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1、江汉大学化学与环境工程学院化工原理课程设计设计题目：换热器设计设计者：专业：化学工程与工艺班级：姓名： 学号：设计指导老师： 设计日期：2010 年 1 月 11 日 2010 年 1 月 22 日2目录任务书-第 3 页课程设计-第 4 页1 确定设计方案-第 4 页2 确定物性数据-第 4 页3 估算传热面积-第 4 页4 工艺结构尺寸-第 5 页4.1 管径和管内流速- 第 5页4.2 管程数和传热管数-第 5页4.3 传热管排列和分程方法- 第 6页4.4 壳体内径-第 6页4.5 折流板-第 6页4.6 接管-第 6页5 换热器核算-第 6页5.1 热流量核算-第 63页5.2 换热
2、器内流体流动阻力- 第 8页参考文献-第 10页附录 1 换热器管板尺寸图- 图 1附录 2 换热器主要结构尺寸图-图 2附录 3 隔板及列管排列尺寸图-图 3任务书1. 设计题目计算并选择标准列管式换热器，用于冷却精馏塔的釜残液，流量 G=6.0kg/s,温度 ，冷却到 .釜残液为腐蚀102.5HT130KT性的有机液体。在平均温度 时具有下列物.6mH性： 1=986kg/m3， 1=0.662W/(mK)， 1=0.00054Pas，C p1=4190J/(kgK)， 1=0.00048K-1，用水冷却：水温由 到 .20Ht240Kt2.设计内容和要求（1）确定设计方案（2）确定换热结
3、构和尺寸（3）核算换热器的传热能力及流体阻力4（4）确定换热器的工艺结构（5）设计时间：两周3.设计成果（1）设计说明书一份（要求：封面、目录、任务书、正文、参考文献、附录）（2）换热器管板尺寸图（3）换热器主要结构尺寸图课程设计1.确定设计方案1.1 选择换热器的类型：两流体温度变化情况：热流体进口温度 102.5，出口温度 30；冷流体进口温度 20，出口温度 39，该换热器用循环冷却水冷却，初步选定用固定管板式换热器。1.2 流程安排：因为有机液体具有腐蚀性，根据化工原理的一般设计，应走管程，冷却水应走壳程。由给出的温度考虑，两液体应该是逆流设计。2.确定物性数据定性温度：对于有机液体和
4、水等低粘度流体，其定性温度可取流体进出口温度的平均值。故管程有机液体的定性温度为：102.56.25T +3 壳程流体的定性温度为：t 4 有机液体在 66.25的有关物性数据 如下：2密度： 1=986kg/m3定压热容比：C p1=4190J/(kgK)热导率： 1=0.662W/(mK)粘度： 1=0.00054Pas5冷却水在 30的有关物性数据 如下：2密度： kg/95.7i3m定压热容比： 041/()PCKJg热导率： =0.6176W/(mK)i粘度： =0.Pas i3.估算传热面积热流量11649012.53/182650/pQmct kgskgs平均传热温差12.0.4
5、32mtInIn温差校正及壳程选择 102.5-3R=.64P7.-如若采用单壳程，查表有 必小于 0.8，所以采用双壳程的设计查表得t为 0.97，用两个相同结构的换热器相互串联。t所以 =0.95*28.65=27.79（参考匡国柱，史启才主编。化工单元过程m及设备课程设计）冷却水用量 1826501.83/47PiQkgsCt传热面积:取 K 值为 580 2/WmK21865013.87.9PmAt总由于是两个换热器串联，每个换热器的传热面积为： 2P.42总64.工艺结构尺寸4.1 管径和管内流速 选用 较高级冷拔传热管（不锈钢）u=0.66m/s25.4.2.管程数和传热管数 22
6、6/989.3600.75.0.4siVndu0.4.831PsAL在这里由于管程长度太长，采用 4 管程取 l=6m则传热总管数420(TN根 ）4.3 传热管排列和分成方法采用组合排列法，即每程内均按正三角形排列取管心距 0t=1.25d.2531.2m隔板重心到离其最近一排管中心距离为362tS各程相邻管的管心距为 44mm4.4 壳体内径1.02.5TCN取管板利用率为 0.65.5/.310/.645.TDt m按国标取 D 取 500mm4.5 折流板采用弓形折流板，取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mm0.251h取折流板间距 B=0.8D,则B=0.8
7、*500=400mm折流板数 BN6140.传 热 管 长折 流 板 间 距74.6 接管壳程流体进出口接管：取接管内液体流速为 u=10m/s,则接管内径为取 0.15m14V21.83/95.7D=018u4m管程流体进出口接管，取接管内液体流速 ，则接管内径为2.5/us取 0.05m246/980.563.15 换热器核算5.1 热流量核算（1） 壳程表面传热系数用克恩法计算，有0.140.51/310.36RePrwd当量直径 224.0.785.0.31ed m壳程流通截面积 00 .25.41.4380SBDt壳程流体流速及其雷诺数分别为021.8/95.7/43ums0Re12
8、46.5.普朗特数 178Pr.6粘度校正=10.14w0.140.51/3 0.51/310 .617.36RePr32440wd=3486（2） 管内表面传热系数80.8.3.23RePriid管程流体流通截面积21.75.942iS管程流体流速6/980.6/.4iums2Re3590.普朗特数.1905Pr.41860.3.8.3 0.820.620.er35941347/iidWmK（3） 污垢热阻和管壁热阻 3管外侧污垢热阻 (未处理的凉水塔用水)20.56/Rmkw管内侧污垢热阻 (有机液体)2.17/i管壁热阻为 20.5.0/wRmkw（4） 传热系数 CK00001iWi
9、mcddR2 10.50.25.251.7.0.63467 348./cKWmK（5） 传热面积裕度9计算传热面积21826509.787.CmQAmKt该换热器的实际传热面积 02l3.4103.4PTdN2该换热器的面积裕度为1.96.78.%PCAH传热面积裕度合适，该换热器能够完成生产任务。5.2 换热器内流体的流动阻力（1）管程流体阻力2(),4tirSPSPiipNFludg由 Re=23590.5，传热管相对粗糙度 ，查莫狄图得 =0.041.流速0.21iu=0.646m/s, =986 ,所以3/kgm=iP26980.460.4153.7.2pa=rp2.31.u(250.
10、761.)4.537.6t pa（2）壳程阻力 0()siSpFN2s流体流经管束的阻力100.2800 2.51465.,/9.605.5821.564TCBFfNumspa流体流过折流板缺口的阻力202(3.5),.4,0.5.95614. 31.7iBi upNBmDDpa总阻力(65.8310.7)2.69.0sp符合设计要求（3）换热器主要结构尺寸和计算结果表参数 管程 壳程流率/(kg/h) 21600 78600进/出温度/ 102.5/30 20/40压力/pa 定性温度/ 66 30密度/(kg/m3) 986 995.7定压热容比/(kj/(kg*K) 4.19 4.174
11、粘度/(pa*s) 0.00054 0.热导率/w/(m*k) 0.662 0.6176普朗特数 3.418 5.4形式 管板式 台数 2壳体内径/mm 500 壳程数 2管径/mm 25*2.5 管心距/mm 32管长/mm 6000 管子排列 正三角形管数目/根 120 折流板数/个 14传热面积/m2 56.54 折流板间距/mm 400管程数 4 材质 碳钢主要计算结果 管程 壳程流速/(m/s) 0.646 0.5表面传热系数/w/(m2*k) 3466.7 3486污垢热阻/(m2*k/w) 0.00017 0.00056阻力/pa 37773.4 22699.30611热流量/kw 6562传热温差/k 27.79传热系数/w/(m2*k)677.7裕度/% 16.80固定式换热器管板尺寸（mm）4公称直径 D 123D4=56D7b 1500 630 590 490 543 490 40 33EHA 椭圆形封头尺寸表（mm）4公称直径 DN 总深度 H500 150参考文献：1 匡国柱，史启才主编。化工单元过程及设备课程设计2夏清，陈常贵主编。化工原理天大版。3华南工学院化工原理教研组编。化工过程及设备设计。赵惠清等编。化工制图 。第二版：北京：化学工业出版社4M
