管壳式换热器总传热系数的范围
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西北大学化工学院列管式换热器的工艺设计说明书题目: 列管式换热器的工艺设计和选用课程名称: 化工原理课程设计专业: 化学工程与工艺班级: 09级学生姓名: 李哲学号: 2009115057指导教师: 吴峰设计起止时间:2012 年1月1日至2012 年 1月13日设计题目:列管式换热器的工艺设计和选用一、设计条件炼油厂用循环水将煤油油从230℃冷却到120℃。
柴油流量位28700kg/h;循环水初温为22℃,经换热后升温到46℃。
换热器的热损失可忽略。
管、壳程阻力压降不大于100kPa。
试设计能完成上述任务的列管式换换热器。
二、设计说明书的内容1、设计题目及原始数据;2、目录;3、设计方案的确定;4、工艺计算及主体设备设计;5、辅助设备的计算及选型;(主要设备尺寸、衡算结果等);6、设计结果概要或设计结果汇总表;7、参考资料、参考文献;目录一.设计任务及设计条件 (3)二.设计方案 (3)1.换热器类型选择 (3)2.流程选择 (3)3.流向选择 (3)三.确定物性数据 (3)四.估算传热面积 (3)五.工艺结构尺寸计算 (3)1.管径及管内流速选择 (3)2.传热管数和传热管程数 (4)3.平均传热温差校正及壳程数 (5)4.传热管排列和分程方法 (5)5.壳体内径 (5)6.折流板 (5)7.其他主要附件 (6)8.接管 (6)9.壁厚的确定、封头 (7)六.换热器核算 (7)(一).热流量核算 (7)1.壳程表面传热系数核算 (8)2.管程表面传热系数核算 (8)3.污垢热阻 (9)4.传热面裕度 (9)(二)传热管壁温及壳体壁温计算 (9)(三)阻力计算 (10)1.管程流体阻力计算 (10)2.壳程流体阻力计算 (10)七.换热器主要计算结果汇表 (11)八.主要符号说明 (11)九.换热器主要结构尺寸图和管子布置图 (12)十.参考文献 (15)一.设计任务及设计条件:用循环冷却水将流量为28700Kg/h 的煤油从230℃降至120℃,冷却水为清净河水,进口温度22℃,选定冷却水出口温度46℃,设计一台列管换热器完成冷却任务。
2019年第38卷增刊1 CHEMICAL INDUSTRY AND ENGINEERING PROGRESS收稿日期:2019-04-28;修改稿日期:2019-05-13。
第一作者及通信作者:孟雪(1988—),女,硕士,工程师,研究方向为化工设计。
E-mail :mengxuenanjing@ 。
引用本文:孟雪, 荆恒铸, 曹真真, 等. 基于Aspen EDR 的管壳式换热器的设计[J]. 化工进展, 2019, 38(s1): 275–277.Citation: MEGN Xue, JING Hengzhu, CAO Zhenzhen, et al. Design of shell and tube heat exchanger based on Aspen EDR[J]. Chemical Industry and Engineering Progress, 2019, 38(s1): 275–277.·275·化 工 进展DOI :10.16085/j.issn.1000–6613.2019–0680基于Aspen EDR 的管壳式换热器的设计孟雪,荆恒铸,曹真真,李红明(河南心连心化学工业集团股份有限公司,河南 新乡 453731)摘要:管壳式换热器作为一种高效换热装置在石化领域得到广泛应用,但传统计算方法非常复杂,因此软件设计已逐步代替传统手算方法成为工程设计人员的主要设计手段。
本文通过对含氢气、一氧化碳、氮气等气体的合成气冷却器进行设计,探讨了管壳式换热器的选型原则,介绍了Aspen EDR 设计软件使用要点,详细阐述了Aspen EDR 软件设计和校核管壳式换热器的步骤,着重介绍了气体冷却器设计过程中换热器的参数选取及要点,并对设计过程中碰到的问题及调整优化方法进行了简单介绍。
设计结果表明,Aspen EDR 软件设计的结果不仅能达到工艺要求,而且计算过程快捷明了,极大简化了手工计算的过程,提高了设计效率。
换热器的工艺参数参考表一.总传热系数表3-1 原油总传热系数参考表表 3-2 油品换热器的经验总传热系数参考表表3-3 加氢、重整和润滑油换热器的经验总传热系数参考值表3-4 馏分油油气冷凝器经验总传热系数参考值表 3-5 塔顶油气等冷凝器的总传热系数参考值管壳式换热器(1)用作冷凝器表3-6-1(2)用作加热器表3-6-2(3)用作换热器表3-6-3(4)用作蒸发器表3-6-4(5)用作冷凝器表3-6-5续表蛇管式换热器(1)用作冷凝器表3-7-1续表(2)用作加热器表3-7-2(3)用作换热器表3-7-3(4)用作蒸发器表3-7-4(5)用作冷凝器表3-7-5夹套式换热器(1)用作冷却器表3-8-1、(2)用作加热器表3-8-2(3)用作蒸发器表3-8-3续表套管式换热器(1)用作冷却器表3-9-1(2)用作加热器表3-9-2(3)用作热交换器表3-9-3(4)用作冷凝器表3-9-4空冷器(1)用作冷却器表3-10-1(2)用作冷凝器表3-10-2喷淋式换热器(1)用作冷凝器表3-11-1(2)用作冷却器表3-11-2螺旋板式换热器表3-12其他形式换热器表3-13续表二.结垢热阻表3-14 水结垢热阻参考数据表单位:(m2.K)/W表 3-15原油结垢热阻参考数据表单位:(m2.K)/W表3-16 工业物流结垢热阻参考数据表三.金属导热系数λ表3-17有色金属的导热系数λ表3-18 铝和铝合金导热系数W/(m.℃)表3-19 纯铜导热系数W/(m.℃)表3-20 铜合金导热系数W/(m.℃)表3-21 钛和钛合金导热系数W/(m.℃)GB151—1999 壁温计算F1 符号K ——以换热管外表面积为基准计算的总传热系数,W/(m 2·℃); q ——热强度,W/m 2; γd ——污垢热阻,m 2·℃/W ;T m 、t m ——分别为热、冷流体的平均温度,℃; T i 、t o ——分别为热流体的进、出口温度,℃; t i 、t o ——分别为冷流体的进、出口温度,℃; t t ——管壁温度,℃; t s ——壳壁温度,℃;△t M ——流体的有效平均温差,℃;α——以换热管外表面积为基准计算的给热系数,W/(m 2·℃)。
换热器热量及面积计算一、热量计算1、一般式 Q=Q c=Q hQ=W h(H h,1 - H h,2)= W c(H c,2 - H c,1)式中:Q为换热器的热负荷, kj/h或kw;W为流体的质量流量, kg/h ;H为单位质量流体的焓,kj/kg ;下标 c 和 h 分别表示冷流体和热流体,下标 1 和 2 分别表示换热器的入口和出口。
2、无相变化Q=W h c p,h (T1-T2)=W c c p,c (t2-t1)式中:c p为流体均匀定压比热容,kj/(kg.℃);T为热流体的温度,℃;t为冷流体的温度,℃。
3、有相变化a. 冷凝液在饱和温度下走开换热器,r c(t 2-t 1) Q=W = Wc p,ch式中:W h为饱和蒸汽(即热流体)冷凝速率(即质量流量)(kg/s)r 为饱和蒸汽的冷凝潜热(J/kg )b.冷凝液的温度低于饱和温度,则热流体开释热量为潜热加显热Q=W h[r+ c p,h(T s-T w)] = W c c p,c (t 2-t 1)式中:c p,h为冷凝液的比热容(J/(kg/℃));T s为饱和液体的温度(℃)二、面积计算1、总传热系数K管壳式换热器中的K 值以下表:冷流体热流体总传热系数 K,w/(m2. ℃)水水850-1700水气体17-280水有机溶剂280-850水轻油340-910水重油60-280有机溶剂有机溶剂115-340水水蒸气冷凝1420-4250气体水蒸气冷凝30-300水低沸点烃类冷凝455-1140水沸腾水蒸气冷凝2000-4250轻油沸腾水蒸气冷凝455-1020注:1w = 1J/s =kj/h =kcal/h1kcal =kj2、温差(1)逆流热流体温度 T: T1→T2冷流体温度 t : t2 ←t1温差△ t :△ t1 →△ t2△t m=(△ t2- △t1 )/ ㏑(△ t2/ △t1 )(2)并流热流体温度 T: T1→T2冷流体温度 t : t1 →t2温差△ t :△ t2 →△ t1△t m=(△ t2- △t1 )/ ㏑(△ t2/ △t1 )对数均匀温差,两种流体在热互换器中传热过程温差的积分的均匀值。
利用HTRI进行管壳式换热器的设计发布时间:2021-07-05T02:51:01.218Z 来源:《中国科技人才》2021年第10期作者:王建航[导读] 常用的管壳式换热器主要有固定管板式,浮头式及U型管式。
一般优先选用固定板式换热器。
对壳体和管子温差超过30°C或冷热流体进口温差超过110°C的情况应考虑选用浮头式换热器。
对于高温高压流体应考虑选用U型管换热器。
空气产品(山东)工程设计有限公司山东省淄博市 255000摘要:管壳式换热器作为重要的换热设备,在石油石化行业应用广泛。
本文阐述了如何借助HTRI进行管壳式换热器的设计,以及在设计过程中需要注意的问题,从而设计出经济实用的换热器。
关键词:管壳式换热器;HTRI管壳式换热器又称列管式换热器,因其制造容易,生产成本低,适应性强,处理量大,工作可靠,维护方便,在石油,化工,能源等行业的应用中处于主导地位。
【1】相比于其他型式的换热器,其理论研究,设计技术及标准化和规范化也是最完善的。
【2】随着计算机技术的发展,专门的换热器计算软件HTRI,HTFS已经成为换热器计算的主要手段,并很好的符合实际的生产工况。
本文主要叙述如何利用HTRI进行管壳式换热器的设计。
1 设计前应确定的条件1.1明确两股流体的工艺参数及要求初步确定换热器的形式。
常用的管壳式换热器主要有固定管板式,浮头式及U型管式。
一般优先选用固定板式换热器。
对壳体和管子温差超过30°C或冷热流体进口温差超过110°C的情况应考虑选用浮头式换热器。
对于高温高压流体应考虑选用U型管换热器。
1.2根据两股流体的物性确定冷热流体的流程。
1/易结垢的物料应走容易清洗的一侧;2/有毒,有腐蚀性或高压的物料应走管程;3/通常蒸汽为便于排凝,一般通入壳程;4/高粘度流体或在管程为层流的流体,可考虑其走壳程。
因为壳程中的挡板有利于流体达到湍流,提高换热系数;1.3根据流体物性确定合适的污垢系数流体的结垢会严重影响换热器的换热效果。
第23卷第1期2021年1月Vol.23,No.1Januaiy2021大连民族大学%报Journal of Dalian Minzu University文章编号:2096-13=3(2021)01-0001-06管式换热器传热系数的研究齐济,刘春艳,方兴蒙,姚暄泽,石松(大连民族大学生命科学学院,辽宁大连116605)摘要:研究影响传热系数的因素,包括换热器几何结构和列管换热器的不同管程流动分布的影响,以便在设计过程中合理调整结构参数,使换热器提高传热性能%通过对换热器结构、流动状态、管程流动分布变化的实验,处理并分析实验数据,得出在套管换热器内,插入强化丝不仅可以增加空气侧对流传热系数,而且对蒸汽侧对流传热系数也有提高作用,空气流速越快,效果越明显;列管换热器中,单管流动总传热系数最大,随着流通管数的增加,流速降低,传热系数降低。
插入强化丝导致流动阻力增大、速率减小、边界层变厚、热阻增加、强化效果不理想%关键词:传热系数;强化传热技术;列管换热器;套管换热器中图分类号:TK124文献标志码:AResearch on Heat Transfer Coefficient of Tube Heat ExchangersQI Ji,LIU Chun-yan,FANG Xing-meng,YAO Xuan-ze,SHI Song(Schooi of Life Science,Dalian Minzu University,Dalian Liaoning116605,China)Abstract:Thr factors affecting thr heat transfer coefficients were investifated,which included thr geometricoi structure of a heat exchanarr and thr fow distribution in tubr patOs of a tubr heat so as to adjust thr structurai parameters rersonabiy in future design and improve the heat transfer peOormancc of the heat exchanger.By changing its structure,fow pdem and the tube side fow distribution,and on the cclculation and analysis of expemmentai datr,the foilowing conclusions were o btained.The heat transfer coefficients of both air and steam sines in the doubie-pipe heat exchanger wera increased by inseymg reinforcement wire.The heat transfer coefficient was increased with air velocity increasing.In the tubular heat exchangee,the totai heat transfee coefficient of single-pipe fow was maxirnum in the tubular heat exchangee.As the numbee of eowing pipes increased,the heat transfee coefficient decreased with the reduction of S ow speed.With the insetion of reinforced wire,the S ow resistanco increased,the rate decreased,the boundsy layee thickened,and the thermt resistanco increased,which meant the strengthening effeci was not ineOKey words:heat transfee coefficient;heat transfee enhancement technoloey;tubulae heat ec-change);douboe-pipeheatecchange)传热不仅是自然界中普遍存在的能量传递现象,也是工业生产中最常见的单元操作过程之一%无论在能源、化工、动力、冶金、机械等工业过程中,还是在建筑、农业、环境保护等领域,都涉及传热过程。