辽宁石油化工大学换热器设计.doc

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1、一、任务书（1）、设计任务：选一台适当型号的列管式换热器，完成用冷却水冷却从反应器出来的循环使用的有机液的任务（2）、设计任务及操作条件：表1冷却水有机液处理量kg/h20040密度kg/m31000950比热kJ/kg.℃4.1872.261导热系数W/m.℃0.6210.172粘度mPa.s10.742换热器入口温度℃2565换热器出口温度℃4050污垢热阻m2.℃/W2×10-41.6×10-4允许压强降kPa≯30≯30（3）．设计项目：选择适宜的列管式换热器，并进行核算（4）．设计要求：

2、通过计算，并分析比较方案，确定（1）管程流体和壳程流体分别是那种流体（2）计算相应参数（3）换热器的适宜型号，台数，组合方式（串联或并联）二、计算因为任务要两流体均不发生相变的传热过程，因为水的传热系数一般较大，且易结垢，另外，被冷却的有机液可利用外壳向外散热，增强冷却效果，因此暂定为冷却水走管程，有机液走壳程。设计参数确定物性参数有机液的定性温度：    密度         ρ0＝950kg/m3定压比热容   Cp0＝2.261kJ/kg℃热导率       λ0＝0.172W/m℃粘导热系

3、数      μ0＝0.742mPa﹒s水的定性温度：密度         ρi＝1000kg/m3 定压比热容   Cpi＝4.187kJ/kg℃导热系数      λi＝0.621W/m℃粘度        μi＝1mPa﹒s方案一（1）试算和初选换热器的规格①计算热负荷和有机液处理量：②计算两流体的平均温差。按照单壳程、多管程计算。并流时平均温度差为而P=R=查单壳程换热器对数平均温度差校正系数表查得校正系数=0.94℃①初选换热器的规格。根据两流体的情况，假设K=700W/（m2﹒℃）㎡由

4、于，因此不需要考虑热补偿。由此可选定换热器系列标准（教材附录）选定G450Ⅳ-1.0-26.3换热器。有关参数见表2。表2项目数据项目数据壳径/mm450管子尺寸/mm¢19×2公称压力/MPa1.0管长/m3公称面积/㎡25.3管子总数146管程数4管子排列方法正方形斜转45°实际传热面积㎡若选用该型号的换热器，则要求过程的总传热系数为(2)核算压力降①管程压力降其中，，,1.5。管程流通截面积（湍流）设管壁粗糙度，，由Moody图可得，所以②壳程压力降其中，=1.15，=1当管子正方形斜转45

5、°排列时，F=0.4取折流挡板间距h=0.15m壳程流通面积所以通过计算验证表明，管程和壳程压力降均能满足任务要求。（3）核算总传热系数①管程对流传热系数（湍流）②壳程对流传热系数=0.36ReoPr()取换热器列管的中心距t=1.25×19=23.75≈24mm流体通过管间最大截面积A=壳程中的有机溶剂被冷却取()=0.95所以=0.36RPr()=③污垢热阻Rso=1.6×10-4m2.℃/WRsi=2×10-4m2﹒℃/W④总传热系数管壁热阻忽略时，总传热系数为===826W/(㎡﹒℃)由前

6、面的计算可知，选用该型号换热器时要求过程的总传热系数为，在规定的流动条件下，计算出的为826W/(㎡﹒℃)，此时有所以初选的换热器是合适的。方案二、⑴试算和初选换热器的规格①计算热负荷和有机液处理量：②计算两流体的平均温差。按照单壳程、多管程计算。逆流流时平均温度差为热流体T50℃→65℃冷流体t25℃←40℃25℃25℃=25℃而P=R=查单壳程换热器对数平均温度差校正系数表查得校正系数=0.94℃⑵初选换热器的规格。根据两流体的情况。假设K=530W/（m2﹒℃）㎡由于，因此不需要考虑热补偿。

7、由此可选定换热器系列标准（教材附录）选定G400Ⅳ-1.0-26.3型换热器。有关参数见附表3。表3项目数据项目数据壳径/mm400管子尺寸/mm¢25×2公称压力/MPa1.0管长/m4.5公称面积/㎡26.3管子总数76管程数4管子排列方法正方形实际传热面积㎡若选用该型号的换热器，则要求过程的总传热系数为(2)核算压力降①管程压力降其中，，,1.5。管程流通截面积（湍流）设管壁粗糙度，，由Moody图可得，所以②壳程压力降其中，=1.15，=1当管子正方形排列时，F=0.3取折流挡板间距h=0

8、.3m壳程流通面积所以通过计算验证表明，管程和壳程压力降均能满足任务要求。（3）核算总传热系数①管程对流传热系数（湍流）②壳程对流传热系数=0.36ReoPr()取换热器列管的中心距t=1.25×25=31.25≈32mm流体通过管间最大截面积A=壳程中的有机溶剂被冷却取()=0.95.所以=0.36RPr()=③污垢热阻Rso=1.6×10-4m2.℃/WRsi=2×10-4m2﹒℃/W①总传热系数管壁热阻忽略时，总传热系数为===673W/(㎡﹒℃)由前面的计算可知，选用该型号