——大学《化工原理》列管式换热器
课程设计说明书
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目录
一、化工原理课程设计任务书............................................................................ . (2)
二、确定设计方案............................................................................ (3)
1.选择换热器的类型
2.管程安排
三、确定物性数据............................................................................ (4)
四、估算传热面积............................................................................ (5)
1.热流量
2.平均传热温差
3.传热面积
4.冷却水用量
五、工艺结构尺寸............................................................................ (6)
1.管径和管内流速
2.管程数和传热管数
3.传热温差校平均正及壳程数
4.传热管排列和分程方法
5.壳体内径 6.折流挡板 (7)
7.其他附件
8.接管
六、换热器核算............................................................................ . (8)
1.热流量核算
2.壁温计算 (10)
3.换热器内流体的流动阻力
七、结构设计............................................................................ . (13)
1.浮头管板及钩圈法兰结构设计
2.管箱法兰和管箱侧壳体法兰设计
3.管箱结构设计
4.固定端管板结构设计 5.外头盖法兰、外头盖侧法兰设计 (14)
6.外头盖结构设计
7.垫片选择
8.鞍座选用及安装位置确定
9.折流板布置
10.说明
八、强度设计计算............................................................................ .. (15)
1.筒体壁厚计算
2.外头盖短节、封头厚度计算
3.管箱短节、封头厚度计算 (16)
4.管箱短节开孔补强校核 (17)
5.壳体接管开孔补强校核 6.固定管板计算 (18)
7.浮头管板及钩圈 (19)
8.无折边球封头计算
9.浮头法兰计算 (20)
九、参考文献............................................................................ .. (20)
一、化工原理课程设计任务书
某生产过程的流程如图3-20所示。反应器的混合气体经与进料物流换热后，用循环冷却水将其从110℃进一步冷却至60℃之后，进入吸收塔吸收其中的可溶性组分。已知混合气体的流量为231801kg h，压力为6.9MPa，循环冷却水的压力为0.4MPa，循环水的入口温度为29℃，出口的温度为39℃，试设计一列
管式换热器，完成生产任务。
已知：
混合气体在85℃下的有关物性数据如下（来自生产中的实测值） 密度 3190kg m ρ= 定压比热容1 3.297p c kj kg =℃ 热导率10.0279w m λ=℃ 粘度51 1.510Pa s μ-=⨯
循环水在34℃下的物性数据： 密度 31994.3kg m ρ= 定压比热容1 4.174p c kj kg =K 热导率10.624w m λ=K 粘度310.74210Pa s μ-=⨯
二、确定设计方案
1． 选择换热器的类型
两流体温的变化情况：热流体进口温度110℃ 出口温度60℃；冷流体进口温度29℃，出口温度为39℃，该换热器用循环冷却水冷却，冬季操作时，其进口温度会降低，考虑到这一因素，估计该换热器的管壁温度和壳体温度之差较大，因此初步确定选用浮头式换热器。 2． 管程安排
从两物流的操作压力看，应使混合气体走管程，循环冷却水走壳程。但由于循
环冷却水较易结垢，若其流速太低，将会加快污垢增长速度，使换热器的热流量下降，所以从总体考虑，应使循环水走管程，混和气体走壳程。
三、确定物性数据
定性温度：对于一般气体和水等低黏度流体，其定性温度可取流体进出口温度
的平均值。故壳程混和气体的定性温度为
T=
2
60
110+ =85℃ 管程流体的定性温度为
t=
342
29
39=+℃
根据定性温度，分别查取壳程和管程流体的有关物性数据。对混合气体来说，
最可靠的无形数据是实测值。若不具备此条件，则应分别查取混合无辜组分的有关物性数据，然后按照相应的加和方法求出混和气体的物性数据。
混和气体在85℃下的有关物性数据如下（来自生产中的实测值）： 密度 3
1/90m kg =ρ
定压比热容 1p c =3.297kj/kg •℃
