行業(yè)資料40t600換熱器設(shè)計(jì)20363

1、列管式換熱器的設(shè)計(jì)一、設(shè)計(jì)任務(wù)擬用200Kpa的飽和水蒸氣將常壓下20的苯加熱到80，苯的質(zhì)量流量為40噸小時(shí)，試設(shè)計(jì)一列管式換熱器。（已知倉庫中現(xiàn)有25，長6m的碳鋼鋼管）二、設(shè)計(jì)步驟（一）、確定苯（下標(biāo)2表示）的定性溫度，苯及水蒸汽的物性數(shù)據(jù)1、苯的定性溫度和物性數(shù)據(jù)進(jìn)口溫度 t120 ， 出口溫度 t280定性溫度 物性數(shù)據(jù) 879 kg/m3 （20的數(shù)值，基礎(chǔ)化工P335） CP21.813 kJ/kgK210-4 NS/m22=10-4 kW/mK2、水蒸汽（下標(biāo)1表示）的物性數(shù)據(jù)定性溫度蒸汽壓力200Kpa下的沸點(diǎn)為Ts物性數(shù)據(jù)1.1273 kg/m32206.4 kJ/kg同溫

2、度下的水的物性943.1 kg/m30.6856 W/m10-5 PaS(二)、換熱器的類型及流體走向根據(jù)已知條件，擬采用固定板式換熱器。、此類換熱器結(jié)構(gòu)簡單緊湊，造價(jià)低廉。、飽和水蒸氣的值與流速關(guān)系較小，而且水蒸汽較清潔走殼程，有利于排出冷凝液，故水蒸汽走殼層，苯走管程。、水蒸汽走殼層，同時(shí)流體壓力不大，殼壁、管壁溫差較?。ㄋ羝闹岛艽笫箽す軠囟缺容^接近），不需要進(jìn)行熱補(bǔ)償，故選用臥式固定板式換熱器，因水蒸汽給熱系數(shù)較大，不需要加折流擋板。（三）、工藝計(jì)算、熱負(fù)荷即傳熱速率Q（單位時(shí)間內(nèi)傳遞的熱量） kW2、平均溫度差由于水蒸汽側(cè)的溫度不變，因此可以把兩流體的平均溫度差看作是逆流來計(jì)算3、

3、初選K值，并估算傳熱面積A初根據(jù)條件K值的選擇范圍在5801160 W/m2故K初630 W/m2 m2選用安全系數(shù)A初A29.4933.91 m2（四）、換熱器尺寸的初步確定1、確定管程結(jié)構(gòu)尺寸（1）管子規(guī)格庫存25，L的光滑碳鋼鋼管取管內(nèi)苯的流速為u2=0.55 m/s 苯系易燃易爆物，一般流速低于1 m/s（2）初步設(shè)計(jì)總管數(shù) 圓整為144根n”=169根三角排列管數(shù)，3a2+3a+1，此處a7；（3）校核流速、確定管程 m/s管程 ，取2管程（4）管間距及排列方式管間距t（1.251.3）d000.025采用緊湊的三角型排列， 層數(shù)a7，弓形不排管，共169根管子（NT169）最外層六

4、角形對角線上管數(shù) NTb2a+115根 采用脹管法排列（因流體壓力不變，脹管法制造方便）2、殼程設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)殼體內(nèi)徑 Dt（NTb1）+ 2 bt 管間距NTb 最外層六角形對角線上管數(shù)b 六角形最外層管中心到殼體內(nèi)壁距離，一般取b（11.5）d0此處取b00.025故 Dt（NTb1）+ 2 b（151）20.0325殼體內(nèi)徑標(biāo)準(zhǔn)圓整到60010mm，內(nèi)徑D580mm中心拉桿n38根 直徑12mm 基礎(chǔ)化學(xué)工程雙管程隔板少排NTb15根，共少排15823根管子實(shí)際管數(shù)nNTNTbn316923146根，每程73根排列管實(shí)際流速 m/s與初假設(shè)苯的流速u2=/s相近，可行。3、換熱器長徑比 符合要

5、求（）（五）、校核計(jì)算1、校核總傳熱系數(shù)K值（1）管內(nèi)對流傳熱系數(shù)2 W/m2（2）管外對流傳熱系數(shù)1式中：n為水平管束垂直列上的管數(shù)，n7；假設(shè)管外壁溫TW，則3 W/m2（3）污垢熱阻及管壁熱阻苯側(cè)污垢熱阻RS210-4 m2/ W水蒸汽側(cè)污垢熱阻可以忽略不計(jì)，因?yàn)閷儆谡羝淠绞?，污垢熱阻相對比較小碳鋼鋼管的導(dǎo)熱系數(shù)45 W/m2（4）校核K值以外表面計(jì)算：0.00162 m2/ W K=616.5 W/m2與原假設(shè)值K初630 W/m2接近(5%)，可行。2、校核壁溫TW 與與原假設(shè)值TW接近，可行。3、校核傳熱面積A由于水蒸汽側(cè)的冷凝溫度Ts不變，因此本一殼程雙管程換熱器內(nèi)的兩流體平

6、均溫度差與逆流傳熱的平均溫度差相等。tm實(shí)際所需面積2實(shí)際提供面積34.383 m2余度 20% 符合要求（六）、進(jìn)出口管徑苯進(jìn)出口取進(jìn)口流速u01m/s進(jìn)口直徑=/s選用無縫熱軋鋼管（YB231-64）1324mm，長200mm。2、水蒸汽進(jìn)口管徑（殼體）蒸汽用量 （富裕量3） 0.564 kg/s蒸汽體積流量VG0.9030.510 m3/s取蒸汽流速u20 m/s180mm選用無縫熱軋鋼管（YB231-64）1946mm，長200mm。3、冷凝水排出口選用水煤氣管 即，長100mm。（七）、校核流體壓力降1、管程總壓力降每程直管壓力降 每程局部阻力引起的壓降 d 管內(nèi)徑; l 管長 殼程

7、數(shù)，1； 一殼程的管程數(shù)，2；取，查圖（化工原理上冊P43圖128）可知（801.76400.88）122 36104Pa故符合要求殼程壓力降殼程是飽和水蒸汽冷凝，不必校核其壓力降。（八）、換熱器尺寸及附屬部件管間距： t殼體直徑：60010mm，內(nèi)徑D580mm殼體材料：采用碳素鋼材料A3F，鋼板卷焊管子尺寸：25，L，n146根，雙管程布管圖 見圖紙22。管板：（1）管板材料：選用碳素鋼A4。（2）管子在管板上的固定方法：焊接（3）管板尺寸： Pg16kgf/cm2 （4）管板與分程隔板的連接: 采用單層隔板，隔板材料與封頭材料一致，厚度s10mm。（5）管板與殼體的連接：采用法蘭連接，拆

8、開頂板可檢修或清理管內(nèi)污垢，法蘭尺寸見圖463及表427。封頭與管箱封頭與管箱位于殼體的兩端。（1）封頭的選擇：選用橢圓形封頭，Dg60010mm GB115473（2）封頭尺寸：曲面高度150mm，直邊高度40mm。 管程接口管與封頭為焊接，封頭與殼體為法蘭連接，法蘭尺寸與上同。管程進(jìn)出口接管直徑 選用無縫熱軋鋼管（YB231-64）132 長200mm。支座支座的公稱直徑Dg600mm，每個(gè)支座承受的載荷為36.8噸，材料采用A3F碳素鋼；采用鞍形安裝。 10、整個(gè)換熱器采用臥式安裝，安裝圖見圖紙21。三、參考資料1、化工原理上冊 化學(xué)工業(yè)出版社，譚天恩主編，1990年。2、基礎(chǔ)化學(xué)工程 上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，編寫組，1980年。四、對一些問題的說明列管式換熱器是目前化工生產(chǎn)中應(yīng)用最廣泛的一種換熱器，它的結(jié)構(gòu)簡單、堅(jiān)固、容易制造、材料范圍廣泛，處理能力可以很大，適應(yīng)性強(qiáng)。但在傳熱效率、設(shè)備緊湊性、單位傳熱