《固定管板式冷却器的设计参考》由会员分享，可在线阅读，更多相关《固定管板式冷却器的设计参考（12页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、化工课程设计说明书一. massachusettsinstituteoftechnology目的培养学生综合运用本门课程及有关先修课程的基础理论和基本知识去完成某项单元操作设备设计任务的实践能力。二. 目标设计的设备必须在技术上是可行的，经济上是合理的，操作上是安全的，环境上是友好的。三. 题目四. 固定管板式冷却器的设计设计条件管程和壳程的压力均不大于0。6MPa,管程和壳程的压力降均不大于30KPa。被冷却的物料为己烷，物料从正常温度(TJ被冷却，出口温度(T2)自定。冷却剂为自来软水，进口温度为30C),出口温度(t2)自定。五. 设计步骤(1) 方案设计冷却剂的选用：自来软水换热器型式
2、的选择：固定管板式流体壳程的选择：自来软水走管程，己烷走壳程流体流动方向的选择：双管程+单壳程工艺设计查出己烷的正常沸点(进口温度)!；=68.74:C选定己烷的出口温度T2=44C选定冷却剂的出口温度t2=38C(4)计算逆流传热的平均温度差=21.28oC绻_At2=(68.7438)(44-30),:t1|68.74-38lnIn:t244-30校正传热平均温度差=臾土斗.09338-30P=T一右壬=0.206568.7430由二(R,P)查表得=0.93,因为0.850.930.95,满足要求。由此得:=tm斤=二tm逆=0.9321.28=19.79C计算定性温度Tm和tm1Tm=
3、-(T+迟)=-(68.74+44)=56.37oCm212211tm=丄(t1-t2)=-(30+38)=34oC2查出物料和冷却剂的物性参数物料名称己烷质量流量4=1406/d比热容Cp=2428.34J*g才粘度口=0.00023pa曲密度p=624.89kg/m3导热系数入=0.1047W0，獸查出冷却剂的物性参数密度3p=994.3kg/m粘度口=0.00074pags比热容Cp=4174J字gk导热系数入=0.6248w_1k_l(8)计算热负荷1400汽1000QqmiCp/T-T=汇2428.34(68.74-44)=973473.64J/SMm1p1124x3600根据总传热
4、系数K的大致范围，初选总传热系数K。=470W/(m2*)初算传热面积Sd空肌4.m447019.79根据工艺条件，选取公称压力PN=1.0MPa根据流体物性，选定换热管材为：碳素钢由初算传热面积S0和选定的公称压力PN，根据管壳式换热器行业标准JB/T4715-92,初定换热器的工艺尺寸：从行标中直接查取计算换热面积：S=109.3m2公称直径DN取600mm(卷制圆筒，圆筒内径为公称直径)管长L=4500mm管壁汉壁厚d05mm：192mm总管数：n=416中心排管数：Nc=23管程流通面积A=0.0368m2管子排列方式：正三角形管心距：t=25mm管程数：NP=2壳程数：NS=1折流板
5、间距：h=300mm折流板型式：25%圆缺形计算冷却剂的流量QCp2(t2-t1)973473.644174(38-30)-29.153kg/s15. 计算管程流速UiUiqmi29.1530.796i7/994.30.0368因为0.50.79673m/s,所以满足要求16. 计算管程对流传热系数aiNu=0.023Re0.8Prn入/diUip、0.83 =0.023(亠)di口自来水被加热，n取0.4,代入数值:ai=0.062f0.01x50.7=960.0150.00074241740.62480Q07422=4197.87w/(m.k)17.计算壳程当量直径de和流速U04（戶2-
6、沙4（子。0252-40.。192）二d。:0.019=0.01727mA=h(D-Ncd0)=0.3(.6-23.019)=0.0489mUoqv0_qm0AoAo1400x1000243600624.890.0489二0.53m/s因为0.20.531.5m/s,所以满足要求18.计算壳程对流传热系数氏NTReRe0计G严。物料被冷却,-)0.14取0.95，将数值代入上式:01047).01727汉0.53x624.89、055z2428.34000023、阪励厂(而4厂0.95=947.726w/(m2k)19.根据冷热流体的性质及温度，在(GB151-99P140-141选取污垢热阻
7、Rd0和RdiRdi=0.0001m76km/Rd0=0.0001m26m/20.计算总传热K丄虫尺亠里0代.丄其中Ka。dididma。的确定：Tsm=1/2(Tmtm)，然后查表，利用内差法得到=51.54w羽Sd-di0.019-0.015,0.019In0.015=0.0169m10.0194197.870.0150.0001760.0190.0150.0020.019-J-51.540.01690.0001761947.726解出k=555.74w/(m2k)由k计算传热面积SSSm折973473.嗅8.49m6555.7419.79因为=109-88-4946=0.19035=19
8、.04汛，15%19.04%25%，所选换热器S109.3能完成任务。核算压力降管内0.0150.7967994.30.000742=16010.05取绝对粗糙度.；：=0.00015m则0.00015二0.01d0.015查图得=0.0419管程压力降.:P（丄+1.5）-d2U1FNsNp对于巾19mm2mm勺换热器，结构校正系数Ft=1.4,Np=2,Ns=1代入数值：送纠=（0.0419汉二+1.5）A3.79672怜9943酥967停0.01522一=16161.26Pa=16.16126KPa因为10KPa16.16126KPa30KPa，故符合要求。deuj0.017270.53
9、624.89官外Re=口24881.99卩0.00023折流板数心丄01二竺3-1=14h0.3壳程压力降：F0（：R+）FsNsPu2也P=Ff0Nc（NB+1）-，其中F=0.5,2二5Re-0.228肌=23。代入数值得:0228：P1=0.5524881.9（14+1）23624.890.5322=7538.35Pa二Nb（3.5-2h）BD:：U02=20(3.5-20.3624.890.53)0.62=3075.01Pa对于液体Fs=1.15送AP(P+AP)FsNs=(7538.35+3075.01)1.151=12205.37Pa=12.20537KPa因为10KPa2.205
10、37KPa30KPa，故符合要求。结构设计圆筒厚度查GB151-99P21表8得圆筒厚度为：8mm椭圆形圭寸头查JB/T4737-95，椭圆形封头与圆筒厚度相等，即8mm公称直径DN(mm)曲面咼度h(mm)直边高度h2(mm)碳钢厚度S(mm)内表面积A2m容积V2m质量mkg6001502580.43740.035327.47管箱短节厚度查GB151-99P20,管箱短节厚度与圆筒厚度相等，即8mm(1) 压力容器法兰(甲型)DNDD1D3dd螺柱规格数量质量6007306906454023M202428.62FI型密封面(5)膨胀节因为J=72.715Ctm=37CTm-tm=72.71
11、5C-37C=35.715C:50C,所以不需设置膨胀节D445(6)管板D3DID查(化工单元设备设计P25-27)得固定管板式换热器的管板的主要尺寸:公称直径DDiD3D4bcd螺栓孔数质量kg6007306905986453610232877分程隔板公称直径DN/mm隔板最小厚度5/mm碳素钢6008(8)分程隔板两侧相邻管中心距t=25mm,d0=19mm,d01.25二23.75mm：25mm换热管中心距宜不小于1.25倍的换热管外径，所设计的换热器不用机械方式清洗，采用正三角形排列换热器外径d/mm19换热器中心距S/mm25分程隔板槽两侧相邻管中心距Sn/mm38(9)布管限定圆
12、换热器型式Dj/mmb3/mm布管限定圆直径Dl/mm固定管板式6008584(10)拉杆的直径、数量和尺寸拉杆公称直径dn/mm数量基本尺寸拉杆直径d/mmJ/mmLb/mmb/mm12419152.0(11)拉杆孔dn-*1憑dn=12mm,l2=1.5dn=1.512=18mm(12)换热管与管板的连接换热管规格换热管最小伸出长度最小坡口深度外径x壁厚/mml1/mml3/mm1921.52(13)折流板的厚度和外径公称直径DN/mm换热管无支跨距1兰300mm(折流板或支撑板的最小厚度)折流板名义外直径/mm折流板外直径允许偏差6004595.50_0.8(14)接管di3600246
13、24.893.142414001000=128.4mm已烷液体进出口接管的直径计算d229.153994.33.142U2=1.77m/s采用1594.5mm热轧无缝钢管，实际已烷进出口管内流速为A1管子直径A/mm法兰内径B|/mm螺栓孔中心圆直径K/mm公称直径DN/mm螺栓孔直径L/mm螺栓孔数量n法兰外径D/mm法兰厚度C/mm法兰理论重量kg自来水进出口159161240150228285207.61已烷进出口219222295200228340249.24(16)防冲板或导流筒因为水u=3.0m/s,己烷沖2=6271.882:2230kg/m.s2,所以管程和壳程都不设防冲板或导流筒。(17)鞍式支座(BI型)(18)组装尺寸4MOOWOO82m/s243600624.893.140.15冷却水进出口接管d2取u2=2m/s,则-193.1mm采用1334mm热轧无缝钢管，实际已烷进出口管内流速为29.15323.14994.30.1931*2(15)管法兰
