行業(yè)資料40t600換熱器設計20363

1、列管式換熱器的設計一、設計任務擬用200Kpa的飽和水蒸氣將常壓下20的苯加熱到80，苯的質量流量為40噸小時，試設計一列管式換熱器。（已知倉庫中現(xiàn)有25，長6m的碳鋼鋼管）二、設計步驟（一）、確定苯（下標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，基礎化工P335） CP21.813 kJ/kgK210-4 NS/m22=10-4 kW/mK2、水蒸汽（下標1表示）的物性數(shù)據(jù)定性溫度蒸汽壓力200Kpa下的沸點為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。、此類換熱器結構簡單緊湊，造價低廉。、飽和水蒸氣的值與流速關系較小，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），不需要進行熱補償，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）、工藝計算、熱負荷即傳熱速率Q（單位時間內傳遞的熱量） kW2、平均溫度差由于水蒸汽側的溫度不變，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、確定管程結構尺寸（1）管子規(guī)格庫存25，L的光滑碳鋼鋼管取管內苯的流速為u2=0.55 m/s 苯系易燃易爆物，一般流速低于1 m/s（2）初步設計總管數(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、殼程設計數(shù)據(jù)殼體內徑 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殼體內徑標準圓整到60010mm，內徑D580mm中心拉桿n38根 直徑12mm 基礎化學工程雙管程隔板少排NTb15根，共少排15823根管子實際管數(shù)nNTNTbn316923146根，每程73根排列管實際流速 m/s與初假設苯的流速u2=/s相近，可行。3、換熱器長徑比 符合要

5、求（）（五）、校核計算1、校核總傳熱系數(shù)K值（1）管內對流傳熱系數(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；假設管外壁溫TW，則3 W/m2（3）污垢熱阻及管壁熱阻苯側污垢熱阻RS210-4 m2/ W水蒸汽側污垢熱阻可以忽略不計，因為屬于蒸汽冷凝方式，污垢熱阻相對比較小碳鋼鋼管的導熱系數(shù)45 W/m2（4）校核K值以外表面計算：0.00162 m2/ W K=616.5 W/m2與原假設值K初630 W/m2接近(5%)，可行。2、校核壁溫TW 與與原假設值TW接近，可行。3、校核傳熱面積A由于水蒸汽側的冷凝溫度Ts不變，因此本一殼程雙管程換熱器內的兩流體平

6、均溫度差與逆流傳熱的平均溫度差相等。tm實際所需面積2實際提供面積34.383 m2余度 20% 符合要求（六）、進出口管徑苯進出口取進口流速u01m/s進口直徑=/s選用無縫熱軋鋼管（YB231-64）1324mm，長200mm。2、水蒸汽進口管徑（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 化學工業(yè)出版社，譚天恩主編，1990年。2、基礎化學工程 上?？茖W技術出版社，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中應用最廣泛的一種換熱器，它的結構簡單、堅固、容易制造、材料范圍廣泛，處理能力可以很大，適應性強。但在傳熱效率、設備緊湊性、單位傳熱