管殼式換熱器課程設(shè)計課件

化工原理課程設(shè)計管殼式換熱器的選型化工原理課程設(shè)計管殼式換熱器的選型1一.設(shè)計任務(wù)書1.已知熱流體熱量，溫度、，冷卻介質(zhì)溫度2.確定換熱面積及選定換熱器3.選用一臺合適的離心泵qm1T1qm1T2t1t2一.設(shè)計任務(wù)書1.已知熱流體熱量，溫度2二.設(shè)計步驟1.求出換熱器的熱流量2.作出適當(dāng)?shù)倪x擇并計算3.根據(jù)經(jīng)驗估計傳熱系數(shù)，計算傳熱面積4.計算冷、熱流體與管壁的5.壓降校核6.計算傳熱系數(shù)，校核傳熱面積7.選用一臺合適的離心泵8.實例二.設(shè)計步驟1.求出換熱器的熱流量2.作出適當(dāng)?shù)倪x擇并計算33三.設(shè)計結(jié)果換熱器的型號離心泵的型號流程安排三.設(shè)計結(jié)果換熱器的型號4Ⅰ.求出換熱器的熱流量根據(jù)已知條件、、、、，求Ⅰ.求出換熱器的熱流量根據(jù)已知條件、5Ⅱ.作出適當(dāng)?shù)倪x擇并計算①流向的選擇②確定冷卻介質(zhì)出口溫度，求對數(shù)平均推動力③對進行修正查圖得到

一般逆流優(yōu)于并流Ⅱ.作出適當(dāng)?shù)倪x擇并計算①流向的選擇②確定冷卻介質(zhì)出口溫度6Ⅲ.根據(jù)經(jīng)驗估計傳熱系數(shù)，計算傳熱面積根據(jù)初選換熱器Ⅲ.根據(jù)經(jīng)驗估計傳熱系數(shù)，根據(jù)初選換熱器7Ⅳ.計算冷、熱流體與管壁的①確定冷、熱流體走管程或殼程②確定管內(nèi)流速③根據(jù)所選換熱管確定管子的排列目前我國國標采用和管長有1.5、2、3、4.5、6、9m核定管殼式換熱器內(nèi)常用流速范圍管程數(shù)管子數(shù)Ⅳ.計算冷、熱流體與管壁的①確定冷、熱流體走管程或殼程②確定8④折流擋板安裝折流擋板的目的是為了提高管外國標擋板間距：取殼體內(nèi)徑的20%和25%固定管板式：100、150、200、300、450、600、700mm浮頭式：100、150、200、250、300、350、450

（或480）、600mm裝有圓缺折流板的列管換熱器

圓缺折流板管板對圓缺形擋板，弓形缺口的常見高度④折流擋板安裝折流擋板的目的國標擋板間距：取殼體內(nèi)徑的20%9⑤管程給熱系數(shù)若，則改變管程數(shù)重新計算或重新估計物性系數(shù)在定性溫度下求得⑤管程給熱系數(shù)若，則改變10⑥殼程給熱系數(shù)若太小，則可減少擋板間距當(dāng)量直徑de⑥殼程給熱系數(shù)若太小，則可減少擋板間距當(dāng)量直徑11Ⅴ.壓降校核①管程阻力校核管程數(shù)管程結(jié)垢校正系數(shù)，對三角形排列取1.5，正方形排列取1.4改變管程數(shù)，應(yīng)兼顧傳熱與流體壓降兩方面的損失必須調(diào)整管程數(shù)目重新計算Ⅴ.壓降校核①管程阻力校核管程數(shù)管程結(jié)垢校正系數(shù)，對三角形12②殼程阻力損失可增大擋板間距折流板數(shù)目橫過管束中心線的管子數(shù)折流板間距殼體內(nèi)徑按殼程流動面積計算所得的殼程流速管子排列形式對壓降的校正系數(shù)殼程流體摩擦系數(shù)②殼程阻力損失可增大擋板間距折流板數(shù)目橫過管束中心線的管子13Ⅵ.計算傳熱系數(shù)校核傳熱面積根據(jù)流體的性質(zhì)選擇適當(dāng)?shù)墓笇訜嶙璺駝t重新估計，重復(fù)以上計算Ⅵ.計算傳熱系數(shù)校核傳熱面積根據(jù)流體的性質(zhì)選擇適當(dāng)?shù)墓笇?4

冷卻介質(zhì)的選擇是一個經(jīng)濟上的權(quán)衡問題，按設(shè)備費用和操作費用的最低原則確定冷卻介質(zhì)的最優(yōu)出口溫度

根據(jù)一般經(jīng)驗過程要有一定的推動力，

冷卻介質(zhì)若是工業(yè)用水，含有、等鹽類，其溶解度隨著溫度上升而降低，為了防止鹽類析出，形成垢層，工業(yè)冷卻水出口溫度應(yīng)小于冷卻介質(zhì)的選擇是一個經(jīng)濟上的權(quán)衡問題，按設(shè)15

若根據(jù)、在圖上找不到相應(yīng)的點，表明此種流型無法完成指定換熱任務(wù)，應(yīng)改為其他流動方式。若，經(jīng)濟上不太合理，且操作溫度變化時，可能使急劇下降，影響操作的穩(wěn)定性，應(yīng)改為其他流動方式。若根據(jù)、在圖上找不到相應(yīng)的點16管殼式換熱器課程設(shè)計課件17管殼式換熱器課程設(shè)計課件18原則：①不潔凈和易結(jié)垢的液體宜在管程②腐蝕性流體宜在管程③壓強高的流體宜在管程④飽和蒸汽宜走殼程⑤被冷卻的流體宜走殼程⑥若兩流體溫差較大，對于剛性結(jié)構(gòu)的換熱器，宜將給熱系數(shù)大的流體通入殼程⑦流量小而粘度大的液體一般以殼程為宜原則：①不潔凈和易結(jié)垢的液體宜在管程②腐蝕性流體宜在管程19

流體種類

流速管程殼程一般流體0.5~30.2~1.5易結(jié)垢流體>1>0.5氣體5~303~15列管式換熱器內(nèi)常用的流速范圍液體粘度最大流速>15000.61500~5000.75500~1001.1100~351.535~11.8<12.4不同粘度液體的流速流體種類流速管程殼程一般流體0.5~30.2~1.520較大給熱效果較差管外清洗方便大較大給熱效果較差管外清洗方便大21管殼式換熱器課程設(shè)計課件22d0tdo：換熱管外徑，

t：管中心距d0t當(dāng)量直徑的計算：l為相鄰兩管的中心距,B為兩塊擋板間距離，D為殼體直徑d0tdo：換熱管外徑，23◆總傳熱系數(shù)K的經(jīng)驗值范圍（列管）流體種類總傳熱系數(shù)KW/(m2·K)水—氣體12~60水—水800~1800水—煤油350左右水—有機溶劑280~850氣體—氣體12~35飽和水蒸氣—水1400~4700飽和水蒸氣—氣體30~300飽和水蒸氣—油60~350飽和水蒸氣—沸騰油290~870◆總傳熱系數(shù)K的經(jīng)驗值范圍（列管）流體種類總傳熱系數(shù)KW24工藝要求要求將溫度為的某液態(tài)有機物冷卻至，此有機物的流量為?，F(xiàn)擬用溫度為的冷水進行冷卻。要求換熱器管殼兩側(cè)的壓降皆不應(yīng)超過。已知有機物在時物性數(shù)據(jù)如下：流程管路布置如圖（參考圖），已知泵進口段管長，泵出口段管長。（均不包括局部阻力損失）工藝要求要求將溫度為的某液態(tài)有機物冷卻至25初選換熱器初選換熱器26選冷凝水出口溫度定性溫度計算據(jù)此定性溫度，查表得水的物性數(shù)據(jù)選冷凝水出口溫度計算據(jù)此定性溫度，查表得水的物性數(shù)據(jù)27初擬定采用單殼程，偶數(shù)管程的浮頭式換熱器。由圖查得修正系數(shù)。初擬定采用單殼程，偶數(shù)管程的浮頭式換熱器。28參照表，初步估計，傳熱面積由換熱器系列標準，初選型換熱器外殼直徑D/mm500管程數(shù)Np2管長l/m4.5公稱壓強P/Mpa1.6 管子排列方式正方形管數(shù)NT124公稱面積A/m243管子尺寸/mmΦ25×2.5管中心距t/mm32根據(jù)經(jīng)驗估計傳熱系數(shù)，計算傳熱面積參照表，初步估計29管程流動面積管內(nèi)冷卻水流速

管程給熱系數(shù)

管程給熱系數(shù)計算管程流動面積管內(nèi)冷卻水流速管程給熱系數(shù)管程給熱系數(shù)計算30殼程給熱系數(shù)計算殼程中有機物被冷卻，取

殼程給熱系數(shù)計算殼程中有機物被冷卻，取31，可行取管壁粗糙度，查圖得管程壓降管程壓降的校核，可行取管壁粗糙度32取折流擋板間距，因系正方形排列，管束中心線管數(shù)殼程流動面積因故殼程壓降校核取折流擋板間距，因系正方形排33管子排列為正方形，斜轉(zhuǎn)安裝，取校正系數(shù)取垢層校正系數(shù)擋板數(shù)殼程壓降

，可行管子排列為正方形，斜轉(zhuǎn)安裝，取校正系數(shù)取垢層校正系數(shù)，可行34查表，取，根據(jù)所選換熱器傳熱面積校核符合要求型換熱器適合∴∴查表，取35管徑初選初取水經(jīng)濟流速由于87mm不是標準管徑，因此確定經(jīng)計算符合經(jīng)濟流速范圍故確定，管徑初選初取水經(jīng)濟流速由于87mm不是標準管徑，因此確定36壓頭在水槽液面及壓力表2處列柏努利方程，如圖取，，

查圖得λ=0.025局部阻力：底閥1個標準90°彎頭3個球心閥1個壓頭在水槽液面及壓力表2處列柏努利方程，如圖取37流入換熱器流出換熱器故換熱器壓降∴∴流入換熱器38根據(jù)流量qv=32m3/s,He=16.4m,查得IS型離心泵型號：

IS-80-65-125或者IS-100-65-250根據(jù)流量qv=32m3/s,He=16.4m,查得IS型39管殼式換熱器課程設(shè)計課件40管殼式換熱器課程設(shè)計課件41

流體污垢熱阻

流體污垢熱阻水

溶劑蒸汽0.14

蒸餾水0.09水蒸氣

海水0.09

優(yōu)質(zhì)（不含油）0.052

清凈的河水0.21

劣質(zhì)（不含油）0.09

未處理的涼水塔用水0.58

往復(fù)機排出0.176

已處理的涼水塔用水0.26液體

已處理的鍋爐用水0.26

處理過的鹽水0.264

硬水、井水0.58

有機物0.176氣體

燃料油1.056

空氣0.26~0.53

焦油1.76常見流體的污垢熱阻流體污垢熱阻流體污垢熱阻42由換熱器系列標準選型換熱器外殼直徑D/mm500管程數(shù)Np2管長l/m4.5公稱壓強P/Mpa1.6 管子排列方式正方形管數(shù)NT124公稱面積A/m243管子尺寸/mmΦ25×2.5管中心距t/mm32由換熱器系列標準外殼直徑D/mm500管程數(shù)Np2管長l/m43學(xué)號個位數(shù)t1/℃學(xué)號十位數(shù)流量/kg/s016013117114218215319316420417521518622619723720824821925922學(xué)號個位數(shù)t1/℃學(xué)號十位數(shù)流量/kg/s01601311744化工原理課程設(shè)計管殼式換熱器的選型化工原理課程設(shè)計管殼式換熱器的選型45一.設(shè)計任務(wù)書1.已知熱流體熱量，溫度、，冷卻介質(zhì)溫度2.確定換熱面積及選定換熱器3.選用一臺合適的離心泵qm1T1qm1T2t1t2一.設(shè)計任務(wù)書1.已知熱流體熱量，溫度46二.設(shè)計步驟1.求出換熱器的熱流量2.作出適當(dāng)?shù)倪x擇并計算3.根據(jù)經(jīng)驗估計傳熱系數(shù)，計算傳熱面積4.計算冷、熱流體與管壁的5.壓降校核6.計算傳熱系數(shù)，校核傳熱面積7.選用一臺合適的離心泵8.實例二.設(shè)計步驟1.求出換熱器的熱流量2.作出適當(dāng)?shù)倪x擇并計算347三.設(shè)計結(jié)果換熱器的型號離心泵的型號流程安排三.設(shè)計結(jié)果換熱器的型號48Ⅰ.求出換熱器的熱流量根據(jù)已知條件、、、、，求Ⅰ.求出換熱器的熱流量根據(jù)已知條件、49Ⅱ.作出適當(dāng)?shù)倪x擇并計算①流向的選擇②確定冷卻介質(zhì)出口溫度，求對數(shù)平均推動力③對進行修正查圖得到

一般逆流優(yōu)于并流Ⅱ.作出適當(dāng)?shù)倪x擇并計算①流向的選擇②確定冷卻介質(zhì)出口溫度50Ⅲ.根據(jù)經(jīng)驗估計傳熱系數(shù)，計算傳熱面積根據(jù)初選換熱器Ⅲ.根據(jù)經(jīng)驗估計傳熱系數(shù)，根據(jù)初選換熱器51Ⅳ.計算冷、熱流體與管壁的①確定冷、熱流體走管程或殼程②確定管內(nèi)流速③根據(jù)所選換熱管確定管子的排列目前我國國標采用和管長有1.5、2、3、4.5、6、9m核定管殼式換熱器內(nèi)常用流速范圍管程數(shù)管子數(shù)Ⅳ.計算冷、熱流體與管壁的①確定冷、熱流體走管程或殼程②確定52④折流擋板安裝折流擋板的目的是為了提高管外國標擋板間距：取殼體內(nèi)徑的20%和25%固定管板式：100、150、200、300、450、600、700mm浮頭式：100、150、200、250、300、350、450

（或480）、600mm裝有圓缺折流板的列管換熱器

圓缺折流板管板對圓缺形擋板，弓形缺口的常見高度④折流擋板安裝折流擋板的目的國標擋板間距：取殼體內(nèi)徑的20%53⑤管程給熱系數(shù)若，則改變管程數(shù)重新計算或重新估計物性系數(shù)在定性溫度下求得⑤管程給熱系數(shù)若，則改變54⑥殼程給熱系數(shù)若太小，則可減少擋板間距當(dāng)量直徑de⑥殼程給熱系數(shù)若太小，則可減少擋板間距當(dāng)量直徑55Ⅴ.壓降校核①管程阻力校核管程數(shù)管程結(jié)垢校正系數(shù)，對三角形排列取1.5，正方形排列取1.4改變管程數(shù)，應(yīng)兼顧傳熱與流體壓降兩方面的損失必須調(diào)整管程數(shù)目重新計算Ⅴ.壓降校核①管程阻力校核管程數(shù)管程結(jié)垢校正系數(shù)，對三角形56②殼程阻力損失可增大擋板間距折流板數(shù)目橫過管束中心線的管子數(shù)折流板間距殼體內(nèi)徑按殼程流動面積計算所得的殼程流速管子排列形式對壓降的校正系數(shù)殼程流體摩擦系數(shù)②殼程阻力損失可增大擋板間距折流板數(shù)目橫過管束中心線的管子57Ⅵ.計算傳熱系數(shù)校核傳熱面積根據(jù)流體的性質(zhì)選擇適當(dāng)?shù)墓笇訜嶙璺駝t重新估計，重復(fù)以上計算Ⅵ.計算傳熱系數(shù)校核傳熱面積根據(jù)流體的性質(zhì)選擇適當(dāng)?shù)墓笇?8

冷卻介質(zhì)的選擇是一個經(jīng)濟上的權(quán)衡問題，按設(shè)備費用和操作費用的最低原則確定冷卻介質(zhì)的最優(yōu)出口溫度

根據(jù)一般經(jīng)驗過程要有一定的推動力，

冷卻介質(zhì)若是工業(yè)用水，含有、等鹽類，其溶解度隨著溫度上升而降低，為了防止鹽類析出，形成垢層，工業(yè)冷卻水出口溫度應(yīng)小于冷卻介質(zhì)的選擇是一個經(jīng)濟上的權(quán)衡問題，按設(shè)59

若根據(jù)、在圖上找不到相應(yīng)的點，表明此種流型無法完成指定換熱任務(wù)，應(yīng)改為其他流動方式。若，經(jīng)濟上不太合理，且操作溫度變化時，可能使急劇下降，影響操作的穩(wěn)定性，應(yīng)改為其他流動方式。若根據(jù)、在圖上找不到相應(yīng)的點60管殼式換熱器課程設(shè)計課件61管殼式換熱器課程設(shè)計課件62原則：①不潔凈和易結(jié)垢的液體宜在管程②腐蝕性流體宜在管程③壓強高的流體宜在管程④飽和蒸汽宜走殼程⑤被冷卻的流體宜走殼程⑥若兩流體溫差較大，對于剛性結(jié)構(gòu)的換熱器，宜將給熱系數(shù)大的流體通入殼程⑦流量小而粘度大的液體一般以殼程為宜原則：①不潔凈和易結(jié)垢的液體宜在管程②腐蝕性流體宜在管程63

流體種類

流速管程殼程一般流體0.5~30.2~1.5易結(jié)垢流體>1>0.5氣體5~303~15列管式換熱器內(nèi)常用的流速范圍液體粘度最大流速>15000.61500~5000.75500~1001.1100~351.535~11.8<12.4不同粘度液體的流速流體種類流速管程殼程一般流體0.5~30.2~1.564較大給熱效果較差管外清洗方便大較大給熱效果較差管外清洗方便大65管殼式換熱器課程設(shè)計課件66d0tdo：換熱管外徑，

t：管中心距d0t當(dāng)量直徑的計算：l為相鄰兩管的中心距,B為兩塊擋板間距離，D為殼體直徑d0tdo：換熱管外徑，67◆總傳熱系數(shù)K的經(jīng)驗值范圍（列管）流體種類總傳熱系數(shù)KW/(m2·K)水—氣體12~60水—水800~1800水—煤油350左右水—有機溶劑280~850氣體—氣體12~35飽和水蒸氣—水1400~4700飽和水蒸氣—氣體30~300飽和水蒸氣—油60~350飽和水蒸氣—沸騰油290~870◆總傳熱系數(shù)K的經(jīng)驗值范圍（列管）流體種類總傳熱系數(shù)KW68工藝要求要求將溫度為的某液態(tài)有機物冷卻至，此有機物的流量為。現(xiàn)擬用溫度為的冷水進行冷卻。要求換熱器管殼兩側(cè)的壓降皆不應(yīng)超過。已知有機物在時物性數(shù)據(jù)如下：流程管路布置如圖（參考圖），已知泵進口段管長，泵出口段管長。（均不包括局部阻力損失）工藝要求要求將溫度為的某液態(tài)有機物冷卻至69初選換熱器初選換熱器70選冷凝水出口溫度定性溫度計算據(jù)此定性溫度，查表得水的物性數(shù)據(jù)選冷凝水出口溫度計算據(jù)此定性溫度，查表得水的物性數(shù)據(jù)71初擬定采用單殼程，偶數(shù)管程的浮頭式換熱器。由圖查得修正系數(shù)。初擬定采用單殼程，偶數(shù)管程的浮頭式換熱器。72參照表，初步估計，傳熱面積由換熱器系列標準，初選型換熱器外殼直徑D/mm500管程數(shù)Np2管長l/m4.5公稱壓強P/Mpa1.6 管子排列方式正方形管數(shù)NT124公稱面積A/m243管子尺寸/mmΦ25×2.5管中心距t/mm32根據(jù)經(jīng)驗估計傳熱系數(shù)，計算傳熱面積參照表，初步估計73管程流動面積管內(nèi)冷卻水流速

管程給熱系數(shù)

管程給熱系數(shù)計算管程流動面積管內(nèi)冷卻水流速管程給熱系數(shù)管程給熱系數(shù)計算74殼程給熱系數(shù)計算殼程中有機物被冷卻，取

殼程給熱系數(shù)計算殼程中有機物被冷卻，取75，可行取管壁粗糙度，查圖得管程壓降管程壓降的校核，可行取管壁粗糙度76取折流擋板間距，因系正方形排列，管束中心線管數(shù)殼程流動面積因故殼程壓降校核取折流擋板間距，因系正方形排77管子排列為正方形，斜轉(zhuǎn)安裝，取校正系數(shù)取垢層校正系數(shù)擋板數(shù)殼程壓降

，可行管子排列為正方形，斜轉(zhuǎn)安裝，取校正系數(shù)取垢層校正系數(shù)，可行78查表，取，根據(jù)所選換熱器傳熱面積校核符合要求型換熱器適合∴∴查表，取79管徑初選初取水經(jīng)濟流速由于87mm不是標準管徑，因此確定經(jīng)計算符合經(jīng)濟流速范圍故確定，管徑初選初取水經(jīng)濟流速由于87mm不是標準管徑，因此確定80壓頭在水槽液面及壓力表2處列柏努利方程，如圖取，