【文章內(nèi)容簡介】 密度ρ，kg/m3允許壓強降，Pa3920粘度μ，Pa?s105進口溫度T1，℃比熱cp，kJ/(kg?℃)出口溫度T2，℃冷卻水全年最高溫度為25℃，?K/kW。準備工作查閱資料、手冊等有關(guān)物性數(shù)據(jù)。選擇設(shè)計方案包括工藝流程以及主要設(shè)備型式的選擇主要設(shè)備的工藝設(shè)計計算包括工藝參數(shù)的選定、物料衡算、熱量衡算、設(shè)備工藝尺寸計算。輔助設(shè)備的選型和計算包括輔助設(shè)備的主要工藝尺寸計算和設(shè)備型號規(guī)格的選定。設(shè)計論證包括計算結(jié)果的反復校核、技術(shù)上的可行性、生產(chǎn)上的安全性以及經(jīng)濟上的合理性等。工藝流程簡圖的繪制包括物料流向以及化工參數(shù)測量點的標注。主要設(shè)備結(jié)構(gòu)簡圖的繪制包括工藝尺寸技術(shù)特性表和接管表。編寫設(shè)計說明書包括以下幾項：（1）封面：（課程設(shè)計題目、班級、姓名、指導教師、時間）；（2）目錄；（3）設(shè)計任務(wù)書；（4）設(shè)計計算與說明；設(shè)計方案的說明和論證；設(shè)計數(shù)據(jù)匯總；（5）工藝流程示意圖；對設(shè)計的評述及有關(guān)問題的討論；（6）參考文獻。3換熱器工藝設(shè)計根據(jù)設(shè)計任務(wù)選擇處理后冷水作為冷卻介質(zhì)。選擇冷卻水，入口溫度25℃，出口溫度46℃。兩流體的溫度變化情況如下：（1）變換氣：℃，℃；（2）冷卻介質(zhì)：處理后軟水，入口溫度25℃，出口溫度46℃；由于變換氣被冷卻且要求壓力降不允許超過3920N/㎡，所以按變換氣走管內(nèi)考慮；而冷卻水為處理后冷水，結(jié)垢不嚴重，安排走管間（殼程）。且考慮冬季操作時，其進口溫度會降低，估計所需換熱器的管壁溫度和殼體溫度之差較大，需考慮熱膨脹的影響，相應地進行熱膨脹的補償，故而初步確定選用帶有膨脹節(jié)的固定管板式換熱器。 流體流速選擇增加流體在換熱器中的流速，將增大對流傳熱系數(shù)，減少污垢熱阻，使總傳熱系數(shù)增大，從而減少換熱器的傳熱面積。但流速增加使流體阻力增加，動力消耗增多。所以適宜的流速要通過經(jīng)濟衡算得出。一般流體盡可能使Re104 ,粘度高的流體常按滯流設(shè)計。根據(jù)工業(yè)上常用的流速范圍選取變換氣在管內(nèi)流速νi=30m/s。①滿足生產(chǎn)工藝要求所選用的換熱器，一定要能完成換熱任務(wù)(或稱熱負荷)。換熱任務(wù)是由生產(chǎn)工藝條件決定的，是生產(chǎn)卜要求流體溫度變化在單位時間內(nèi)吸收或放出的熱量。它的具體數(shù)值，可由流體熱流量平衡方程，即冷流體的吸熱速率或熱流體的放熱速率來計算。其實，換熱任務(wù)就是對換熱器換熱能力的要求。所以，所選用的換熱器能否滿足工藝要求，取決于它的換熱能力。這種換熱能力，是在操作條件下?lián)Q熱器所能實現(xiàn)的傳熱速率，是換熱器本身的特性。它的具體數(shù)值，可由總傳熱速率方程(Q=KA)來計算。對一個能滿足工藝要求的換熱器，其傳熱速率(換熱能力)應大于生產(chǎn)熱負荷(換熱任務(wù))。 在機械強度，抗蝕、耐壓能力等方面，所選用的換熱器都應滿足工藝要求。②操作、維護、檢修方便③經(jīng)濟上合理在換熱器選型和操作上藝參數(shù)的確定中，要有技術(shù)經(jīng)濟的觀點，盡可能地節(jié)能、省材，使操作費用和一設(shè)備費用處于一個較合理的范圍內(nèi)。④保證生產(chǎn)安全在工藝流程和操作中，若有爆炸、燃燒、中毒等危險性，則要考慮必要的安全措施。對設(shè)備材料強度的驗算，除應有一定的安全系數(shù)外，還應考慮防止由于設(shè)備壓力突然升高或造成真空，而需要安裝安全閥等措施。水的定性溫度取進出口溫度的平均值，tm2=℃查物性表水通過初步計算得知在變換氣的體積流量為20000標準m3/h時，無法設(shè)計出符合工業(yè)生產(chǎn)標準的換熱器，所以采取分流的形式將總流量等量分流，即10500m3/h進行設(shè)計計算。設(shè)計出的換熱器采取并聯(lián)的方式對變換氣進行換熱，已達到工業(yè)生產(chǎn)要求。如下工藝圖所示：（1）熱負荷及冷卻介質(zhì)消耗量計算標準狀況下變換氣密度： 變換氣質(zhì)量流量： 熱負荷：冷卻水消耗量：（2）計算平均溫差，并確定管程數(shù)先取逆流流向，先按單殼程單管程考慮，計算出平均溫度差有關(guān)參數(shù) 根據(jù)R、P值查溫度校正系數(shù)圖（a）單殼程（參見天津大學出版社《化工原理（第二版上冊）》227頁）可查得=，可見用單殼程單管程合適。因此平均溫度差（3）按經(jīng)驗數(shù)值初選總傳熱系數(shù)選取 （4）初算出所需傳熱面積 4換熱器機械設(shè)計（1）換熱管規(guī)格及材質(zhì)的選定選用鋼管。（2）換熱管數(shù)量及長度的確定管數(shù)根管長按商品管長系列規(guī)格，取去管長（3）管子排列方式及管子與管板的連接方式的選定管子的排列方式，采用正三角形排列；管子與管板的連接方式，采用焊接法。（4）計算外殼內(nèi)直徑由于管中心距 橫過管束中心線管數(shù) 取整 根管束中心線上最外層管的中心至殼體內(nèi)壁的距離所以 按殼體直徑標準系列尺寸圓整，?。?）傳熱管排列確定實際管數(shù)根據(jù)殼體內(nèi)徑、管中心距、橫過管中心線管束及其排列方式可知，當中心排17根管時，按正三角形排列可排217根。如在六邊形各邊加8根管，總共排出265根，除去6根拉桿位置，實際排出259根。因此實際管數(shù)N=259根。（6）計算實際傳熱面積（7）折流板直徑數(shù)量及有關(guān)尺寸確定，因此折流板直徑切去弓形高度折流板數(shù)量取折流板間距，那么取整得 塊折流板實際間距折流板的最大無支撐間距換熱管外徑（mm）141619253238最大無支撐間距(mm)110013001500185022002500由上表可知最大無支撐間距為1850mm折流板的厚度可由下表得出：(參考文獻：化工設(shè)備設(shè)計手冊 朱有庭，曲文海主編)公稱直徑DN（mm）換熱管無支撐跨距300300~600600~900900~12001200~15001500折流板的最小厚度(mm)40034581010400~700456101012700~900568101216900~15006810121616由上表知折流板的厚度取12mm。（8）拉桿直徑和數(shù)量與定距管選定選用鋼拉桿，數(shù)量6條。根據(jù)GB/T 81632008流體輸送用無縫鋼管，采用的定距管。（9）溫度補償圈選用，故需考慮設(shè)置補償圈。（10）列出所設(shè)計換熱器的結(jié)構(gòu)基本參數(shù)根據(jù)以上計算得出如下結(jié)果 外殼直徑： 換熱面積： S=55換熱管數(shù)量： 259根管長： 3000mm管子規(guī)格： （鋼管）管中心距： t=32mm 管子排列方式： 正三角