【正文】 ......................................................................... 15 ............................................................................................................. 15 ..................................................................................... 15 (1).管程壓降 ................................................................................................... 15 (2).殼程壓降 ................................................................................................... 16 七 .附件 ........................................................................................................................ 17 .................................................................................................................... 17 .................................................................................................................... 17 八 .數(shù)據匯總 ................................................................................................................ 18 .......................................................................... 18 九 .附圖 ........................................................................................................................ 20 CAD 運行圖 ................................................................................................. 20 CAD 排管圖 ................................................................................................. 22 ...................................................................................................... 23 十 .參考文獻 ................................................................................................................ 23 十一 .總結致謝 ............................................................................................................ 24 化工原理課程設計 沈 xx 06211xxx 4 一 .緒論 換熱器是化工、石油、食品及其他許多工業(yè)部門的通用設備，在生產中占有重要地位。由于生產規(guī)模、物料的性質、傳熱的要求等各不相同，故換熱器的類型也是多種多樣。 不同類型的換熱器各有優(yōu)缺點，性能各異。在換熱器設計中首先應該根據工藝要求選擇適合的類型，然后計算換熱器所需傳熱面積，并確定換熱管的結構尺寸。 在化工生 產中，經常要求在各種不同的條件下進行熱交換，因此對各種換熱器的要求必然是多種多樣的。而每種類型的換熱器都有其優(yōu)缺點，選擇時考慮的因素很多，例如材料、壓強、溫度、溫度差、壓強降、流動狀態(tài)、傳熱效果、結垢腐蝕情況、檢修和操作等。 （ 1） .固定管板式換熱器 管殼式換熱器主要是由殼體、管束、管板、管箱及折流板等組成， 管束和管板是剛性連接在一起的。所謂“固定管板”是指管板和殼體之間也是剛性連接在一起，相互之間無相對移動，具體結構如圖所示 。這種換熱器結構簡單、制造方便、造價較低；在相同直徑的殼體內可排列較多的換熱管，而 且每根換熱管都可單獨進行更換和管內清洗；但管外壁清洗較困難。當兩種流體的溫差較大時，會在殼壁和管壁中產生溫差應力，一般當溫差大于 50℃時就應考慮在殼體上設置膨脹節(jié)以減小或消除溫差應力。 固定管板式換熱器適用于殼程流體清潔，不易結垢，管程常要清洗，冷熱流體溫差不太大的場合。 化工原理課程設計 沈 xx 06211xxx 5 （ 2） . 浮頭式換熱器 浮頭式換熱器的一端管板是固定的，與殼體剛性連接，另一端管板是活動的，與殼體之間并不相連，其結構如圖所示 。活動管板一側總稱為浮頭，浮頭的具體結構如圖53 所示。浮頭式換熱器的管束可從殼體中抽出，故管外壁 清洗方便，管束可在殼體中自由伸縮，所以無溫差應力；但結構復雜、造價高，浮頭處若密封不嚴會造成兩種流體混合且不易察覺。 浮頭式換熱器適用于冷熱流體溫差較大，介質易結垢常需要清洗的場合。在化工生產中使用的各類管殼式換熱器中浮頭式最多。 （ 3） .U 型管式換熱器 U形管式換熱器不同于固定管板式和浮頭式，只有一塊管板，換熱管作成 U字形、兩端都固定在同一塊管板上；管板和殼體之間通過螺栓固定在一起，其結構如圖所示 。這種換熱器結構簡單、造價低，管束可在殼體內自由伸縮，無溫差應力，也可將管束化工原理課程設計 沈 xx 06211xxx 6 抽出清洗且還節(jié)省了一塊管板； 但 U 形管管內清洗困難且管子更換也不方便，由于 U形彎管半徑不能太小，故與其他管殼式換熱器相比布管較少，結構不夠緊湊。 U形管式換熱器適用于冷熱流體溫差較大、管內走清潔不結垢的高溫、高壓、腐蝕性較大的流體的場合。 （ 4） . 填料函式換熱器 填料函式換熱器與浮頭式很相似，只是浮動管板一端與殼體之間采用填料函密封，如圖所示 。這種換熱器管束也可自由伸縮、無溫差應力，具有浮頭式的優(yōu)點且結構簡單、制造方便、易于檢修清洗，特別是對腐蝕嚴重、溫差較大而經常要更換管束的冷卻器，采用填料函式比浮頭式和固定管板式更為優(yōu)越；但 由于填料密封性所限，不適用于殼程流體易揮發(fā)、易燃、易爆及有毒的情況。目前所使用的填料函式換熱器直徑大多在 700mm 以下，大直徑的用得很少，尤其在操作壓力及溫度較高的條件下采用更少。 化工原理課程設計 沈 xx 06211xxx 7 二 . 確定設計方案 由于循環(huán)冷卻水容易結垢，為便于水垢清洗，應使循環(huán)水走管程，異丙苯走殼程。 選用較小直徑的管子，可以提高流體的對流給熱系數(shù)，并使單位體積設備中的傳熱面積增大，設備較緊湊，單位傳熱面積的金屬耗量少，但小管子易結垢，不易清洗，可用于較清潔流體。大管徑的管子用于粘性較大或易結垢的流體。 我國列管式換熱器常采用 無縫鋼管，規(guī)格為外徑壁厚，常用的換熱管的規(guī)格：φ 19 2，φ 25 ，φ 38 3。 在此項目設計中選擇換熱管的規(guī)格為φ 25 碳鋼管 三． 確定物性參數(shù) 異丙苯： 120 51 c? ? 冷卻水： 20 40 302 c? ? 化工原理課程設計 沈 xx 06211xxx 8 C溫度 3/kg m?密度 / CpkJ kg C?比熱容 （） /W m C??導熱系數(shù) （） Pas??黏度 異丙苯 冷卻水 30 10?? 6801 .5 10 ?? 四．估算傳熱面積