化工原理课程设计—列管式换热器.doc
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化工原理课程设计列管式换热器设计要求:设计一个列管式换热器,实现两种不同温度的流体之间的热量传递。
设计要求如下:1. 列管式换热器采用直管式结构,热传导介质为水和油;2. 设计流量分别为水流量 Q1 = 500 L/h,油流量 Q2 = 300 L/h;3. 设计温度分别为水的进口温度 T1i = 80℃,油的进口温度T2i = 120℃;4. 确定水的出口温度 T1o 和油的出口温度 T2o;5. 选择合适的换热器材料,确保换热效果良好;6. 根据设计参数计算所需的换热面积 A 和换热效率η。
设计方案:1. 确定管径和管长:首先根据水和油的流量和温度差,计算所需的换热面积。
然后确定换热器的尺寸,其中包括管径和管长。
2. 选择换热器材料:根据换热介质的性质和工作条件,选择合适的换热器材料,例如不锈钢。
3. 计算出口温度:根据热平衡原理,计算水和油的出口温度。
假设换热器满足热平衡条件,即水的热量损失等于油的热量增加。
4. 计算换热面积:根据换热器的尺寸和热传导方程,计算所需的换热面积。
5. 计算换热效率:根据热平衡原理和换热器的热传导性能,计算换热效率。
实施步骤:1. 根据设计流量和温度差,计算所需的换热面积。
假设水和油的传热系数均为常数,可以使用换热传导方程进行计算。
2. 根据所需的换热面积和理论计算值,选择合适的换热器尺寸。
3. 根据所选换热器材料,计算换热器的尺寸和管径。
假设管壁温度近似等于流体温度。
4. 根据热平衡原理,计算出口温度。
假设热平衡条件满足,即水的热量损失等于油的热量增加。
5. 根据所选材料和尺寸,计算换热效率。
假设换热器的热传导系数为常数,使用换热效率计算公式进行计算。
总结:本课程设计主要针对列管式换热器的设计,通过选择合适的换热器材料和计算换热器的尺寸,实现了水和油之间的热量传递。
根据设计要求,通过计算出口温度和换热效率,验证了设计方案的合理性。
设计过程需要考虑多方面的因素,如流体性质、流量和温度差等。
XX大学XX学院化工原理课程设计班级姓名学号指导教师 ____二零一X年X月X日化工原理课程设计任务书皖西学院生物与制药工程学院课程设计说明书题目:水冷却煤油列管式换热器的设计课程:化工原理系(部):专业:班级:学生姓名:学号:指导教师:完成日期:课程设计说明书目录第一章设计资料一、设计简介 (5)二、设计任务、参数和质量标准 (7)第二章工艺设计与说明一、工艺流程图 (8)二、工艺说明 (8)第三章物料衡算、能量衡算与设备选型一、物料衡算 (9)二、能量衡算 (11)三、主要设备选型 (13)第四章结论与分析结论与分析 (15)第五章设计总结设计总结 (17)参考文献 (17)第一章设计资料一、设计简介换热器是许多工业生产部门的通用工艺设备,尤其是石油、化工生产应用更为广泛。
在化工厂中换热器可用作加热器、冷却器、冷凝器、蒸发器和再沸器等。
进行换热器的设计,首先是根据工艺要求选用适当的类型,同时计算完成给定生产任务所需的传热面积,并确定换热器的工艺尺寸。
根据操作条件设计出符合条件的换热器,设计方案的确定包括换热器形式的选择,加热剂或冷却剂的选择,流体流入换热器的空间以及流体速度的选择。
本课程设计是根据任务给出的操作目的及条件、任务,合理设计适当的换热器类型,以满足生产要求。
1、固定板式换热器(代号G)设备型号内容有:壳体公称直径(mm),管程数,公称压力(×9.81×104 Pa),公称换热面积(m2),如G800I-6-100型换热器,G表示固定板式列管换热器,壳体公称直径为800mm,管程数为1,公称压力为6×9.81×104 Pa,换热面积为100m22、浮头式列管换热器(代号F)设备型号内容有:壳体公称直径(mm),传热面积(m2),承受压力(×9.81×104 Pa),管程数,如F A600-13-16-2型换热器,F代表浮头是列管换热器,B表示换热器为管径错误!未找到引用源。
化工原理课程设计-列管式换热器(热水冷却器)化工原理课程设计任务书课题名称列管式换热器(热水冷却器)课题性质工程设计类班级应用化学(一)班学生姓名 XXXXXX学号 20090810030117指导教师 XXXXXX目录目录 ------------------------------------------------------ 2 任务书---------------------------------------------------- 4一(设计题目 ------------------------------------------ 4二(设计的目的 ---------------------------------------- 4三(设计任务及操作条件 -------------------------------- 4四(设计内容 ------------------------------------------ 5 符号说明 -------------------------------------------------- 5 确定设计方案---------------------------------------------- 61.选择换热器类的 -------------------------------------- 62.流程的安排 ------------------------------------------ 6 确定物性数据---------------------------------------------- 6估算换热面积 ------------------------------------------ 81. 热流量 ----------------------------------------- 8 工艺结构尺寸---------------------------------------------- 91. 管径和管内流速 ------------------------------------ 92. 管程数和传热管数 ---------------------------------- 93.平均传热温差校正及壳程数 ---------------------------- 94.传热管排列和分程方法 ------------------------------- 105.壳体内径 ------------------------------------------- 106.折流板---------------------------------------------- 117.其它附件 ------------------------------------------- 118.接管------------------------------------------------ 11 换热器核算----------------------------------------------- 121.热流量核算 ----------------------------------------- 12(1)壳程表面传热系数 ----------------------------- 12(2)关内表面传热系数 ------------------------------- 13(3)污垢热阻和管壁热阻 --------------------------- 13(4)传热系数Kc ------------------------------------- 14(5) 传热面积裕度 -------------------------------- 142.壁温核算 ------------------------------------------- 15换热器内流体的流动阻力 ------------------------------- 16(1)管程流体阻力 --------------------------------- 16(2)壳程阻力 ------------------------------------- 17 换热器主要结构尺寸和计算结果表 -------------------------- 18 参考文献 ------------------------------------------------- 19 设计结果评价--------------------------------------------- 20 总结 ----------------------------------------------------- 22任务书一(设计题目热水冷却器的设计二(设计的目的通过对热水冷却器的列管式换热器设计,达到让学生了解该换热器的结构特点,并能根据工艺要求选择合适的类型,同时还能根据传热的基本原理,选择流程,确定换热器的基本尺寸,计算传热面积以及计算流体阻力。
学号0120920390131课程设计题目水蒸气加热苯列管式换热器的设计学院化学工程学院专业班级化工0901班姓名指导老师2010年9月课程设计任务书学生姓名:赵蓉专业班级:化工0901班指导教师:张光旭工作单位:化学工程学院题目: 水蒸气加热苯列管式换热器的设计一、工艺条件用150 KPa的饱和水蒸气将20 ℃的苯加热到75 ℃,苯的质量流量为45t/h,试设计一列管式换热器,要求其管程压降小于70 kPa。
要求完成的主要任务:(包括课程设计工作量及其技术要求,以及说明书撰写等具体要求)1、合理的参数选择和结构设计;2、工艺计算,包括传热计算和压降计算等;3、主要设备工艺尺寸设计。
时间安排:设计内容所用时间1、根据换热任务和有关要求确定设计方案;1天2、初步确定换热器的结构和尺寸; 1天3、核算换热器的传热面积和流体阻力;1天4、确定换热器的工艺结构;1天5、写出设计说明书。
1天指导教师签名:年月日系主任(或责任教师)签名:年月日前言在工业生产中,为了实现物料之间热量传递过程中的一种设备,统称为换热器,它是化工炼油,动力,原子能和其它许多工业部门广泛应用的一种通用工艺设备,对于迅速发展的化工,炼油等工业生产来说,换热器尤为重要,换热器随着使用目的的不同可以把它分为:热交换器,加热器,冷却器,冷凝器,蒸发器和再沸器等。
本设计的主要任务是完成满足某一生产要求的管壳式换热器,它是属于列管式换热器的一种,是利用间壁使高温流体和低温流体进行对流传热从而实现物料间的热量传递。
换热器的工艺设计计算有两种类型,即设计计算和校核计算,包括计算换热面积和造型两方面。
设计计算的目的是根据给定的工作条件及热负荷,选择一种适当的换热器类型,确定所需的换热面积,进而确定换热器的具体尺寸。
校核计算的目的则是对已有的换热器校核它是否满足预定要求,这是属于换热器性能计算问题。
无论是设计计算还是校核计算,所需的数据包括结构数据、工艺数据和物性数据三大类。
化工原理课程设计---列管式换热器的设计列管式换热器是一种常用的换热器类型,其结构简单、传热效率高、维修方便等优点使其在工业生产中得到广泛应用。
该换热器由多个平行排列的管子组成,热流体和冷流体分别流过管内外,通过管壁传递热量,实现热量交换。
根据不同的流体流动方式,列管式换热器又可分为纵向流式和横向流式两种形式。
其中,横向流式换热器传热效率更高,但结构较为复杂,维修难度较大,因此在实际应用中需要根据具体情况进行选择。
浮头式换热器的特点是管板和壳体之间没有固定连接,只有一个浮头,管束和浮头相连。
浮头可以在壳体内自由移动,以适应管子和壳体的热膨胀。
这种结构适用于温差较大或壳程压力较高的情况。
但是,由于管束和浮头的连接是松散的,因此需要注意防止泄漏。
U型管式换热器:U型管式换热器的管子呈U形,两端分别焊接在管板上,形成一个U型管束。
壳体内的流体从一端进入,从另一端流出,管内的流体也是如此。
这种结构适用于流体腐蚀性较强的情况,因为管子可以很容易地更换。
多管程换热器:多管程换热器是将管束分成多个组,每组管子单独连接到管板上,形成多个管程。
这种结构可以提高传热效率,但也会增加流体阻力。
因此,需要根据具体情况来选择多管程的数量。
总之,列管式换热器是一种广泛应用于化工及酒精生产的换热器。
不同的结构适用于不同的工艺条件,需要根据具体情况来选择合适的换热器。
在使用过程中,需要注意保养和维护,及时清洗和更换损坏的部件,以保证换热器的正常运行。
换热器的一块管板与外壳用法兰连接,另一块管板不与外壳连接,这种结构称为浮头式换热器。
浮头式换热器的优点是管束可以拉出以便清洗,管束的膨胀不受壳体约束,因此在两种介质温差大的情况下,不会因管束与壳体的热膨胀量不同而产生温差应力。
但其缺点是结构复杂,造价高。
填料式换热器的管束一端可以自由膨胀,结构比浮头式简单,造价也较低。
但壳程内介质有外漏的可能,因此不应处理易挥发、易燃、易爆和有毒的介质。
课 程 设 计列管式换热器的设计高分子材料与工程09-1班 何兵2012年6月29日设计题目 学 号 专业班级 学生姓名指导教师课程设计任务设计题目:列管式换热器设计设计时间: 指导老师:何兵设计任务:年处理41050 吨40%乙醇水溶液的精馏塔预热器1.设备型式 卧式列管式换热器。
2.操作条件(1)原料温度20℃,进料热状况参数q=;(2)加热蒸汽采用绝压的饱和蒸汽;(3)允许压强降:不大于510Pa;(4)每年按330天计算,每天24小时连续运行;(5)设备最大承受压力:P=;设计报告:1.设计说明书一份2.主体设备总装图(1#图纸)一张,带控制点工艺流程图(3#图纸)目录1 前言 ................................... 错误!未定义书签。
乙醇简介 ......................................................错误!未定义书签。
换热器概述 ....................................................错误!未定义书签。
换热器的应用 .............................................错误!未定义书签。
换热器的主要分类 .........................................错误!未定义书签。
管壳式换热器特殊结构 .....................................错误!未定义书签。
换热管简介 ...............................................错误!未定义书签。
2.工艺流程设计的基本原则 ................. 错误!未定义书签。
3. 设计方案及设计计算 .................... 错误!未定义书签。
初选型号 ......................................................错误!未定义书签。
目录§一.任务书 (2)1.1.化工原理课程设计的重要性1.2.课程设计的基本内容和程序1.3.列管式换热器设计内容1.4.设计任务和操作条件1.5.主要设备结构图1.6.设计进度1.7.设计成绩评分体系§二.概述及设计要求 (4)2.1.换热器概述2.2.固定管板式换热器2.3.设计要求§三.设计条件及主要物理参数 (5)3.1.初选换热器的类型3.2.确定物性参数3.3.计算热流量及平均温差3.4.管程安排(流动空间的选择)及流速确定3.5.计算总传热系数3.6.计算传热面积§四. 工艺设计计算 (9)4.1.管径和管内流速4.2.管程数和传热管数4.3.平均传热温差校正及壳程数4.4.换热管选型汇总4.5.换热管4.6.壳体内径4.7.折流板4.8.接管4.9.壁厚的确定、封头4.10.管板§五.换热器核算 (14)5.1.热量核算5.2.壁温核算5.3.流动阻力核算§六. 设计结果汇总 (18)§七. 设计评述 (19)§八. 工艺流程图 (19)§.九.符号说明 (21)§.十.参考资料 (22)§一.化工原理课程设计任务书1.1.化工原理课程设计的重要性化工原理课程设计是学生学完基础课程以及化工原理课程以后,进一步学习工程设计的基础知识,培养学生工程设计能力的重要教学环节,也是学生综合运用化工原理和相关选修课程的知识,联系生产实际,完成以单元操作为主的一次工程设计的实践。
通过这一环节,使学生掌握单元操作设计的基本程序和方法,熟悉查阅技术资料、国家技术标准,正确选用公式和数据,运用简洁文字和工程语言正确表述设计思想和结果;并在此过程中使学生养成尊重实际问题向实践学习,实事求是的科学态度,逐步树立正确的设计思想、经济观点和严谨、认真的工作作风,提高学生综合运用所学的知识,独立解决实际问题的能力。
化工原理课程设计列管式换热器化工原理课程设计是化学工程学科的重要环节,其设计的目的是让学生在理论基础知识的基础上,能够熟练掌握工业化学反应装置和过程的设计方法,并能灵活运用各种装置和工艺条件来实现设备的最优化。
其中列管式换热器是常用于化工生产过程中的一种重要装置,本文将对其进行详细介绍。
一、列管式换热器的结构与原理列管式换热器是通过管壳型构造,由许多纵向的管子构成,管子两侧通过流体工质进行换热。
其主要结构包括壳体、管板、管束、进出口法兰等部分。
换热原理是将热量从高温的流体传给低温的流体,实现两种流体之间的热量交换。
二、列管式换热器的特点和应用列管式换热器具有结构简单、换热效率高、应用范围广、容易清洗维修等特点。
其在化工生产中广泛应用于热回收、冷却、加热等方面,如在石油、化工、冶金、食品、制药、造纸等行业的反应过程中都有重要的应用。
三、列管式换热器的设计方法在设计列管式换热器时,主要需考虑的参数有流体介质、流量、温度、压力等等,其中最核心的是确定热量传递系数与压降。
常用的设计方法有总热传系数法、等效径法、NTU法等。
其中总热传系数法是最常用的方法,其计算的公式为:1/U = 1/hi + Δx/k + Δy/ho其中U为总热传系数,hi、ho分别为热传分界面内的内、外热传系数,k为扩散系数(介质传热系数),Δx、Δy为介质的平均厚度与壁层厚度。
在设计时应根据具体情况选用合适的计算方法。
四、列管式换热器的操作和维护在使用列管式换热器时,应注意清洗维护工作。
由于该装置的结构特殊,应定期进行化学清洗,以避免沉积物和腐蚀物堵塞换热器内壁。
同时还应注意防止介质的过于浓缩,以免产生结晶、沉积、腐蚀等情况。
综上所述,列管式换热器是化工生产中不可缺少的一种装置,其结构特殊、应用范围广泛、换热效率高,并且容易维护操作,是值得研究和推广的一种装置。
在化工原理的课程设计中,学生能够通过对列管式换热器的深入理解和设计方案的完善,培养出创新思维和实际操作能力,为将来化工行业的发展奠定坚实的基础。
化工原理课程设计列管式换热器学生姓名专业过程装备与控制过程学号指导教师杨立峰学院机电工程学院二〇一四年六月题目:列管式换热器课程设计(一)设计任务和设计条件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220600kg 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。
(二)完成内容说明书一份、工艺设计条件图A1一张。
说明书中包括:封面、任务书、目录、设计方案、工艺计算、参考文献。
目录第1章绪论 (1)1.1换热器 (1)1.2换热器的分类[5] (1)1.3换热器类型的选择[5] (2)第2章确定设计方案 (5)2.1选择换热器的类型[1] (5)2.2管程安排 (5)第3章确定物性数据 (6)第4章估算传热面积 (7)4.1热流量 (7)4.2平均传热温差 (7)4.3传热面积 (7)4.4冷却水用量 (7)第5章工艺结构尺寸 (8)5.1管径和管内流速 (8)5.2管程数和传热管数 (8)5.3平均传热温差校正及壳程数 (8)5.4传热管排列和分程方法 (9)5.5壳体内径 (10)5.6折流板 (11)5.7其他附件 (11)5.8接管 (13)第6章换热器核算 (14)6.1热流量核算 (14)6.1.1壳程表面传热系数 (14)6.1.2管内表面传热系数 (15)6.1.3污垢热阻和管壁热阻 (15)K (16)6.1.4 传热系数e6.1.5传热面积裕度 (16)6.2壁温计算 (17)6.3换热器内流体的流动阻力 (18)6.3.1管程流体阻力 (18)6.3.2壳程阻力 (18)6.3.3换热器主要结构尺寸和计算结果: (19)第7章换热器装配图(附后)[2][4] (21)第8章总结 (21)符号说明 (22)参考文献 (24)第1章绪论1.1换热器换热器是指两种不同温度的流体进行热量交换的设备。
1设计任务书1.1设计题目:设计一正丁醇冷却器1.2设计条件⑴、处理能力:12721 kg/h⑵、设备类型:列管式换热器(非定型式)⑶、操作条件:允许压力降:0.1MPa热损失:按传热量的10%计算1.3设计内容⑴、前言⑵、确定设计方案(设备选型、换热器材质)⑶、确定物性数据(冷却循环水的出口温度、纯正丁醇和水在物性温度下的物理性质)⑷、工艺设计初占换热面积、确定换热器基本尺寸(包括管径、管长、程数、每程管数、管子数排列、壁厚、换热器直径、流体进出管管径等计算)⑸、换热器计算①核算总传热系数(传热面积)②换热器内流体的流动阻力校核(计算压降)⑹、机械结构的选用①管板选用、管子在管板上的固定、管板与壳体连接结构②封头类型选用③温差补偿装置的选用④管法兰选用⑤管、壳程接管⑺、换热器主要结构尺寸和计算结果表⑻、结束语(包括对设计的自我评述及有关问题的分析讨论)⑼、换热器结构和尺寸(4#图纸)⑽、参考资料目录开始时期 2013 年 6 月 19 日结束时期 2013 年 6 月22 日学生:牛俊健班级:1020473 学号:06指导老师:冯伟2流程图和工艺流程图冷却水出口管(温度:30℃)纯正丁醇入口管(温度:90℃)冷却水入口管(温度:20℃)纯正丁醇出口管(温度:50℃)3设计计算3.1确定设计方案3.1.1确定设备类型两流体的温度变化:①热流体的入口温度T1=90℃,出口温度T2=50℃;力体定性温度T=(90+50)/2=70℃。
②冷流体的入口温度t1=20℃,出口温度t2=30℃;冷流体定性温度t=(20+30)/2=25℃。
冷热流体的最大温差ΔT max=70−25=45℃,因此,选用列管式换热器。
3.1.2确定壳程流体与管程流体流体经过管程和壳程的选择原则:①不清洁或易结垢的流体,应走容易清洗的管道,可走管程。
②腐蚀性流体应走管程。
③压力高的流体应走管程。
④有毒流体应走管程。
⑤被冷却的流体应走管程。
⑥饱和蒸汽应走壳程。
⑦黏度大的流体或流量小的流体应走壳程。
两种流体的物理性质如下表:综上所述,纯正丁醇走壳程,水走管程;且采用逆流。
3.2初算换热面积3.2.1热流量(10%的热损失)若换热器无相变化,且流体的比热容可取平均温度下的比热容,则Q=q m,h c p,h(T1−T2)×0.9=q m,c c p,c(t2−t1)式中Q——换热器的热负荷,W;q m,c、q m,h——分别为冷、热流体的质量流量,㎏/s;c p,c、c p,h——分别为冷、热流体的平均比热容,kJ/(㎏·℃);t1、t2——冷流体的进、出口温度,℃T1、T2——热流体的进、出口温度,℃有效传热量Q=q m,h c p,h(T1−T2)90%=12721×2.649×(90−50)90%=337.5kw 3.2.2冷却水用量q m,c=Qc p,c(t2−t1)=337.5×1034.178×103×(30−20)=29088(kg h⁄)3.2.3平均传热温差①平均温差先算出逆流的对数平均温差,再乘以考虑流动方向的校正因子φΔt,即Δt m=φΔtΔt m逆Δtm逆=Δt2−Δt1lnΔt2Δt1式中Δtm逆——按逆流计算的对数平均温度差,℃;φΔt——温度差校正系数,量纲为1其中,Δt2=T1−t2,=T2−t1。
Δtm逆=Δt2−Δt1lnΔt2Δt1=(90−40)−(50−20)ln90−4050−20=43.28℃φΔt值可根据P=冷流体的温升两流体的最初温度差=t2−t1T1−t1=40−2090−20=0.142 R=热流体的温升冷流体的温升=T1−T2t2−t1=90−5030−20=4经温度差校正系数图可得φΔt=0.96,所以,Δt m=0.96×43.28=41.55℃②初算传热面积设传热系数K=450 W/(m2·℃), 则传热面积A=QKΔt m=337.5×103450×43.28=17.33(m2)3.3工艺结构尺寸3.3.1管径与管内流速选用∅25mm×2.0mm较高级冷拔传热管(碳钢),取管内流速u1=0.5m/s。
3.3.2管程数和传热管数q m管=π4d i2u1ρ1n式中qm管——管内的流量,㎏/s;d i——管子内径,m;ρ1——水的密度,㎏m3⁄N s=q m cπ4d i2u1ρc=8.08995.7⁄π4×0.0004×0.5≈52又因为有A=nπd i l式中L——在设定的条件下所需的管长,m。
所以L=AN sπd i=17.3352×π×0.025=5(m)采用3m长的标准管,则管层数m=Ll=53≈2因此,所以至少需要52×2根管子。
3.3.3管子的排列方式及壳层数由于平均传热温差校正系数φΔt=0.96>0.8,同时壳层流体流量较大,故取单壳层合适。
采用正三角形排列,如图取管心距P t=1.25d o,则P t=1.25×25=31.25≈32(mm)隔板中心到离其最近的一排管中心距离Z计算如下:Z=P t+6=32+6=22各程相邻管的管心距为44mm.3.3.4壳体直径①壳体内径D=1.05P t√Nη⁄式中η——管板利用率正三角形排列、二管层,可取η=0.75,则D=1.05×32×√1040.75⁄=394.7(mm)≈400(mm)②壳体壁厚δ=1.1×p×D2[σ]φ−p+C式中p——壳体承受的内压,p=0.101+0.02=0.121M Pa;[σ]——壳体所用钢材A3钢的许用应力,[σ]=108MPa;φ ——焊缝系数,φ=0.85,量纲为1;C——腐蚀余量,C=3+0.5=3.5mm。
δ=1.1×p×D2[σ]φ−p+C=1.1×0.121MPa×400mm2×108MPa×0.85−0.121MPa+3.5=3.79(mm)采用标准壁厚δ=8mm3.3.5折流板①折流板圆缺高度采用弓形折流板圆缺高度为壳体内径的25%,则切去的圆缺高度为h=0.25×400=100(mm)②板间距取折流板间距B=0.3D(0.3D<B<D), 则B=0.3×400=120(mm)≈150(mm)③折流板数目N B=传热管长折流板间距−1则N B=300150−1=193.3.6接管管程流体进出口接管接管内液体流速u1=1.0m s⁄,则管程流体进出口接管内径为:D1=√4q m,hρ水πu1=√4×(127213600×776.4)3.14=0.076(m)=80(mm)壳程流体进出口接管接管内液体流速u2=0.75m s⁄,则壳程流体进出口接管内径为:D1=√4q m,cρ水πu2=√4×(29088/3600×995.7)3.14×0.75=0.117(m)=120(mm)3.3.7管法兰标准管法兰号:HG20592 ;密封面形式:平面。
3.3.8放空管放空管选取∅50mm×2.5mm的无缝钢管。
3.3.9排污管排污管选取∅70mm×3mm的无缝钢管,接管管长均选取200mm。
3.3.10支座选用鞍式支座标准号:JB/T4712,鞍座:BΙ325−F(S)3.3.11管箱管箱的公称直径DN≪400mm为平盖管箱;500mm≪DN≪800mm为平盖管箱和封头管箱,推荐使用封头管箱;DN≥900mm,选择封头管箱。
故采取平盖管箱。
3.3.12封头因为该设计为浮头式,所以封头尺寸应该增加100mm,封头为DN500mm×8mm,直边高度为25mm,曲边高度125mm。
如图所示,材料选用A3钢。
3.4换热器核算3.4.1 K值的核算①管程传热系数αi=0.023λiiR ei0.8Pr in=0.023λii(d i u iρii)0.8(c piμii)n式中αi——管程流体对流传热系数,W(m2·℃)⁄;λi——管程流体的热导率,W(m·℃)⁄;d i——管内径,m;u i——管程流体的流速,m s⁄μi——管程流体的黏度,P a·s;ρi ——管程流体的密度,㎏m3⁄;c pi ——管程流体的比热容,kJ(㎏·℃)⁄;R ei——管程流体的雷诺数;P ri——管程流体的普朗特数。
当流体被加热时,n=0.4, 被冷却时n=0.3。
u i=q m,cπ4d i2ρi N′m=29088(3600×995.7)⁄π4×0.0004×522=0.994(m s⁄)R ei=d i u iρii=0.03×0.994×995.7−6=24722P ri=c piμiλ=4.178×800.7×10−30.618=5.4管程流体被加热,取n=0.4;因为R ei >10000,且0.7<P ri<120,则αi=4553②壳程传热系数αo=0.36×R eo 0.55Pr o13⁄×λod e=0.36×(d e u oρoμo)0.55×(c poμoλo)13⁄×λod eS o=BD(1−d op t)u o=q m,ho o式中αo——壳程流体对流传热系数,W(m2·℃)⁄;λo——壳程流体的热导率,W(m·℃)⁄;d e——传热当量直径,m;d o——管外径,m;u o——壳程流体的流速,m s⁄μo——壳程流体的黏度,P a·s;ρo ——壳程流体的密度,㎏m3⁄;c po ——壳程流体的比热容,kJ(㎏·℃)⁄;R eo——壳程流体的雷诺数;P ro——壳程流体的普朗特数;S o——壳程流通截面积,m2。
管子采用正三角形排列,传热当量直径为d e=4×(√32P t2−π4d o2)πd o=4×[√32×0.0322−π40.0252]π×25×10−3=0.04(m) S o=0.15×0.4×(1−25×10−3−3)=0.013125(m2)所以壳程流速为u o=12721(3600×776.4)⁄0.013125=0.34(m s⁄)壳程流体的雷诺数和普朗特数分别为R eo =0.02×0.49×776.4−6=5368P r o =2.2×103×7.15×10−4=11.16因为2000<R eo<1×106,所以αo=725W(m2·℃)⁄③实际的总传热系数K值K 实=11αi+R di+bd iλd m+R dod id o+d iαo d o式中K实——实际的总传热系数,W(m·℃)⁄;R di 、R do——分别为管内、外侧污垢热阻,m2·℃W⁄;d i、d o、d m——分别为管内径、管外径、平均直径,m;b——换热器的管壁厚度,m;λ——管壁材料的热导率,W(m·℃)⁄。