【正文】 =(60)= 殼程流通面積： Ao=（π /4）℃ ) ρ m=μ m= 104 Pa℃ ) S=Q/(K r =WF℃ )； b—— 傳熱管壁厚， m。 uo2） / 2 NB = L / Z – 1 f0 = Reo – nc = n 1/2 Ao= h ( D – nc+Δ P2180。 r —— 飽和蒸汽的冷凝潛熱， J/kg 下標 h和 c分別表示熱流體和冷流體，下標 1和 2分別表示換熱器的進口和出口。 通常，進行換熱器的選擇或設計時，應在滿足傳熱要求的前提下，再考慮其他各項的問題。 (3) 確定流體在換熱器中的流動途徑。 列管式換熱器的系列標準中管程數(shù)有 4和 6程等四種。直徑小于 400mm的殼體通 常用鋼管制成，大于 400mm的用鋼板卷焊而成。厚度計算應根據(jù)我國“鋼制壓力容器設計規(guī)定”進行。 C。 ⑦ 流量小或粘度大的流體宜走殼程，因流體在有折流擋板的殼程中流動，由于流速和流向的不斷改變，在低 Re下即可達到湍流，以提高傳熱系數(shù)。 內蒙工業(yè)大學本科課程設計 4 設計的基本 原則 （ 1） 流體流徑的選擇 流體流徑的選擇是指在管程和殼程各走哪一種流體，以固定管板式換熱器為例，介紹一些選擇的原則。 C，所以選 用浮頭式換熱器。這類換熱器結構簡單、價格低廉，但管外清洗困難，宜處理兩流體溫差小于 50。 在正常的生產過程中，利用低壓蒸汽作為加熱介質在預 熱器中對原料液進行預熱，達到泡點 ℃ 后利用離心泵輸送到精餾塔中進行蒸餾，塔頂蒸餾出的酒精蒸汽輸送到塔頂冷凝器，利用循環(huán)冷卻水作為冷卻介質使酒精蒸汽轉為液體，輸送到分配器中，調節(jié)分配器使回流比為 2，使部分酒精液體回流。 直接接觸式換熱器 直接接觸式換熱器是兩種流體直接接觸進行換熱的設備，例如，冷水塔、氣體冷凝器等。在化工生產中換熱器可作為 加熱器 、 冷卻器 、 冷凝器 、蒸發(fā)器 和 再沸器 等，應用更加廣泛。順流時，入口處兩流體的溫差最大，并沿傳熱表面逐漸減小，至出口處 溫差為最小。換熱器是實現(xiàn)化工生產過程中熱量交換和傳遞不可缺少 的設備。在石油、化工、輕工、制藥、能源等工業(yè)生產中，常常用作把低溫流體加熱或者把高溫流體冷卻，把液體汽化成蒸汽或者把蒸汽冷凝成液體。逆流時，沿傳熱表面兩流體的溫差分布較均勻。換熱器種類很多，但根據(jù)冷、熱 流體 熱量 交換的原理和方式基本上可分三大類即：間壁式、混合式和蓄熱式。 二、換熱器按用途分類 內蒙工業(yè)大學本科課程設計 2 加熱器 ： 加熱器是把流體加熱到必要的溫度，但加熱流體沒有發(fā)生相的變化。未回流部分作為產品輸送到塔頂冷卻器中，在塔頂冷卻器中再次用冷卻水使其降到 35℃ 輸送到儲裝罐中。 C 且殼方流體較清潔及不易結垢的物料。冷凝器的平均溫差大于 50。 ① 不潔凈和易結垢的流體宜走管程，因為管程清晰較方便。 （ 2） 流體流速的選擇 流體流速的選擇涉及到傳熱系數(shù)、流動阻力及換熱器結構等方面。缺水地區(qū)可選內蒙工業(yè)大學本科課程設計 5 用較大溫差，水源豐富地區(qū)可選用較小溫差。管板上開有管孔，管孔的排列方式有三角形、正方形和同心圓形。根據(jù)工作溫度選擇殼體材料，有防腐要求時，大多考慮使用復合金屬板。采用多管程時，合理的換熱器管的長度為 、 3或 6m。 (4) 計算平均溫度差。 要公式 傳熱速率方程式 Q = K （ 2）平均溫度差 一側恒溫，逆流與并流的平均溫差相等 Δ tm =(Δ t1Δ t2)/ln(Δ t1/Δ t2) 式中 Δ t Δ t2—— 分別為換 熱器兩端熱、冷流體的溫差，℃。） Fs do) 式中 Δ P1180。 內蒙工業(yè)大學本科課程設計 10 由上式計算得到的總傳熱系數(shù)為 K 計 。 CPcΔ tm )=538278 /（ 700 ） = ⑥初選換熱器型號 由于兩流體溫差大于 70℃，可選用浮頭式換熱器 初選換熱器型號為： JB/T 325 主要參數(shù)如下： 外殼直徑 325mm 公稱壓力 公稱面積 管子尺寸 φ 19 管子數(shù) 60 管長 3m 管中心距 25mm 管程數(shù) Np 2 管子排列方式 正三角形 管程流通面積 實際換熱面積： So=nπ doL=60 3= 采用此換熱面積的換熱器，則要求過程的總傳熱系數(shù)為： K=Q/ (So s ui= Rei= 103 內蒙工業(yè)大學本科課程設計 14 管程流速： ui=Wc/(ρ m (D2 n Fs℃ ) ②殼程對流傳熱系數(shù) 0 7 4). . . . . . .1. . . . . .321()15. . . . . .32115. . . . . .321(????????????????????nnnnnnnnmn ? ? )/()( tdngrh ??? ??? ? ? )()( ???????? ? = W/(m 殼程進口標準接管外徑為 95mm。Δ tm )= 103/（ 600 ） = ⑥初選換熱器型號 由于兩流體溫差接近 50℃，可選用帶有熱膨脹節(jié)的固定管板式換熱器，初選換熱器型號為： G273Ⅱ 主要參數(shù)如下： 外殼直徑 700mm 公稱壓力 公稱面積 m2 管子尺寸 φ 25 管子數(shù) 355 管長 m 管中心距 32mm 管程數(shù) Np 1 Δ tm =℃ So= Ko=(m2 s 汽化熱 r KJ/Kg 乙醇液℃ 760 291 104 水 ℃ 104 2500 冷卻水 20℃ 1． 005 105 ②熱負荷計算 Cpm=92%C 乙醇 +8%C 水 = KJ/(Kg ②殼程流體進出口接管，取接管內流體流速為： u=2 m/s， 則接管內徑為 d=(4V/π u)=(4 ( 2 )=， 查出 do=49mm,b=2mm,di=45mm， 因為 u=V/Ao=( 4)/( )=( 1m/s u 3m/s) 所以，標準接管內徑為 45mm。 內蒙工業(yè)大學本科課程設計 25 參 考 文 獻 [1]. 柴誠敬，張國亮 .化工流體流動與傳熱 [M].北京：化學工業(yè)出版社， 20xx [2]. 姚玉英等 .化工原理 [M].天津 ：天津科學技術出版社， 20xx [3]. 賈紹義，柴誠敬 .化工原理課程設計 [M].天津 ：天津大學出版社， 20xx [4]. 化學工程手冊編委會 .化學工程手冊第 1篇，化工基礎數(shù)據(jù) [M]. 北京：化學工業(yè)出版社， 1989 [5]. 賀運初．換熱器的傳熱強化與優(yōu)化設計 [J]．化工裝備技術． 1997， 18（ 2） 2528 [6]. 錢頌文，朱冬生，李慶領，等．管式換熱器強化傳熱技術 [M]．北京：化 學工業(yè)出版社， 20xx． 內蒙工業(yè)大學本科課程設計 26 致謝 在整個設計過程中，有很多人給了我很多指導和幫助。 其次要感謝簡麗老師的指導，在整個設計過程中給了我許多許多幫助，她嚴謹細致的態(tài)度是我學習的榜樣，更是我以后設計追求的榜樣。通過課程設計利用 CAD 繪制主題設備的裝配圖，加深了對主體設備圖的了解，以及學習工藝流程圖 的制法。 ④計算平均溫度差 暫按單殼程雙管程考慮，先求逆流平均溫度差 Δ tm =℃ So= m2 Ko=(m2Δ tm )= 103 /（ ） =(m2℃ ) 導熱系 k W/(m ℃ ) dm=(dodi)/[ln(do/di)]= 0 0 0 0 01 / 1 / * ( / ) / ( ) ( ) / ( )i i i mK h R so R si d d d h d b d Kd? ? ? ? ? =1/ 103 即 Ko=837W/(m2℃ ) ?riP ??eiR )/( 2 CmWhi 。 Ao)=891/( 3600)=Reo=doρ m℃ ) （ 2）核算壓強降 ①管程壓強降 ∑Δ Pi=（Δ P1+Δ P2） Ft℃ ) Qc= Wc u —— 流體流速， m / s ?！?流體流過折流擋板缺口的壓