【正文】 列管式換熱器又分為固定管板式、浮頭式、填料函式和 U 管式，其優(yōu)缺點及適用條件分別是： 固定管板式換熱器結構 簡單緊湊、管板薄、造價低。但管束和管間清洗困難。適用于殼程不易結垢，管程需清洗、管殼程溫差不太大（低于 70 攝氏度）的工作狀態(tài)。 浮頭式換熱器完全消除了熱應力，且管束易插入或拔出，便于清洗或維修。但其結構較復雜，造價亦高。適用于管殼程溫差較大，冷熱流體易結垢，介質(zhì)腐蝕性較弱的工作狀態(tài)。 填料函式就浮頭式的優(yōu)點，又克服了固定式的不足，結構比浮頭式簡單，制作比浮頭式方便清洗檢修容易，但其密封性較差。適用于介質(zhì)腐蝕性較嚴重、溫差較大且經(jīng)常要更換管束的冷卻器。 U 型管式換熱器結構簡單、造價低廉，但管程不易清洗。只適用 于高溫高壓場合下，潔凈而不易結垢的流體。 另外，換熱管直徑小時，換熱器中單位體積的傳熱面積可大些，設備較緊湊，傳熱系數(shù)也稍高，本設計方案中所用介質(zhì)均較清潔且粘度系數(shù)小，故選用小直徑的換熱管。 35 預熱器 的選擇 （ 1）初選換熱器的尺寸規(guī)格 選用 120℃ 飽和水蒸氣加熱 ，料 液溫度 25℃ → ℃ ，水蒸汽溫度 120℃→120 ℃ ， ℃℃， 21 ???? tt ，料液走殼程，水蒸汽走管程。 逆流操作 ，溫差較大，故 選用 U型管換熱器。選用 mm219?? 的傳熱管（碳鋼）。根據(jù)經(jīng)驗估計傳熱系數(shù) 121 0 0 WK ?? ??? Km估 。 95ln 2121 ???? ?????tt ttt m 根據(jù)全塔熱量衡算得 hkJQ F /100 5 5?? ， 傳熱面積： 25 ?????? 估估 考慮 20％的面積裕度， 239。 mA ???估 根據(jù) 39。估A ，在系列標準（ JB/T 471492）中選擇換熱管為 219?? mm（管心距25mm）的換熱器，其基本參數(shù)為：公稱直徑 325mm，管程數(shù) 4，管子根數(shù) 68，換熱面積 2m ，換熱管長度 4500mm。 （ 2）計算管程的壓降和給熱系數(shù) 由管殼式換熱器常用流速范圍，取殼程蒸汽料液流速 smu / ? ，管程水蒸氣流速 smui /20? 。由上面選型得：管程數(shù) 4?pN ，管長 mml 4500? 。流體污垢較少，故管板選用正三角形的孔排列形式。水蒸汽在 120℃下的有關物性參數(shù)如下：密度 3/ mkgi ?? 、 比 熱 容 )/( kkgkJc p ?? 、導熱系數(shù))/( kmwi ??? ，粘度 sPai ??? ? ? 。 管程壓降： PauNfdlp iiptit127402 )3)22(19 (2)3(22????????????? ?? 1 2 7 4 0 P aa5 0 6 6 51 0 1 3 3 ????? Pp 允 36 不需要改變管程數(shù)。 管程給熱系數(shù)： )2219(Re 63 ??? ??????? ??i iii ud ? ? 湍流 )/(143) ( )()(63kmwcudd iipiiiiiii???????????????12i 1 0 0 WK ?? ???? Km估? ，故無需改變換熱器型號。 （ 3）計算傳熱系數(shù) 管壁的導熱系數(shù) )/(50 2 kmw ??? ，殼程傳熱系數(shù) )/(1100 20 kmw ??? ，因此，換熱器的總傳熱系數(shù) )/(110011719501519143111ddd1120kmwdKmi????????????????外內(nèi)外 此時 傳熱面積： 25 ??????計 考慮 20％的面積裕度， 239。 mA ???計 此換熱面積與之前的估計值相差不大，且小于前面選擇型號的換熱面積，因此預熱器選擇換熱管為 219?? mm（管心距 25mm）的 U 型管換熱器，其基本參數(shù)為：公稱直徑 325mm，管程數(shù) 4，管子根數(shù) 68，換熱面積 2m ，換熱管長度4500mm。 冷凝器 的選擇 （ 1） 初選換熱器的尺寸規(guī)格 選用進口溫度為 30℃的冷卻水作為冷流體，冷卻水 溫度 30℃ → 45℃ ，料液溫度 ℃（飽和氣） → ℃（飽和液） ， ℃℃， 21 ???? tt ，冷卻水走管程，塔頂蒸汽走殼程。 逆流操作 ，溫差小，故 選用 固定管板式換熱器。選 37 用 mm219?? 的傳熱管（碳鋼）。根據(jù)經(jīng)驗估計 傳熱系數(shù) 123000WK ?? ??? Km估。 ℃ 15ln2121 ???? ?????tt ttt m 根據(jù)全塔熱量衡算得 hkJQ C / 6?? ， 傳熱面積： 26 ?????? 估估 考慮 20％的面積裕度， 239。 mA ???估 根據(jù) 39。估A ，在系列標準（ JB/T 471492）中選擇換熱管為 219?? mm（管心距25mm）的換熱器，其基本參數(shù)為：公稱直徑 500mm，管程數(shù) 2，管子根數(shù) 256，換熱面積 2m ，換熱管長度 2021mm。 （ 2）計算管程的壓降和給熱系數(shù) 由管殼式換熱器常用流速范圍，取殼程蒸汽流速 smu /100 ? ，管程冷卻水流速 smui /? 。 由上面選型得：管程數(shù) 2?pN ，管長 mml 2021? 。流體污垢較少，故管板選用正三角形的孔排列形式。管程冷卻水的定性溫度為℃ 4530 ???t ，冷卻 水在 ℃下的有關物性參數(shù)如下： 密度3/ mkgi ?? ，比熱容 )/( kkgkJc p ?? ，導熱系數(shù) )/( kmwi ??? ，粘度 sPai ??? ? 6 4? 管程壓降： PauNfdlp iiptit637572 )3)22(19 (2)3(22????????????? ?? 6 3 7 5 7 P aa5 0 6 6 51 0 1 3 3 ????? Pp 允 需要改變管程數(shù)，在系列標準（ JB/T 471492）中重新選擇換熱 管為 219?? mm（管心距 25mm）的換熱器，其基本參數(shù)為：公稱直 400mm，管程數(shù) 1，管子根數(shù) 38 174，換熱面積 2m ，換熱管長度 3000mm。 再次算得管程壓降： PauNfdlp iiptit442702 )3)22(19 (2)3(22????????????? ?? 4 4 2 7 0 P aa5 0 6 6 51 0 1 3 3 ????? Pp 允 不需要改變管程數(shù)。 管程給熱系數(shù)： )2219(Re 63 ??? ??????? ??i iiiud ? ? 湍流 )/(3203) ( )()(63kmwcudd iipiiiiiii???????????????12i 3 0 0 0 WK ?? ???? Km估? ，故無需改變換熱器型號。 （ 3）計算傳熱系數(shù) 管壁的導熱系數(shù) )/(50 2 kmw ??? ，殼程傳熱系數(shù) )/(2021 20 kmw ??? ，因此，換熱器的總傳熱系數(shù)： )/(3 0 6 42 0 0 0117195015193 2 0 3111ddd1120kmwdKmi????????????????外內(nèi)外 此時傳熱面積： 26 ??????計 考慮 20％的面積 裕度， 239。 mA ???計 此換熱面積與之前的估計值相差不大，且小于前面選擇型號的換熱面積，因此預熱器選擇換熱管為 219?? mm（管心距 25mm）的固定管板式換熱器，其基本參數(shù)為：公稱直徑 400mm，管程數(shù) 1，管子根數(shù) 174，換熱面積 2m ，換熱管長度 3000mm。 39 再沸器 的選擇 （ 1）初選換熱器的尺寸規(guī)格 選用 120℃ 飽和水蒸氣加熱 ，料液溫度 ℃→ ℃，水蒸汽溫度 120℃→120℃， ℃ ??t ， ℃ ??t 料液走殼程，水蒸汽走管程。 逆流操作 ，溫差較大，故 選用 U型管換熱器。選用 mm219?? 的傳熱管（碳鋼）。根據(jù)經(jīng)驗估計 傳熱系數(shù) 121 0 0 WK ?? ??? Km估 。 ℃ 2121 ???? ?????tt ttt m 根據(jù)全塔熱量衡算得： hkJQ B /102 3 6?? 傳熱面積： 26 ?????? 估估 考慮 20％的面積裕度， 239。 4 2 mA ???估 根據(jù) 39。估A ，在系列標準（ JB/T 471492）中選擇換熱管為 219?? mm（管心距25mm）的換熱器，其基本參數(shù)為：公稱直徑 600mm，管程數(shù) 2，管子根數(shù) 416，換熱面 2m ，換熱管長度 6000mm。 （ 2）計算管程的壓降和給 熱系數(shù) 由管殼式換熱器常用流速范圍，取殼程蒸汽料液流速 smu / ? ，管程水蒸氣流速 smui /20? 。由上面選型得：管程數(shù) 2?pN ，管長 mml 6000? 。流體污垢較少，故管板選用正三角形的孔排列形式。水蒸汽在 120℃下的有關物性參數(shù)如下：密度 3/ mkgi ?? 、 比 熱 容 )/( kkgkJc p ?? 、導熱系數(shù))/( kmwi ??? ，粘度 sPai ??? ? ? 。 管程壓降： PauNfdlp iiptit105092 )3)22(19 (2)3(22????????????? ?? 40 1 0 5 0 9 P aa5 0 6 6 51 0 1 3 3 ????? Pp允 不需要改變管程數(shù)。 管程給熱系數(shù)： )2219(Re 63 ??? ??????? ??i iiiud ? ? 湍流 )/(143) ( )()(63kmwcudd iipiiiiiii???????????????12i 1 0 0 WK ?? ???? Km估? ，故無需 改變換熱器型號。 （ 3）計算傳熱系數(shù) 管壁的導熱系數(shù) )/(50 2 kmw ??? ，殼程傳熱系數(shù) )/(1100 20 kmw ??? ，因此，換熱器的總傳熱系數(shù)： )/(110011719501519143111ddd1120kmwdKmi????????????????外內(nèi)外 此時傳熱面積： 26 ??????計 考慮 20％的面積裕度， 239。 4 1 mA ???計 此換熱面積與之前的估計值相差不大，且小于前面選擇型號的換熱面積，因此在系列標準（ JB/T 471492）中選擇換熱管為 219?? mm（管心距 25mm）的 U型管換熱器，其基本參數(shù)為：公稱直徑 600mm，管程數(shù) 2，管子根數(shù) 416，換熱面 2m ，換熱管長度 6000mm。 泵的選型 由上面設計可知其流速為： smuF /? 41 設泵在地面上，忽略其它因素，料液面至加料孔的高度h=+(132)++2=， 90O標準彎頭兩個 ， 截止閥兩個，則有關管件的局部阻力系數(shù)分別是： 90O標準彎頭 ζ= ， 截止閥 ζ= ， 總的局部阻力系數(shù)為 ： ?? = 2? +6? 2= 由上面設計可知： 進料液密度為： 3F / mkgm ?? ，黏度為 mPa s? ?? 則： 53 ??????? ??F FFF ud ? ? （湍流 ) 取管壁絕對粗糙度 ?? ，則： ?d? 查圖可知： ?? 則 ： 2 2f 1 1 1 . 0H ( ) ( 0 . 0 3 5 1 3 . 5 0 . 7 3 3 m2 0 . 0 4 2 9 . 8 1FF udg??? ? ? ? ? ? ? ??） 0. 7 12 8. 4FP kPa? ? ? ? 在兩截面之間列柏努利方程求泵的揚程為： mHgPhH fF Fe 42 3 ?????????? ? 流量為： hmFMq / 3???? ? 所選泵的額定流量和揚程應略大于系統(tǒng)所需的 ，又料液物性和清水相差不大，故可選用清水泵。 查泵性能表， 根據(jù) JB/T ， 進料泵型號為： IB5032200 表 44 泵性能表 型號 IB5032200 流量 3m /h