化工原理列管式冷却器的设计

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1、化工原理课程设计题目：列管式换热器的设计系别：化学与化工系班级：10化本学号：姓名：组别：第六组（日期：2012年7月12日任务书一、设计题目：列管式冷却器设计二、设计任务1、处理能力：t/年煤油2、设备型号：列管式换热器3、操作条件：被冷却液:入口温度80℃，出口温度30℃冷却介质：自来水，入口温度20℃，出口温度不大于50℃允许压降：不大于105Pa每年按330天计三、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、横算结果等）4、编写设计任务书5、进行设备结构图的绘制（设备技术要求、主要参数、接管表、部

2、件明细表、标题栏。）目录一、设计方案5⒈换热器的选择52．流动空间及流速的确定5二、物性数据5三、计算总传热系数：61.热流量62.平均传热温差63.冷却水用量64.总传热系数K6四、计算换热面积7五、工艺结构尺寸71.管径和管内流速72.管程数和传热管数73.平均传热温差校正及壳程数84.传热管排列和分程方法85.壳体内径86.折流板87.接管8六、换热器核算91.热量核算92.热量重新核算103.换热器内流体的流动阻力114.换热器主要结构尺寸和计算结果13七、设计的评述14八、参考文献14一、设计方案1换热器类型的选择在本次设计任务中，两流体温度变化情况：

3、热流体进口温度80℃，出口温度30℃；冷流体(自来水)进口温度20℃，出口温度不大于50℃。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式换热器。2、流动空间及流速的确定在固定管板式式换热器中，对于流体流径的选择一般可以考虑以下几点：(1) 不洁净和易结垢的流体宜走管内，以便于清洗管子。(2) 腐蚀性的流体宜走管内，以免壳体和管子同时受腐蚀，而且管子也便于清洗和检修。(3) 压强高的流体宜走管内，以免壳体受压。(4) 饱和蒸气宜走管间，以便于及时排除冷凝液，且蒸气

4、较洁净，冷凝传热系数与流速关系不大。(5) 被冷却的流体宜走管间，可利用外壳向外的散热作用，以增强冷却效果。(6) 需要提高流速以增大其对流传热系数的流体宜走管内，因管程流通面积常小于壳程，且可采用多管程以增大流速。(7) 粘度大的液体或流量较小的流体，宜走管间，因流体在有折流挡板的壳程流动时，由于流速和流向的不断改变，在低Re(Re>100)下即可达到湍流，以提高对流传热系数。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，煤油走壳程。选用ф25×2.5的碳钢管，管内流速取ui=0.5m/ｓ。二、确定物性数据两流体在定性温度下的物性数据如下表物性流体

5、定性温度℃密度kg/m3粘度mPa·s比热容kJ/(kg·℃)导热系数W/(m·℃)某冷却液908250.7152.220.14冷却水359940.7284.1740.626三、计算总传热系数（一）计算热负荷（热流量）按管间某冷却液计算，即（二）冷却用水量忽略热损失，则水的用量为（三）计算逆流平均温度差逆流温差（四）总传热系数K1.管程给热系数，故采用下式计算2.壳程给热系数假设壳程给热系数3.污垢热阻4.管壁的导热系数碳钢的导热系数。5.总传热系数四、估算传热面积考虑15%的面积裕度，五、工艺结构尺寸1.管径和管内流速选用的碳钢换热管，管内流速2.管程数和传热

6、管数根据传热管内径和流速确定单程传热管数（根）按单管程计算所需换热管的长度按单管程设计，传热管过长，现取传热管长，则该换热器的管程数为（管程）传热管的总根数（根）3.平均传热温差校正及壳程数按单壳程双管程结构，查单壳程图，因在图上难以读取，因而相应以代替R，PR代替P，查同一图线得。于是。单壳程双管程属于1-2折流，现用1-2折流的公式计算平均温度差℃现对上述查图方法进行说明。对于1-2折流有：令，，则，。将R、P以代入上式得显然，用对作图应为同一图线。本设计取有效对数平均温度差为℃。4.传热管排列和分程方法采用组合排列，即每层内按正三角形排列，隔板两侧按正方形

7、排列。取管心距，则横过管束中心线的管数（根）5.壳体内径采用多管程结构，取管板利用率，则壳体内径圆整取。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，取。取折流板间距为，则，取。折流板数（块）折流板圆缺水平面安装。7.接管壳程流体（某冷却液）进出口接管：取接管内某液体流速为1.0m/s，则接管内径取标准管径为100mm。管程流体（自来水）进出口接管，取接管内自来水的流速为1.5m/s，则接管内径（取标准管径为200mm）六、换热器核算（一）热量核算1.壳程对流给热系数对于圆缺形折流板，可采用克恩公式当量直径由正三角形排列得

8、壳程流通截面积壳程流体流