1、6/7 . . HYPERLINK :/ HYPERLINK :/ 錄 TOC o 1-3 h z u 1前言21.1 固定管板式換熱器22列管式換熱器的工藝設(shè)計(jì)32.1試算和初選換熱器的規(guī)格32.1.1計(jì)算熱負(fù)荷32.1.2計(jì)算兩流體的平均溫度差32.1.3初選換熱器規(guī)格42.2核算壓強(qiáng)降42.2.1管程壓強(qiáng)降42.3核算總傳熱系數(shù)62.3.1管程對(duì)流傳熱系數(shù) i62.3.2殼程對(duì)流傳熱系數(shù) o62.3.3污垢熱阻72.3.4總傳熱系數(shù) KO7列管式換熱器設(shè)計(jì)朱 婉 琴（工業(yè)高等專科學(xué)校 烏魯木齊 830091）摘要：本次課程設(shè)計(jì)是列管式換熱器的設(shè)計(jì)。列管式換熱器的設(shè)計(jì)和分析包括熱力設(shè)計(jì)、流

2、動(dòng)設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以與強(qiáng)度設(shè)計(jì)，其中以熱力設(shè)計(jì)最為重要。列管式的換熱器的設(shè)計(jì)容主要包括根據(jù)換熱任務(wù)和有關(guān)要求確定設(shè)計(jì)方案，試算和初選換熱器的規(guī)格；核算管程、殼程壓強(qiáng)降；核算總傳熱系數(shù)。本組選擇的換熱器為 型換熱器，計(jì)算結(jié)果為:K的估計(jì)值為450，的計(jì)算值是555，在1.15-1.25圍，所選換熱器合適。關(guān)鍵詞：列管式換熱器；設(shè)計(jì)；計(jì)算；結(jié)論1前言換熱設(shè)備是一種實(shí)現(xiàn)物料之間熱量傳遞的節(jié)能設(shè)備，是在化工、石油、輕工、食品、動(dòng)力、制藥、冶金等許多工業(yè)部門(mén)中廣泛應(yīng)用的一種工藝設(shè)備。在煉油、化工裝置中，換熱器占設(shè)備數(shù)量的40%左右，占總投資的30%-45%。隨著環(huán)境保護(hù)要求的提高，近年來(lái)，加氫裝置的要求越

3、來(lái)越多，如加氫裂化，煤油加氫，汽油、柴油加氫和潤(rùn)滑油加氫等，所需的高溫、高壓的換熱設(shè)備的數(shù)量隨之加大，在這些場(chǎng)合，換熱設(shè)備通常占總投資的50%以上。換熱設(shè)備也是回收余熱、廢熱，特別是地位熱能的有效裝置。列管式換熱器是目前化工與酒精生產(chǎn)上應(yīng)用最廣的一種換熱器。它主要由殼體、管板、換熱管、封頭、折流擋板等組成。所需材質(zhì)可分別采用普通碳鋼、紫銅或不銹剛制作。在進(jìn)行換熱時(shí)，一種流體由封頭的連接管處進(jìn)入，在管流動(dòng)，從封頭另一端的出口管流出，這稱為管程；另一種流體由殼體的接管進(jìn)入，從殼體上的另一接管處流出，這稱為殼程。列管式換熱器種類(lèi)很多，目前廣泛使用的按其溫差補(bǔ)償結(jié)構(gòu)來(lái)分，主要有以下幾種。1.1 固定管

4、板式換熱器這類(lèi)換熱器的結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單、緊湊、造價(jià)便宜，但管外不能機(jī)械清洗。此類(lèi)換熱器管束連接在管板上，管板分別焊在外殼兩邊，并在其上連接有頂蓋，頂蓋和殼體裝有流體進(jìn)出口接管。通常在管外裝置一系列垂直于管束的擋板。同時(shí)，管子和管板于外殼的連接都是剛性的，而管、管外是兩種不同溫度的流體。因此，當(dāng)管壁與殼壁溫差較大時(shí)，由于兩者的熱膨脹不同，產(chǎn)生了很大的溫差應(yīng)力，以至管子扭彎或使管子從管板上松脫，甚至毀壞換熱器。為了克服溫差應(yīng)力，必須有溫差補(bǔ)償裝置。一般在管壁與殼壁溫度相差50以上時(shí)，為了安全起見(jiàn)，換熱器應(yīng)有溫差補(bǔ)償裝置。但補(bǔ)償裝置（膨脹節(jié)）只能用在殼壁與管壁溫差低于60-70和殼程流體壓強(qiáng)不高的情況。

5、一般殼程壓強(qiáng)超過(guò)0.6Mpa時(shí)，由于補(bǔ)償圈過(guò)厚，難以伸縮，失去溫差補(bǔ)償?shù)淖饔?，就?yīng)考慮其他結(jié)構(gòu)。2列管式換熱器的工藝設(shè)計(jì)第四小組 設(shè)計(jì)任務(wù)和設(shè)計(jì)條件某廠用冷卻水冷卻從反應(yīng)器出來(lái)的循環(huán)使用的有機(jī)液，操作條件與物性如下表：物料溫度/質(zhì)量流量/(kg/h)比熱/kJ/（kg）密度/(kg/m)導(dǎo)熱系數(shù)/W/（m）黏度/Pas入口出口有機(jī)液6550400002.2619500.1720.742水25t2200004.18710000.6211試選用一臺(tái)適當(dāng)型號(hào)的列管式換熱器。2.1試算和初選換熱器的規(guī)格本題為兩流體均不發(fā)生相變的傳熱過(guò)程，根據(jù)兩流體的情況，因有機(jī)液為被冷卻流體，水易結(jié)垢，選擇水走換熱器

6、的管程，有機(jī)液走殼程。2.1.1計(jì)算熱負(fù)荷 W2.1.2計(jì)算兩流體的平均溫度差暫按單殼程、多管程進(jìn)行計(jì)算。逆流時(shí)平均溫度差為而 由圖3-24查得 所以 2.1.3初選換熱器規(guī)格根據(jù)兩流體的情況，假設(shè) W/()故 m2由于 ，因此不需考慮熱補(bǔ)償。據(jù)此，由換熱器系列標(biāo)準(zhǔn)（參見(jiàn)附錄中選定的 型換熱器）。有關(guān)參數(shù)如下：殼徑/mm公稱壓強(qiáng)/at m公稱面積/管程數(shù)40016403管子尺寸/mm管長(zhǎng)/m管子總數(shù)管子排列方法252.5686正三角形實(shí)際傳熱面積 若采用此傳熱面積的換熱器，則要求過(guò)程中的總傳熱系數(shù)為 W/()。2.2核算壓強(qiáng)降2.2.1管程壓強(qiáng)降式中 管程流通面積 m/s （湍流）設(shè)管壁粗糙度 mm ,由關(guān)系圖中查得：所以PaPa則Pa2.2.2殼程壓強(qiáng)降其中 管子為正三角形排列，取折流擋板間距 m殼程流通面積 m/s 所以 PaPaPa計(jì)算表明，殼程和殼程壓強(qiáng)降都能滿足要求。2.3核算總傳熱系數(shù)2.3.1管程對(duì)流傳熱系數(shù) i (湍流) W/()2.3.2殼程對(duì)流傳熱系數(shù) o即 取換熱器列管之中心距 mm。流體通過(guò)管間最大截面積為 /殼程中油品被冷卻，取 。所以 W/2.3.3污垢熱阻參見(jiàn)表3-16，管、外測(cè)污垢熱阻分別取為 /W