列管式换热器的设计及其选用

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1、食品工程原理课程设计列管式换热器设计及其选用姓名：所属学院：专业：班级：指导老师：日期：第-11-页共12页绪论换热器作为化工、石油、食品及其他许多工业部门的通用设备，在生产中占有重要地位。由于生产规模、物料的性质、传热的要求等各不相同，故换热器的类型也是多种多样。按用途它可分为加热器、冷却器、冷凝器、蒸发器和再沸器等。根据冷、热流体热量交换的原理和方式可分为三大类：混合式、蓄热式、间壁式。工业上最常见的换热器是间壁式换热器。根据结构特点，间壁式换热器可以分为管壳式换热器和紧凑式换热器。紧凑式换热器主要包括螺旋板式换热器、板式换热器等。管壳式换热器包括了广

2、泛使用的列管式换热器以及夹套式、套管式、蛇管式等类型的换热器。其中，列管式换热器作为一种标准换热设备，也是最典型的间壁式换热器，，在许多工业部门被大量采用。由于它是把管子按一定方式固定在管板上，而管板则安装在壳体内。因此，这种换热器也称为管壳式换热器。它主要由壳体、管束、管板、折流挡板和封头等组成。一种流体在管内流动，其行程称为管程；另一种流体在管外流动，其行程称为壳程，管束的壁面即为传热面，同时为提高壳程流体流速，往往在壳体内安装一定数目与管束相互垂直的折流挡板。折流挡板不仅可防止流体短路、增加流体流速，还迫使流体按规定路径多次错流通过管束，使湍流程度大

3、为增加。列管式换热器的主要优点是单位体积所具有的传热面积大，传热效果好，结构坚固，可选用的结构材料范围宽广，操作弹性大，因此在高温、高压和大型装置上多采用列管式换热器，从而使得它在各种换热设备中占据主导作用，并在换热器不断发展中得以继续存在下来。列管式换热器中，由于两流体的温度不同，使管束和壳体的温度也不相同，因此它们的热膨胀程度也有差别。若两流体温差较大（50℃以上）时，就可能由于热应力而引起设备的变形，甚至弯曲或破裂，因此在不同设备不同条件下选择换热器时，必须考虑这种热膨胀的影响。第-11-页共12页目录绪论-1-目录-1-第一章设计任务和设计条件-3

4、-第二章确定设计方案-3-2.1列管式换热器分类-3-2.2选择换热器的类型-5-2.3管程安排-5-第三章确定物性数据-6-第四章估算传热面积-6-4.1热流量-6-4.2平均传热温差-6-4.3传热面积-7-4.4冷却水用量-7-第五章工艺结构尺寸-7-5.1管径和管内流速-7-5.2管程数和传热管数-7-5.3平均传热温差校正及壳程数-7-5.4传热管排列和分程方法-8-5.5其他附件-9-5.6接管-9-第六章换热器核算-10-换热器主要结构尺寸和计算结果:-10-结论-11-参考文献：-11-第-11-页共12页第一章设计任务和设计条件某生产过程

5、的流程如图所示。反应器的混合气体经与进料物流换热后，用循环冷却水将其从110℃进一步冷却至60℃之后，进入吸收塔吸收其中的可溶性组分。已知混合气体的流量为227301，压力为6.9，循环冷却水的压力为0.4，循环水的入口温度为29℃，出口的温度为39℃，试设计一列管式换热器，完成生产任务。物性特征：混合气体在35℃下的有关物性数据如下（来自生产中的实测值）密度定压比热容℃）热导率粘度循环水在34℃下的物性数据：密度定压比热容℃）热导率K粘度第二章设计方案2.1列管式换热器的分类根据列管式换热器的结构特点，主要分为以下四种。以下根据本次的设计要求，介绍几种常

6、见的列管式换热器。1．固定管板式换热器这类换热器如图1-1所示。固定管办事换热器的两端和壳体连为一体，管子则固定于管板上，它的结余构简单；在相同的壳体直径内，排管最多，比较紧凑；由于这种结构式壳测清洗困难，所以壳程宜用于不易结垢和清洁的流体。当管束和壳体之间的温差太大而产生不同的热膨胀时，用使用管子于管板的接口脱开，从而发生介质的泄漏。第-11-页共12页2.U型管换热器U型管换热器结构特点是只有一块管板，换热管为U型，管子的两端固定在同一块管板上，其管程至少为两程。管束可以自由伸缩，当壳体与U型环热管由温差时，不会产生温差应力。U型管式换热器的优点是结构

7、简单，只有一块管板，密封面少，运行可靠；管束可以抽出，管间清洗方便。其缺点是管内清洗困难；哟由于管子需要一定的弯曲半径，故管板的利用率较低；管束最内程管间距大，壳程易短路；内程管子坏了不能更换，因而报废率较高。此外，其造价比管定管板式高10%左右。3.浮头式换热器浮头式换热器的结构如下图1-3所示。其结构特点是两端管板之一不与外科固定连接，可在壳体内沿轴向自由伸缩，该端称为浮头。浮头式换热器的优点是党环热管与壳体间有温差存在，壳体或环热管膨胀时，互不约束，不会产生温差应力；管束可以从壳体内抽搐，便与管内管间的清洗。其缺点是结构较复杂，用材量大，造价高；浮头

8、盖与浮动管板间若密封不严，易发生泄漏，造成两种介质的混合。第-11