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1、换热器的设计1.1 换热器概述换热器是化工、石油、动力、食品及其它许多任务业部门的通用设备在生产中占有重要地位。换热器种类很多，但根据冷、热流体热量交换的原理和方式基本上可分三大类即：间壁式、混合式和蓄热式。在三类换热器中，间壁式换热器应用最多。换热器随着换热目的的不同，具体可分为加热器、冷却器、蒸发器、冷凝器再沸器和热交换器等。由于使用条件的不同，换热设备又有各种各样的形式和结构。换热器选型时褥要考虑的因素是多方面的，主要有：热负荷及流量大小；流体的性质； 温度、压力及允许压降的范围； 对清洗、维修的要求；设备结构材料、尺寸、重量；价格、使用安全性和寿命；按照换热面积的形状和结构进行分类可分
2、为管型板型和其它型式的换热器。其中，管型换热器中的管壳式换热器因制造容易、生产成本低、处理量大、适应高温高压等优点，应用最为广泛。管型换热器主要有以下几种形式：(1) 固定管板式换热器：当冷热流体温差不大时，可采用固定管板的结构型式，这种换热器的特点是结构简单，制造成本低。但由于壳程不易清洗或检修，管外物料应是比较清洁、不易结垢的。对于温差较大而壳体承受压力较低时，可在壳体壁上安装膨胀节以减少温差应力。(2) 浮头式换热器：两端管板只有一端与壳体以法兰实行固定连接，称为固定端。另一端管板不与壳体连接而可相对滑动称为浮头端。因此，管束的热膨胀不受党体的约束检修和清洗时只要将整个管束抽出即可。适用
3、于冷热流体温差较大壳程介质腐蚀性强、易结垢的情况。(3) U形管式换热器换：热效率高，传热面积大。结构较浮头简单但是管程不易清洗且每根管流程不表1-1换热器特点一览表分类名称特性固定冈性结构用于管壳温差较小的情况(一般w50。C)，管间不能管板清洗式带膨胀节：有一定的温度补偿能力壳程只能承受较低的压力管壳浮头首内外均能承受高压壳层易清洗，管壳两物料温差120C;式式内垫片易渗漏U型管制造、安装方便，造价较低，管程耐压高；但结构不系凑、管式管子不易更换和不易机械清洗式填料内填料函：密封性苑差，只苑用于压差较小场合函式外填料函：管间容易泄露，不易处理易挥发、易爆易燃及压力较局场合釜式壳体上都有个烝
4、发空间，用于烝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积较小的冷却器、冷凝器及预热器板式板式拆洗方便，传热面能调整，主要用于粘性加大的液体间换热螺旋板板制造简单，紧凑，可用于带颗粒物料，温位利用好；不易检修伞板式制造简单、紧凑、成本低、易清洗，使用压力不大于1.2Mpa,使用温度不大于150C板壳式板数类似管束可抽出清洗检查，压力不能太高蓄执八、式回旋式盘式传热效率图，用于局温烟气冷却等鼓式用于空气预热器等固格至式紧凑式适用于低温到周温的各种条件非紧凑式适用于局温及腐蚀性气体场合表面扩展式板翅式紧凑、效率高。可多股物流同时换热，使用温
5、度不大于150C,主要用于粘性加大的液体间换热管翅式局效而紧凑，换热面积大传热效果好，清洗方壳式换热器被使用在过程工业中，由于管壳式换热器具有制造容易，生产成本低，选材范围广便，适应性强处理量大，工作可靠，且地适应高温高压等众多优点，管最多。工业中使用的换热器超过90躺E是管壳式换热器，在工业过程热量传递中是应用最为广泛的一种换热器。结合上述优点和本工艺的特点，本工艺的换热器主要选用管壳式换热器。Q1.2 管壳式换热器的选用1.2.1 结构参数的确定管径管径越小换热器越紧凑、便宜但压力降会增加。为了满足允许的压降，一股选用19mr的管子；对于物流流量较大的采用25mm以上的管子。管长无相变传热
6、时，管子长则换热系数增加对于相同的换热面积管子长则管程数减小，使得压力降减小，每平方米传热面积比降低。我国生产的标准钢管长度为6m故系列标准中管长有1.5m，2m，3m，6m和9m五种。因此，一般管长取4-6m,对大面积无相变换热器管长可取至8?9m管子配布换热管在管板上的排列方式主要有正三角形、正方形和转角正三角形、转角正方形。正三角形排列形式最为普遍，由于管距都相等，可以在同样的管板面积上排列最多的管数。但因管外不易清洗，其适用场合受到限制，主要适用于壳程介质污垢少且不需要进行机械清洗的场合。而采用正方形和转角正方形排列的管束，能够使管间小桥形成一条直线通道，便于管外机械清洗。管心距管心距
7、小设备紧凑但将引起管板增厚、清洁不便、壳程压降增大。故一般选用范围为1.25?1.5d（d为管外径）。表1-2换热管管心距换热管外径/mm19253238换热管中心距/mm25324048分程隔板槽两侧相邻管中心距/mm38445260管程数管程数增加，管内流速增加，传热系数增加。管程数一般有1、2、4、&8、10、12等七种。但管程数不能分得太多以免压力降过大且隔板要占用相当大的布管面积。折流板折流板可以改变壳程流体的方向，使其垂直于管束流动提高流速从而增加流体流动的湍流桎度，获得较好的传热效果。折流板型式可分为间缺形（弓形）折流板、盘环形折流板、孔式折流扳和折流圈。表1-3折流板间距常用数
8、值管长（mm）折流板间距（mm）30001002003004506004500?60001500?600015020030045060060002003004506007500,900075060003004506007507500,90006000?90004506007501.3 换热器详细设计本工艺共有41台换热设备（换热器、再沸器、冷凝器、预热器），这里我们以浮头式换热器（E0602）详细设计为例。热物流经该换热器换热温度降至目标温度，冷却物流为循环冷却水。由Aspen软件得到冷热工艺物流数据:表1必工艺操作参数初步选择换热器的形式后，根据任务要求利用Aspen Excha nger
9、Desig n &操作参数参数壳程管程介质循环冷却水甲苯回收塔塔底去一级结晶质量流量（Kg/h）343740.084194.9入口温度（C）20.00138.00出口温度（C）30.0034.00人口压力（bar）3.002.87出口压力（bar）2.872.74131-1所示：RatingV7.2进行模拟计算，模拟出来的换热器工艺参数如图Dornog-2.ocalion3JeivireofUnit:OurReferenee：4ternNOJYoufReferencei5Jae:RbvNo-JobNa.：Gxze750-5950mmTypeBETHoiConnectedin1paraftel1
10、3Mts72Hg曲)1736nPShels?un15jfF/snel(eff.)17360PERFORMANCEOFONEUNII9MdNocatlonSnelSideTubeSidleUMdFWHs:令却冰甲苯塔据底去一级皑晶11MdquantityATotal95.4E53323.3693V4PO4(In.,Out)000013Liqud95.433535.4535213693Z3L3E9314Monoondsnsable0000151Rempetlture(ImOut)20301343017DewfBubMepo(nt18VapoAiquidkgfmi?/saa.st/389.22f75
11、9.9/857.771J/1.0214/eise/.2272/.574S20.loteoiarwt.VaoI.lolecJartNC222edfhheat/4.S39M.8J2/2.12/1.E81rheimalconducbviA/.5991J.6132九1042/何24rtentheatne(ab$)32725662.07258C2626/etocrtynVs51.3577VKSWdrop.alloA,icak:.52741442837428ouingresist,(minl.00017.00017.00022AcbasedHealexchanged46147MTDcotreeted349
12、730ransferrate.Setvlce760.1DMv7G7.3Ctean10976后CONSTRUCTIONOFONESHELLSketch32Sne?SideFeSdeIJDeiig(VvAc.testpressurega4/iDesigntemperatureE51701*35Numberpassespeshell14onstonjBowaneeA18118Ccnwnecboosmm1304.3/11524/JU:SizesUngOul1254/1S24/39NcminalitertJAtef/IU,TubeNo.514OD19TksAvg2mmLength5850mmPitch2
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