[工學(xué)]換熱器設(shè)計(jì)(編輯修改稿)
2025-02-12 06:22 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 安全系數(shù)外，還應(yīng)考慮防止由于設(shè)備壓力突然升高或造成真空，而需要安裝安全閥等措施。2．列管式換熱器的選用步驟（1）.了解生產(chǎn)任務(wù)、工藝特點(diǎn)和基本數(shù)據(jù)①冷、熱流體的流量，進(jìn)出口溫度，操作壓力；②冷、熱流體的已知物性參數(shù)；③冷熱流體的工藝特點(diǎn)，包括腐蝕性、懸浮物含量、有無相變等。(2)確定流體流動途徑(流程)，確定換熱器類型(3)進(jìn)行選擇設(shè)備型號的有關(guān)計(jì)算 ①計(jì)算兩流體的定性溫度，在此溫度下查取流體的有關(guān)物性參數(shù)，如密度、粘度、比熱容、導(dǎo)熱系數(shù)等。②根據(jù)生產(chǎn)換熱任務(wù)計(jì)算熱負(fù)荷。③計(jì)算對數(shù)平均溫度差，并根據(jù)溫差校正系數(shù)不應(yīng)小于}.}的原則決定殼程數(shù)。④根據(jù)總傳熱系數(shù)K值的經(jīng)驗(yàn)數(shù)值范圍，初步選定總傳熱系數(shù)K值⑤根據(jù)總傳熱速率方程，由初選的F值，計(jì)算出傳熱面積，由此在換熱器系列標(biāo)準(zhǔn)中初步選出合適的設(shè)備型號。⑥一計(jì)算管程、殼程壓力降。根據(jù)初選的換熱器型號，計(jì)算兩流體的流速和壓力降，檢查計(jì)算結(jié)果是否合理或是否滿足工藝要求。若壓力降不符合要求，則要調(diào)整流速，再確定管程數(shù)或折流板間距，或另選一種規(guī)格的換熱器，再重新計(jì)算壓力降，直至滿足要求為止。⑦核算總傳熱系數(shù)。分別計(jì)算管程、殼程的對流傳熱系數(shù)，確定污垢熱阻，計(jì)算總傳熱系數(shù)，并與開始初選的總傳熱系數(shù)進(jìn)行比較。如果相差較多，則應(yīng)再次設(shè)定總傳熱系數(shù)，重復(fù)以上計(jì)算步驟，直至接近為止。⑧計(jì)算傳熱面積。根據(jù)核算后的K值一與總傳熱速率方程，求出完成換熱任務(wù)所需要的換熱器面積A，再與所選換熱器的實(shí)際面積A‘進(jìn)行比較，一般A‘/A=~,以留一定的裕量。五．換熱器設(shè)計(jì)過程的相關(guān)計(jì)算與煤油相比，水易結(jié)垢，且對流傳熱系數(shù)一般較大，所以冷卻水走換熱器的管程；煤油走換熱器的殼程，這也有利于散熱降溫。冷卻水的入口溫度為25℃，出口溫度為40℃，故其定性溫度為0《化工原理》上冊 修訂版 夏清、陳常貴主編 331頁《化工原理》上冊 修訂版 夏清、陳常貴主編 232頁 在此溫度下查取冷卻水和煤油的物性參數(shù)，結(jié)果見下表表1 冷卻水和煤油的物性參數(shù)煤油825水996若忽略換熱器的熱損失，水的流量可由熱量衡算求得,即先按理想逆流傳熱溫差進(jìn)行計(jì)算，對逆流傳熱溫差進(jìn)行校正。由R和P查溫度校正系數(shù)圖，若為單殼程，溫度校正系數(shù)為＜，不可行，所以要選用雙殼程，溫度校正系數(shù)為＞，可行。所以校正后的溫度為由于＜50℃，兩流體間的溫差較小，不需要溫度補(bǔ)償，故可選用雙殼程的列管式換熱器。《化工原理》上冊 修訂版 夏清、陳常貴主編 355頁《化工原理課程設(shè)計(jì)》柴敬誠主編 11頁 參照列管式換熱器中K的大致范圍，根據(jù)兩流體的具體情況，初步選定總傳熱系數(shù)K=350 于是換熱器的傳熱面積可初步確定，即六．工藝結(jié)構(gòu)尺寸的初步確定目前我國列管式換熱器系列標(biāo)準(zhǔn)中，所采用的無縫鋼管規(guī)格多為19mm2mm和25mm。在此選擇25mm，取管內(nèi)流速u=。根據(jù)傳熱管內(nèi)徑及管內(nèi)流速來確定單程傳熱管數(shù)：（根）按此計(jì)算換熱管長度應(yīng)為m可知換熱管過長，易用多管程結(jié)構(gòu)。工程上常用的有：1500、2000、3000、4500、6000、9000mm ,現(xiàn)取l=4500mm，則管程數(shù)為：則所需換熱管總數(shù)為：（根）換熱管在管板上可按正三角形、正方形直列和正方形錯(cuò)列排列。等邊三角形排列較緊湊，管外流體湍動程度高，傳熱分系數(shù)大；正方形排列管外清潔方便。本換熱器采用正三角形排列，管間距為t=1，25d≈32mm，則橫過管束中心線的管數(shù)為：（根）對于多管程結(jié)構(gòu)，殼體內(nèi)徑按下式計(jì)算：其中是管板利用率，~.常用的折流擋板有弓形和圓盤—圓環(huán)形兩種，本換熱器采用弓形折流擋板，取弓形折流板的圓缺高度為殼體直徑的25%，則切去圓缺的高度為：h==700=175mm折流擋板的間距在允許的壓力降范圍內(nèi)希望盡可能小，在系列標(biāo)準(zhǔn)中有如下幾種：150、200、300、450、600mm，本換熱器使用300mm。則折流板數(shù)為：（塊）根據(jù)上述計(jì)算數(shù)據(jù)，通過查JB/T4715—92固定管板式換熱器與基本參照的對照，初步選出適合的換熱器類型，結(jié)果如下表。表2 初選換熱器型號及參數(shù)殼徑/mm700管子尺寸25mm公稱壓力/Mpa管長/m計(jì)算換熱面積/m管子總數(shù)322管程數(shù)4管子排列方式正三角形殼程數(shù)2折流擋板形式弓形七．換熱器的核算（1）計(jì)算管程對流傳熱系數(shù)該型號換熱器總管數(shù)為322，由于是四管程，所以管程的流通截面積A為這樣，冷卻水的實(shí)際流速為故對流傳熱系數(shù)為：（2）計(jì)算管程對流傳熱系數(shù)換熱器中心附近管排中流體流通截面積為 式中 h——折流擋板間距，取300mm t——管中心距，對于的管中心距為。由于換熱器為雙殼程，所以煤油的流速為：由于管為三角形排列，則有當(dāng)量直徑為《化工原理課程設(shè)計(jì)》柴敬誠主編 21頁《化工原理》上冊 修訂版 夏清、陳常貴主編 354頁煤油在殼程中流動的雷諾數(shù)為因?yàn)樵?
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