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1、水蒸气加热苯列管式换热器的设计（6）一、工艺条件用150 KPa的饱和水蒸气将20 的苯加热到75 ，苯的质量流量为30、35、40、45吨/小时，试设计一列管式换热器，要求其管程压降小于70 kPa。二、设计内容1、合理的参数选择和结构设计；2、工艺计算，包括传热计算和压降计算等；3、主要设备工艺尺寸设计。三、设计成果设计说明书一份。A.设计方案简介 我生产的主要工艺流程是苯进入换热器，饱和水蒸气走壳程，冷却剂苯走管程冷却饱和水蒸气。 B.列管式换热器的设计 （一）.设计任务和操作条件; 需要用150KPa的饱和水蒸气将常压下20的苯加热到75，苯的质量流量为45吨/h。试设计一列管式换热器
2、,要求换流器的管程压降小于30KPa，设计完成上述任务的列管式换热器。 （二）.确定设计方案; 1. 选择换热器类型 两流体温度变化情况,热流体进口温度为111,出口温度为111,冷流体进口温度为20,出口温度为75.该换热器用水蒸气加热,两流体的温差不是很大,故采用固定管板式换热器. 2.由于水蒸气,易于排除冷凝液,故安排走管间(壳程),根据黏度等性质,苯安排走管内(管程). 3.确定物性系数 a.定性温度可取流体进出口温度平均值; 壳程流体(苯)的定性温度: 47.5 管程流体(饱和水蒸气)的定性温度:t=111 b.根据定性温度查得管.壳程流体的物性数据; 苯在47.5下的有关物性参数如
3、下： 密度 1856.11kg/m3 定压比热容 Cp11.763kJ/kg 热导率 10.1407W/m?0C 粘度 10.4412mPa?s 饱和水蒸气在111下的物性参数如下： 密度 2951.01kg/m3 定压比热容 Cp24.234kJ/kg 热导率 20.6851W/m?0C 粘度 20.259mPa?s (三). 估算传热面积; 1.计算热负荷（忽略热损失） 2. 饱和水蒸气用量（忽略热损失） 3. 传热平均温度差 先按逆流计算: 饱和水蒸气 : 111 111 苯: 75 2036 91 由于T1/T2500 所以： 流体流过折流板缺口的阻力： 计算结果表明，管程和壳程的压力
4、降均能满足设计要求。 (七) .换热器的功能参数明细; 换热器的功能参数 传热面积 49.43? 工艺参数 管程 壳程 物料名称 苯 饱和水蒸气 操作压力 150kpa 150kpa 操作温度 47.5 111 金属转子流量计 45000kg/h 1954.1kg/h 流体密度 856.11kg/m3 951.01kg/m3 流速 0.73m/s 0.063m/s 管口表 符号 尺寸 用途 连接型式 a 170mm 管程接管 焊接 b 15mm 壳程接管 焊接 c 16mm 拉杆 焊接 传热量 1210000W 总传热系数 447.3W/?K 管程阻力降 10981pa 壳程阻力降 465.3
5、pa 管程数 2程 拉杆数 6根 推荐使用材料 碳素钢 管子规格 25mm2.5mm 管数 128根 管长 5m 离间距 32mm 横过中心线管数 13根 排列方式 正三角形 折流板型式 弓形 折流板间距 135mm 切口高度 112.5mm 壳体内径 450mm 保温层厚度 折流板数 38根 (八). 设计评述; 从设计结果可看出，若要保持总传热系数，温度越大、换热管数越多，折流板数越多、壳径越大，这主要是因为苯的出口温度增高，总的传热温差下降，所以换热面积要增大，才能保证Q和K.因此，换热器尺寸增大，金属材料消耗量相应增大.通过这个设计，我们可以知道，为提高传热效率，降低经济投入，设计参数
6、的选择十分重要. 本文提出的换热器的设计，在工艺设计上考虑了传热系数、管壳程压降等对换热器设计的影响，同时在机械设计上进行了部分筒化计算.虽然所列公式繁多，但运用计算机编程计算，将简便易行，能满足设计要求; (九) 附录; 1. 附录表一 ：压降P; 2. 附录表二：液体在换热器中的流速（在废旧钢筋调直机中）; 换热器操作允许压降 换热器操作压力 允许压降 105 (表压) 5104 Pa 液体流量计黏度Ns/k.? 最大流速m/s 1500 0.6 1000500 0.75 500100 1.1 10053 1.5 351 1.8 1 2.4 3. 管道的一般排列式： 4.折流板的选择; (
7、十) 参考文献; 1 王国盛. 化工原理课程过程设计 大连理工大学出版社; 2 王志魁. 化工原理 化学工业出版社; 3 姚育英,陈常贵,柴诚敬. 化工原理学习指南 天津大学出版社; 4 曹玉璋. 传热学 北京航空航天大学出版社; 能源是当前人类面临的重要问题之一，能源开发及转换利用已成为各国的重要课题，而换热器是能源利用过程中必不可少的设备，几乎一切工业领域都要使用，化工、冶金、动力、交通、航空与航天等部门应用尤为广泛。近几年由于新技术发展和新能源开发利用，各种类型的换热器越来越受到工业界的重视，而换热器又是节能措施中较为关键的设备，因此，无论是从工业的发展，还是从能源的有效利用，换热器的合
8、理设计、制造、选型和运行都具有非常重要的意义。l 换热器的功能和分类换热器又称热交换器，是进行热量交换的设备的统称。换热器广泛的应用于炼油、轻工、制药、食品加工、动力以及原子能等工业部门中。在化学工业与石油炼制工业中所用的换热器的投资大约占设备总投资的30%。换热器在现代石油炼制厂中占全部工艺设备的40%左右。在海水淡化工业生产中，全部工艺装置几乎都是由换热器组成的。随着石油化工的行业的迅速发展，各种高效的换热器不断出现。11 直接传热式换热器。一种不需传热壁面，由冷流体与热流体直接接触进行换热的操作过程的换热器，此类换热器常用于工业生产中。12 间壁传热式换热器。冷、热流体通过管子、板等壁面
9、进行热量交换的传热操作过程的换热器，是最普通的也最常用的换热器，冷、热流体都是流体，可以是空气、烟气、蒸汽、水。这是本文重点进行讨论的换热器类型。1、3 蓄热式换热器。系间歇传热，在废热再生器中是切实可行有效的回收废热的方式，常被用于回收燃烧气体的废热以及蒸汽等用量不均时作为调节手段2 几种换热器的特点及使用 在实际设计选型中，往往是已知高温流体与低温流体的两侧进出口温度，在做工艺设计选型时，需要考虑的是有尽可能小的换热面积下，有尽可能大的换热速率，以及较低的设备造价及施工费。. 论文目录 l 换热器的功能和分类2 几种换热器的特点及使用 3 热管式换热器4 结束语 参考文献 参考文献：1朱声石高电压电网继电保护原理与技术LM北京：中国电力出版社，19952葛耀中新型继电保护原理与故障测距原理与技术LM西安：西安交大出版社，19963 罗森诺W H传热学应用手册(上)M北京：科学出版社，1992.3-6 4 陈维汉换热器两侧表面最佳匹配的一般化推导J华中理工大学学报，1999，27(增刊)：35375 陈维汉，孙毅传热过程损失率方程及参数优化J华中理工大学学报，1996，24(增刊)：9195 简单介绍 摘 要 针对几种间壁传热换热器的特点及使用情况作以阐述，以供在换热器设计选型作比较。