化工原理課程設(shè)計(jì)換熱器設(shè)計(jì)(編輯修改稿)
2024-08-19 11:39 本頁面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 中都涉及到許多有關(guān)傳熱的問題。應(yīng)予指出，熱力學(xué)和傳熱學(xué)既有區(qū)別又有聯(lián)系。熱力學(xué)不研究引起傳熱的機(jī)理和傳熱的快慢，它僅研究物質(zhì)的平衡狀態(tài)，確定系統(tǒng)由一個(gè)平衡狀態(tài)變成另一個(gè)平衡狀態(tài)所需的總能量；而傳熱學(xué)研究能量的傳遞速率，因此可以認(rèn)為傳熱學(xué)是熱力學(xué)的擴(kuò)展。根據(jù)載熱介質(zhì)的不同，熱傳遞有三種基本方式：（又稱導(dǎo)熱） 物體各部分之間不發(fā)生相對(duì)位移，僅借分子、原子和自由電子等微觀粒子的熱運(yùn)動(dòng)而引起的熱量傳遞稱為熱傳導(dǎo)。熱傳導(dǎo)的條件是系統(tǒng)兩部分之間存在溫度差。（簡(jiǎn)稱對(duì)流） 流體各部分之間發(fā)生相對(duì)位移所引起的熱傳遞過程稱為熱對(duì)流。熱對(duì)流僅發(fā)生在流體中，產(chǎn)生原因有二：一是因流體中各處溫度不同而引起密度的差別，使流體質(zhì)點(diǎn)產(chǎn)生相對(duì)位移的自然對(duì)流；二是因泵或攪拌等外力所致的質(zhì)點(diǎn)強(qiáng)制運(yùn)動(dòng)的強(qiáng)制對(duì)流。此外，流體流過固體表面時(shí)發(fā)生的對(duì)流和熱傳導(dǎo)聯(lián)合作用的傳熱過程，即是熱由流體傳到固體表面（或反之）的過程，通常稱為對(duì)流傳熱。 因熱的原因而產(chǎn)生的電磁波在空間的傳遞稱為熱輻射。熱輻射的特點(diǎn)是：不僅有能量的傳遞，而且還有能量的轉(zhuǎn)移。、意義及基本設(shè)計(jì)要求 ：在化工生產(chǎn)中為了實(shí)現(xiàn)物料之間能量傳遞過程需要一種傳熱設(shè)備。這種設(shè)備統(tǒng)稱為換熱器。在化工生產(chǎn)中，為了工藝流程的需要，往往進(jìn)行著各種不同的換熱過程：如加熱、冷卻、蒸發(fā)和冷凝。換熱器就是用來進(jìn)行這些熱傳遞過程的設(shè)備，通過這種設(shè)備，以便使熱量從溫度較高的流體傳遞到溫度較低的流體，以滿足工藝上的需要。它是化工煉油，動(dòng)力，原子能和其他許多工業(yè)部門廣泛應(yīng)用的一種通用工藝設(shè)備，對(duì)于迅速發(fā)展的化工煉油等工業(yè)生產(chǎn)來說，換熱器尤為重要。換熱器在化工生產(chǎn)中，有時(shí)作為一個(gè)單獨(dú)的化工設(shè)備，有時(shí)作為某一工藝設(shè)備的組成部分，因此換熱器在化工生產(chǎn)中應(yīng)用是十分廣泛的。任何化工生產(chǎn)中，無論是國(guó)內(nèi)還是國(guó)外，它在生產(chǎn)中都占有主導(dǎo)地位。 ：序號(hào)特別要求1對(duì)事故工況的校核2對(duì)管箱隔板強(qiáng)度的校核3各部件吊耳安裝位置的校核4浮頭式和U形管束固定管板外徑延伸，使管板兼作試壓法蘭時(shí)的強(qiáng)度校核5管板的剛度校核6風(fēng)載荷和地震載荷的校核7進(jìn)出口接管承受管線載荷的校核8疊裝換熱器中，底下那臺(tái)換熱器的校核9鞍式支座的校核10外表油漆干膜厚度的檢測(cè)11封頭熱壓成形時(shí)，終壓溫度的檢測(cè)12殼體直線度的檢測(cè)13氫工況的判別及材料要求 1. 3管殼式換熱器的簡(jiǎn)介：管殼式換熱器是目前應(yīng)用最為廣泛的一種換熱器。它包括:固定管板式換熱器、U型管殼式換熱器、帶膨脹節(jié)式換熱器、浮頭式換熱器、分段式換熱器、套管式換熱器等。管殼式換熱器由管箱、殼體、管束等主要元件構(gòu)成。管束是管殼式換熱器的核心，其中換熱管作為導(dǎo)熱元件，決定換熱器的熱力性能。另一個(gè)對(duì)換熱器熱力性能有較大影響的基本元件是折流板（或折流桿）。管箱和殼體主要決定管殼式換熱器的承壓能力及操作運(yùn)行的安全可靠性。：管殼式換熱器和螺旋板式換熱器、板式換熱器一樣屬于間壁式換熱器，其換熱管內(nèi)構(gòu)成的流體通道稱為管程，換熱管外構(gòu)成的流體通道稱為殼程。管程和殼程分別通過兩不同溫度的流體時(shí)，溫度較高的流體通過換熱管壁將熱量傳遞給溫度較低的流體，溫度較高的流體被冷卻，溫度較低的流體被加熱，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)兩流體換熱工藝目的。：耐高溫高壓，堅(jiān)固可靠耐用；制造應(yīng)用歷史悠久，制造工藝及操作維檢技術(shù)成熟；選材廣泛，適用范圍大。本換熱器處理的是兩流體均不發(fā)生相變的傳熱過程，且水易結(jié)垢，根據(jù)兩流體的情況，故選擇循環(huán)水走換熱器的管程，苯走殼程。、物性數(shù)據(jù)，并選擇列管換熱器的型式冷卻介質(zhì)為循環(huán)水，入口溫度為：25 ℃，出口溫度為：33 ℃；苯的定性溫度： ℃；水的定性溫度：tm=（25+33）/2=29℃；兩流體的溫差： ℃——兩流體溫差不大于50℃，不考慮熱補(bǔ)償；故選用固定管板式列管換熱器。 =s =s 0=(㎏oC) (㎏oC) (moC) =(moC)兩流體在定性溫度下的物性數(shù)據(jù)如下: 物性流體密度 ㎏/m3比熱KJ/(㎏oC)粘度 mPas導(dǎo)熱系W/(moC)苯水：Wh=134000000/(300*24)= ：Q= Wh *C苯*1000*（8040）/3600= :Wc=Q*3600/1000/C水/(3225)= kg/h按單殼程、多管程進(jìn)行計(jì)算，逆流時(shí)平均溫度差為：△t′m=（△t2—△t1）/ln(△t2/△t1)=[(8033)(4025)]/ln[(8033)/(4025)]= ℃P=(t2t1)/(T2T1)=(3325)/(8040)=R=(T1T2)/(t2t1)=(8040)/(3325)=5 由《化工原理》上冊(cè)P238頁查圖4－19可得: φ△t= 所以△tm=φ△t *△t′m=*= ℃ 不需要熱補(bǔ)償 ，故可選用單殼
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