换热器的结构设计- 2

目 录

目 录 ...................................................................................................................................................... 1

1 设计条件及主要物性参数表 ...................................................................................................... 2

1.1 设计题目 ............................................................................................................................... 2

1.2 操作条件 ............................................................................................................................... 2

2 概述与设计方案简介]1[ ............................................................................................................... 3

2.1 冷却剂出口温度的确定]2[ ............................................................................................... 3

2.2 流动空间的选择]2,3[ ........................................................................................................... 3

换热器设计：

一：确定设计方案：

1、选择换热器的类型

两流体温度变化情况，热流体进口温度130°C，出口温度80°C；冷流体进口温度40°C，出口温度65°C。该换热器用自来水冷却柴油，油品压力0.9MP，考虑到流体温差较大以及壳程压强0.9MP，初步确定为浮头式的列管式换热器。

2、流动空间及流速的确定

由于冷却水容易结垢，为便于清洗，应使水走管程，柴油走壳程。从热交换角度，柴油走壳程可以与空气进行热交换，增大传热强度。选用Φ25×2.5 mm的10号碳钢管。

二、确定物性数据

定性温度:可取流体进口温度的平均值。

壳程柴油的定性温度为

T1=130°C，T2=80°C，t1=40°C，t2=65°C

T=(130+80)/2=105(°C)

管程水的定性温度为

t=(40+65)/2=52.5(°C)

已知壳程和管程流体的有关物性数据

柴油105°C下的有关物性数据如下:

密度 0=840 kg/m3

定压比热容 Co=2.15 kJ/（kg·k）

导热系数 λo=0.122 W/(m·k)

粘度 µo=6.7×10-4 N·s/m2

水52.5°C的有关物性数据如下：

密度 i=988 kg/m3

定压比热容 iC=4.175 kJ/（kg·k）

导热系数 i=0.65 W/(m·k) 粘度 µi=4.9×10-4 N·s/m2

三、计算总传热系数

1.热流量

m0=95000(kg/h)

Q0= m0CoΔto=95000×2.15×(130-80)=10212500kJ/h=2836.8(kw)

2.平均传热温差

mt=(Δt1-Δt2 )/ln(Δt1/Δt2)=[(130-65)-(80-40)]/ln[(130-65)/(80-40)]=51.5(°C)

二、正戊烷冷凝器的工艺设计任务书

（一）设计名称

正戊烷冷凝器的设计

（二）设计条件

1.正戊烷、冷凝温度为51.7℃，冷凝液于饱和液体下离开冷凝器；正戊烷年处理能力15760t/a。

2.冷却介质，井水，流量为70000kg/h，入口温度：32℃；

3.允许压强降，不大于500000Pa；

4.每年按300天计；每天24 h连续运转。

（三）设计任务

1.合理的参数选择和结构设计

2.传热计算和压降计算：设计计算和校核计算

（四）设计说明书内容

1.标题页

2.目录

3.确定设计方案

4.传热面积计算

5.工艺结构尺寸计算

6.换热器校核

7.换热器主要结构参数和设计结果一览表

8.换热器工艺条件图

9.自设计使用该换热器的工艺流程图

10.对本设计的评价

11.参考文献

|化工原理课程设计报告

一 设计题目：正戊烷冷凝器的设计

二 课题条件（文献资料，仪器设备，指导力量）

（一）设计任务

设计一冷凝器，冷凝正戊烷蒸气;

1) 处理能力：15760kg/a。

2) 正戊烷饱和温度为：51.7C，蒸发潜热为 。kJ/kg5.347r

3) 冷却剂：井水，进口温度C321t 出口温度C43.34o2t

（二）操作条件：

（1）生产方式：连续操作

（2）生产时间：每年以300天计算，每天24小时

（3）冷凝器操作压力为常压，管程和壳程的压力均不大于500kpa

三．设计任务

1.确定设计方案，绘制工艺流程图。

2.热力学计算

2.1热力学数据的获取 2.2估算传热面积 2.3工艺尺寸的计算

2.4面积核算 2.5壁温校核 2.6压降校核

3.结构设计

3.1冷凝器的安装3.2管设计3.3管心距设计3.4管板设计3.5折流板设计

3.6壳体设计3.7接管设计3.8封头设计3.9法兰设计3.10支座设计3.11其他

换热器设计

1.换热器选型说明

1.1 换热器类型

换热器类型很多，按其用途分，有加热器、冷却器、冷凝器、蒸发器和再沸器。按其结构分，有列管式、板式等。不同类型换热器，其性能各异。

管型换热器又可以分为蛇管式换热器、套管式换热器、管壳式换热器。板型换热器可分为螺旋板式换热器、板式换热器、板翘式换热器。

换热器的结构分类见下表：

表1-1 换热器的结构分类

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°C)，管间不能清洗

管壳式 带膨胀节：有一定的温度补偿能力，壳程只能承受较低压力

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：管间容易漏泄，不宜处理易挥发、易爆易燃及压力较高的介质

内填料函：密封性能差，只能用于压差较小的场合

釜式 壳体上都有个蒸发空间，用于蒸汽与液相分离

套管式 双套管式 结构比较复杂，主要用于高温高压场合，或固定床反应器中

套管式 能逆流操作，用于传热面较小的冷却器、冷凝器或预热器

螺旋盘管式 浸没式 用于管内流体的冷却、冷凝，或者管外流体的加热

喷淋式 只用于管内流体的冷却或冷凝

板式 板式 拆洗方便，传热面能调整，主要用于粘性较大的液体间换热

螺旋板 可进行严格的逆流操作，有自洁作用，可回收低温热能

伞板式 伞形传热板结构紧凑，拆洗方便，通道较小，易堵，要求流体干净

板壳式 板束类似于管束，可抽出清洗检修，压力不能太高

扩展表面式 板翅式 结构十分紧凑，传热效率高，流体阻力大

管翅式 适用于气体和液体之间传热，传热效率高，用于化工、动力、空调、制冷工业

蓄热

式 回旋式 盘式 传热效率高，用于高温烟气冷却等

鼓式 用于空气预热器等

固定格室式 紧凑式 适用于低温到高温的各种条件

非紧凑式 可用于高温及腐蚀性气体场合

1.2 换热器类型选择

换热器选型时需要考虑的因素是多方面的，主要有：