></p><p>　　工

26、藝計算及主體設(shè)備設(shè)計； </p><p>　　輔助設(shè)備的計算及選型；</p><p><b>　　設(shè)計結(jié)果一覽表；</b></p><p><b>　　對本設(shè)計的評述；</b></p><p>　　主體設(shè)備的工藝條件圖；</p><p><b>　　參考文獻。<

27、;/b></p><p><b>　　五、 考核方式</b></p><p>　　根據(jù)課程設(shè)計報告評定成績。</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

28、的標(biāo)準(zhǔn)換熱設(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)性強等優(yōu)點，應(yīng)用最為廣泛。管殼式換熱器根據(jù)結(jié)構(gòu)特點分為以下幾種：</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。<

29、;/p><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，這種補償方法適用于兩流體溫差小于70℃且殼方流體壓強不高于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

30、束可以拉出，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>　

31、　2.蛇管式換熱器</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

32、與外管互相連接而成，其優(yōu)點是結(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。

33、當(dāng)然，最后還要考慮材料的經(jīng)濟合理性。一般為了滿足設(shè)備的操作壓力和操作溫度，即從設(shè)備的強度或剛度的角度來考慮，是比較容易達到的，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

34、腐蝕，在無耐腐蝕性要求的環(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

35、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脹，產(chǎn)生顯著的塑性變形，靠管子與管板間的擠壓力達到密封緊固的目的。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</p><p><b>　

36、　350℃的場合。</b></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管箱 換熱器管內(nèi)流體進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

37、需拆下管箱，因此管箱結(jié)構(gòu)應(yīng)便于裝拆。</p><p>　?、鄯殖谈舭?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，增強傳熱。管程多者可達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>

38、;　　1.4、管板式換熱器的優(yōu)點(1) 換熱效率高,熱損失小        在最好的工況條件下, 換熱系數(shù)可以達到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

39、片波紋的作用下形成湍流,進行充分的換熱。完成同一項換熱過程, 板式換熱器的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

40、少五分之四。(3) 污垢系數(shù)低        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

41、緊螺柱即可卸下板片進行沖刷清洗。(5) 產(chǎn)品適用面廣     設(shè)備最高耐溫可達180 ℃, 耐壓2. 0MPa , 特別適應(yīng)各種工藝</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 常用換熱

42、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?。煌瑫r，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。</p><p>　?。ˋ） （B）（C）<

43、;/p><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>　?。―）三角形錯列  （E）同心圓排列 </p><p>

44、　　正三角形排列結(jié)構(gòu)緊湊；正方形排列便于機械清洗；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脹，產(chǎn)生顯著的塑性變形，靠管子與管板間的擠壓力達到密封緊固的目的。脹接法一般用在管子為

45、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管箱 換熱器管內(nèi)流體進出口的空間稱為管箱,殼

46、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>　?、鄯殖谈舭?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，增強傳熱。管程多者可達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，以增強傳熱，同時應(yīng)嚴(yán)防分程隔板的泄漏，以防止

47、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)式還是搭扣式密封墊而有所不同, 

48、;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, 但其工作原理大致相同。板式換熱器主要是通過

49、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, 通過板片來進行充分的熱傳遞,達到最終的換熱效果。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, 在換熱板</p>

50、<p>　　2.計算并初選換熱器規(guī)格</p><p><b>　　釜殘液的定性溫度：</b></p><p>　　℃     密度          ρ0＝986kg/m3</p><p>　　定壓比熱容&#

51、160;   Cp0＝2.20kJ/kg℃ 熱導(dǎo)率        λ0＝0.662W/m℃ 粘度          μ0＝5.4mPa﹒s 水的定性溫度：</p><p>　　密度 

52、60;        ρi＝994kg/m3  定壓比熱容    Cpi＝4.174kJ/kg℃ 熱導(dǎo)率        λi＝0.626W/ m℃ 粘度      

53、;   μi＝7.28m Pa﹒s</p><p>　　2.1、確定流體通入的空間。</p><p>　　因釜殘液為腐蝕性介質(zhì)，適于走管內(nèi)，將冷卻水通入殼程空間。冷卻介質(zhì)為井水，取入口溫度為30℃，出口溫度為40℃.</p><p><b>　　釜殘液的定性溫度：</b></p><p><

54、;b>　　水的定性溫度：</b></p><p>　　兩流體溫差： T – t = 71 – 35 = 36 ℃</p><p>　　由于兩流體溫差不大于50℃，故選用固定管板式列管換熱器。</p><p>　　計算熱負荷Q.按管內(nèi)釜殘液計算，即 </p><p>　　若忽略換熱器的熱損失，冷卻水的用量可由

55、熱平衡求得，即</p><p>　　2.3、計算平均溫差，并確定殼程數(shù)。</p><p><b>　　逆流溫差 </b></p><p><b>　　式中：℃ ,℃</b></p><p><b>　　求得℃</b></p><p><b>

56、　　R=</b></p><p><b>　　P=</b></p><p>　　查圖2-13(a)得平均傳熱溫差校正系數(shù)為0.82，則</p><p><b>　　℃</b></p><p>　　又因平均傳熱溫差校正系數(shù) .故可選用單殼程的列管換熱器。</p><p&

57、gt;　　初選換熱器規(guī)格。根據(jù)管內(nèi)為有機的液體，管外為水，值范圍為280—850 W/(m2℃)</p><p>　　初選 W/(m2℃)</p><p>　　故初選固定板式換熱器G-600-100-222-4，其規(guī)格尺寸如下:</p><p>　　殼徑D 600 mm </p><p>　　公稱面積S100 m

58、2 </p><p>　　管程數(shù)Np 4</p><p>　　管數(shù)n 222 </p><p>　　管長L 6 m</p><p>　　管子直徑 Φ25×2.0 mm(不銹鋼管)</p><

59、p>　　管子排列方法 正三角形</p><p><b>　　換熱器實際傳熱面積</b></p><p>　　S0=n∏d0(l-0.1) = 222×3.14×0.025×5.9=102.8m2</p><p>　　換熱器要求的總傳熱系數(shù)為</p><p><

60、b>　　W/(m2℃)</b></p><p><b>　　3、核算總傳熱系數(shù)</b></p><p>　　3.1、核算管程傳熱系數(shù)，因為</p><p><b>　　管程流通面積 </b></p><p><b>　　管內(nèi)流速 </b></p&g

61、t;<p><b>　　所以 </b></p><p>　　3.2、計算殼程對流傳熱系數(shù)</p><p>　　換熱器中心附近管排中流體截面積為：</p><p>　　—折流擋板間距，取300mm</p><p>　　—管中心距，對Φ25×2.0 mm，t=32mm.</p>&l

62、t;p><b>　　因為,所以</b></p><p><b>　　由正三角形排列，得</b></p><p><b>　　de= ==</b></p><p><b>　　=</b></p><p>　　因為在范圍內(nèi)，故可用下式計算</p&g

63、t;<p><b>　　= = </b></p><p>　　由于液體被加熱，取=，所以</p><p><b>　　W/(m2℃)</b></p><p>　　3.3、確定污垢熱阻。</p><p>　　m2℃/W.(有機液體)</p><p>　　m2℃/

64、W. （井水）</p><p><b>　　3.4、總傳熱系數(shù)</b></p><p><b>　　=</b></p><p>　　因釜殘夜具有腐蝕性，管子材料選用不銹鋼。取其導(dǎo)熱系數(shù)λw=W/(m2℃)</p><p><b>　　所以</b></p><

65、;p><b>　　=</b></p><p><b>　　==</b></p><p>　　選用該換熱器時，要求過程總傳熱系數(shù)為648 W/(m2℃)，在傳熱任務(wù)所規(guī)定的條件下。計算出 W/(m2℃),所選擇的換熱器安全系數(shù)為：</p><p><b>　?。?％.</b></p>

66、<p>　　故選擇的換熱器是符合要求的。</p><p><b>　　計算壓強降。</b></p><p>　　4.1、計算管程壓強降。</p><p><b>　　=（）</b></p><p>　　前已算出:， (湍流)。</p><p>　　取不銹鋼管壁粗糙

67、度為0.1mm,</p><p>　　則，由摩擦系數(shù)圖查得。所以</p><p><b>　　==Pa</b></p><p><b>　　Pa</b></p><p>　　對于Φ25×2.0 mm的管子。</p><p>　　所以 Pa<50KPa</

68、p><p>　　4.2、計算殼程壓強降。</p><p><b>　　其中</b></p><p>　　管子為正三角形排列，取</p><p><b>　　折流板間距</b></p><p><b>　　折流板數(shù)</b></p><p&g

69、t;<b>　　m2</b></p><p><b>　　>500 </b></p><p><b>　　所以Pa</b></p><p>　　以上計算可知，該換熱器管程與殼程的壓強降均滿足題設(shè)要求，故所選換熱器合適。</p><p>　　固定管板式條件工藝圖</p

70、><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)生獨立工作能力的重要作用。</p><p>　　在換熱器的設(shè)計過程中,我感覺我的理論運用于實際的能力得到了提升，主要有以下幾點： </p><p>　　(1)掌

71、握了查閱資料，選用公式和搜集數(shù)據(jù)(包括從已發(fā)表的文獻中和從生產(chǎn)現(xiàn)場中搜集)的能力；</p><p>　　(2)樹立了既考慮技術(shù)上的先進性與可行性，又考慮經(jīng)濟上的合理性，并注意到操作時的勞動條件和環(huán)境保護的正確設(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><p>　　(3)培養(yǎng)了迅速準(zhǔn)確的進行工程計算的能力；</p><p>　　(4)學(xué)會了用

72、簡潔的文字，清晰的圖表來表達自己設(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，這主要是因為釜殘液的出口溫度增高，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)濟投入，設(shè)計參數(shù)的選擇十分重要.</p><p>&