1、 讲解人：孙锦龙组员：付雅婷、闫华颖、罗冰、尤涛、韩民泽、拜颖琪换热器知识换热器知识1设计计算设计计算2核算过程核算过程3总结分析总结分析4类型类型特点特点管壳式列管式固定管板式刚性结构用于管壳温差较小的情况（一般50），管间不能清洗带膨胀节有一定的温度补偿能力，壳程只能承受低压力浮头式管内外均能承受高压，可用于高温高压场合U型管式管内外均能承受高压，管内清洗及检修困难填料函式外填料函管间容易泄露，不宜处理易挥发、易爆炸及压力较高的介质内填料函密封性能差，只能用于压差较小的场合釜式壳体上部有个蒸发空间用于再沸、蒸煮双套管式结构比较复杂，主要用于高温高压场合和固定床反应器中套管式能逆流操作，用于
2、传热面积较小的冷却器、冷凝器或预热器螺旋管式沉浸式用于管内流体的冷却、冷凝或管外流体的加热喷淋式只用于管内流体的冷却或冷凝固定管板式换热器操作条件：苯和甲苯：由饱和蒸汽冷凝 冷却介质：水，入口温度25，出口温度35 允许压强降：不大于40KPa 每年按330天计，每天24小时连续运作处理能力：3.5万吨/年 设备型式：管壳式换热器 由苯和甲苯二组分气液相图，查得热流体进出口温度分别为85和831 1、流体流径的确定、流体流径的确定 由于饱和蒸气宜走管间，易结垢流体宜走管内，故选择苯和甲苯蒸气走管间，冷却水走管内。2 2、初选换热器型号、初选换热器型号2.1定性温度定性温度苯和甲苯：Tm=(85
3、+83)/2=84冷却水：tm=(25+35)/2=302.2由定性温度，查出各物性参数如下：由定性温度，查出各物性参数如下：2.32.3计算计算热负荷热负荷Q冷却水流量1212lnmttttt 2.4.2.4.计算平均温度差计算平均温度差 暂按单壳程、多管程计算，逆流时，平均温差为：壳径D/mm450管子尺寸/mm25mm2.5mm公称压强/MPa2.5管长/m2公称面积/m218.8管子总数126管程数2管子排列方式 正三角形3 3、核算压强降、核算压强降管程流通面积1.146590008015.07.99559.002.0ReiiudismAWuihi/59.0020.07.995360
4、0422003600222020.0212602.0414.34mnndAipi，所以关系图中查得：中由化工原理第一章设管壁粗糙度036.0e,005.0201.0,1.0RdmmiPaudLpii9.623259.07.99502.02036.02212Paupi9.519259.07.995323222kPaPaNNFpppspti4064.3202144.1)9.5199.623()(21则 故管程压强降能满足题设要求。3.2壳壳程压强降程压强降 ssoNFppp)(21 管子为正三角形排列，压力降校正因数F=0.5131261.11.1nnc 采用圆缺型挡板，取圆缺型挡板切去弓形高度为
5、壳体内径的25%，则切去的弓形高度约取 ，取折流挡板间距h=0.15m。13115.021hLNB?壳程流通面积为20188.0)025.01345.0(15.0)(mdnDhAoco2)1(,1,10.121oBcossuNnFfpNF?smAWuoco/08.00188.08.81436002.441936009.529010308.08.81408.0025.0R3eooudo71.09.52900.5Re0.5228.0228.0ofo所以：PauNnFfpoBco5.168208.08.814)113(1371.05.02)1(212PauDhNpoB96208.08.814)45.
6、015.025.3(132)25.3(222kPaPaNFpppsso40291110.1)965.168()(21 故壳程压强降能满足题设的要求4 4、核算总传热系数及传热面积、核算总传热系数及传热面积4.1管程管程对流传热系数对流传热系数 100001.14659Rei4.5618.00008015.010174.4Pr3pcCi所以)2/(30034.51.1465902.0618.0023.0PrR023.04.08.0e4.08.0CmWdaiiii?4.2壳程壳程对流传热系数对流传热系数 14.0e)(PrR36.03155.0woeooda 取换热器列管的中心距 。则流体通过管间
7、最大截面积为 mmdto322525.125.120148.0)032.0025.01(45.015.0)1(mtdhDAosmAWuco/10.00148.08.81436002.44193600对于圆缺形折流板，可采用克恩公式mddtdooe020.0025.014.3)025.0414.3032.023(4)423(42222529110308.08.81410.0020.0R3eoeudo67.41253.010308.0109.1Pr33pcCi壳程中热流体为气体，取 ，所以0.1)(14.0w)2/(3920.167.45291020.01253.036.0)(PrR36.0315
8、5.014.0e3155.0CmWdawoeoo?正三角形排列时，当量直径为：4.3污垢热阻污垢热阻 管内、外侧污垢热阻分别取为mCmRmCmRsosi/000172.0,/000344.022?4.4核算核算总传热系数总传热系数mdddddiim022.002.0025.0ln02.0025.0ln00)2/(5753921000172.0022.045025.00025.002.0025.0000344.002.03003025.0111000CmWRdbdddRddKsomoisiii?所以：由前面的计算可知，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
9、，安全系数为)2/(9.493CmW?)2/(575CmW?oK16.09.4939.493575 符合要求，故所选的换热器是合适的。4.5核算传热面积核算传热面积 所需的传热面积为214.168.52575490000mtmKQAo换热器的面积裕度为71.114.1679.18AA?即实际传热面积比计算面积大17%，符合生产要求。设备设备结构参数结构参数型式型式固定管板式（带膨胀节）固定管板式（带膨胀节）壳程数壳程数1 1壳体内径壳体内径/mm450450台数台数1 1管径管径/mm252.5管心距管心距/mm3232管长管长/mm20002000管子排列管子排列正三角形正三角形管子总数管子
10、总数/根根126126折流板数折流板数/个个1313实际传热面积实际传热面积/m2 218.818.8折流板间距折流板间距/mm150150管程数管程数2 2材质材质碳钢碳钢主要计算结果主要计算结果管程管程壳程壳程流速流速/(m/s)0.590.590.080.08对流传热系数对流传热系数/W/(m2 2C)30033003392392污垢热阻污垢热阻/(m2 2C/W)3.443.4410-41.721.7210-4阻力阻力/Pa3202.643202.64291291热流量热流量/W490000490000传热温差传热温差/C52.852.8总传热系数总传热系数W/(mC)575575面积
11、裕度面积裕度/%1.171.17安全系数安全系数16%5 5、换热器主要结构尺寸和计算结果换热器主要结构尺寸和计算结果 在设计过程中需要我们自己做出决策，即自己确定方案，选择工艺参数和条件，查取资料，进行过程和设备计算，并要对自己的选择做出论证和核算，经过反复的分析比较，择优选择最理想的方案和最合理的设计。所以这对培养我们独立工作的能力有很大帮助。在“列管换热器的工艺设计和选用”的设计过程中，感觉到理论和实践能力都有一定的提升。主要有以下几点：（1）查找资料，选用公式和收集数据的能力。设计任务数给出后，有许多数据需要由我们自己取收集，有些物性参数要查去或估算，计算公式也要求我们自己选择，这就要求我们运用各方面的知识，通过详细全面的考虑才能选定。（2）准确、迅速地进行工程计算的能力。设计计算是一个反复试算的过程，计算工作量大，这就要求我们需要有准确迅速的能力。（3）综合分析问题的能力。课程设计不仅要求计算正确，还要求从各方面考虑各种因素，分析设计方案的可行性、合理性、从总体上得到最佳结果。换热器的实际换热面积要比计算的面积大，那出来的流体温度可能要比要求的低，这会有影响吗如果换热管和折流档板之间有空隙，流体流动会使档板上的孔越来越大，这样流体流动会变得非常复杂，如果没有的话，换热管膨胀时，会不会对折流板造成变形？谢谢大家！
