年產(chǎn)5200噸合成氨廠變換工段列管式熱交換器的工藝設(shè)計_課程設(shè)計任務(wù)書-資料下載頁
2025-06-27 23:31本頁面
【導(dǎo)讀】交換器后溫度達(dá)到378℃后再進變換爐。、中修兩個月，年工作日按300天計。、殼程的壓力降均小于250毫米水柱。器結(jié)構(gòu)及工藝尺寸；本文設(shè)計的是列管式固定管板換熱器用于合成氨工藝中CO的變換。長度、長徑比、換熱面積、傳熱系數(shù)、管殼程流速等?；?、石油化工、冶金、電力、輕工、食品等行業(yè)普遍應(yīng)用的一種工藝設(shè)備。的；在我國一些大中型煉油企業(yè)中，各式熱交換器的裝置達(dá)到300～500臺以上。而最大的外形尺寸長達(dá)33m，最大的傳熱面積達(dá)6700。目前，在換熱設(shè)備中，使用量最大的是列管式換熱器。
【正文】 熱管長度 . A。 . 為加大殼程流體的湍流程度，提高傳熱系數(shù)，可在殼程設(shè)置折流擋板，折流擋板還可起支撐管子的作用，故可代替支撐板。 確定折流擋板為圓缺形。 . 核算傳熱面積 A . 管程對流傳熱膜系數(shù) . 當(dāng) Re＞ =~160， L:d＞ 50 時 . 當(dāng)流體被加熱時， n= 當(dāng) Re=20xx~10000 時 . 式中 為校正系數(shù)，且 . 殼程對流傳熱膜系數(shù) 當(dāng)殼程設(shè)置有 25%的圓缺形擋板， Re=20xx~1000000 時 假設(shè)壁溫 正三角形排列時， 流體流過的最大截面積： 又∵ 對于 時的體積流率： ∴殼程流體的流速 表 22 各流體在 時的黏度 2H CO 2CO 2N 4CH 2O OH2 在 時的變換氣的黏度 ∴ ∴ ∴試差成功 ∴ 取壁溫 對流傳熱膜系數(shù) Ra 的確定 . ∵半水煤氣之類氣體的污垢熱阻可以取為 ~ ∴選取污垢熱阻為 管外壁： = = = 式中 b為管壁厚度， m； 為管壁材料的導(dǎo)熱系數(shù)， 管壁材料為剛，剛的導(dǎo)熱系數(shù) 管壁熱阻 以列管外表面積 為基準(zhǔn)的傳熱系數(shù) . 式中： ∴ 積 管程阻力損失 管程總阻力損失 應(yīng)是各程直管損失 與每程回彎和進出口等局部損失之和，則管程總壓降 可由下式計算： 式中 為管程結(jié)垢校正系數(shù)，對于直徑為 的管， 為殼程數(shù)，即串聯(lián)的換熱器數(shù) 為每殼程的管程數(shù)（各管程相同） 為每程直管的壓降，可由 求得，其中 d ,l 為管內(nèi)徑和每根管的長度 輕度腐蝕的無縫鋼管 ,絕對粗糙度 , 由 查閱摩擦系數(shù) 的實驗關(guān)系圖可知 每程局部阻力引起的壓降 (包括回彎和進出 口 ) 又 ∵設(shè)計 的管殼程數(shù)為單管程單殼程 ∴ 又∵要求熱交換器管、殼程的壓力降小于 250mm水柱 即管程壓降符合要求的壓降范圍 . 式中： — 流體橫向通過管束的阻力損失 — 流體通過拆流檔極缺 的阻力損失 — 殼程結(jié)壢校正系數(shù) ,對于液體取 ，對于氣體或者蒸汽取 式中： F— 管子 排列方式校正系數(shù) ,正三角形排列取 . — 折流擋板數(shù) . — 為殼程流體的摩擦系數(shù) ,當(dāng) ＞ 500 時 — 橫過管束中心線的管 數(shù)；單程數(shù)正三角形排列：取 — 殼體流體的密度； kg/m179。 — 殼體流體的黏度； Pa s h— 折流擋板間距， 900mm； D— 殼體直徑， 1000mm； 即殼程壓降符合要求的壓降范圍。 ，確定熱補償方法。 換熱管壁溫的計算 . 熱流體側(cè)的壁溫： 冷流體側(cè)的壁溫： 一般情況下?。? 式中： h— 熱流體側(cè)； C— 冷流體側(cè)； k— 以換熱管外表面積為基準(zhǔn)計算的總傳熱系數(shù)； rd— 污垢熱阻； — 分別為熱、冷流體的平均溫度； — 分別為熱流體的進、出口溫度； — 分別為冷流體的進、出口溫度； — 管壁溫度； — 殼壁溫度； — 流體的有效平均溫差； — 以換熱管外表面積為基準(zhǔn)計算的給熱系數(shù) . . 當(dāng)圓筒外部有良好的保溫或殼程流體溫度接近于環(huán)境溫度、或傳熱條件使得圓筒壁溫接近介質(zhì)溫度時，殼體壁溫取殼程流體的平均溫度 . . 管子或殼體中的溫差軸向力 ： 管子及殼體中的溫差應(yīng)力： 式中： 管子所選材料 20，殼體材料為 20R,且均為碳素鋼； 由化工設(shè)備機械基礎(chǔ)， P246 可得 . ∴ . 一般當(dāng)管束與殼體溫差大于 50℃需采用一定熱補償裝置。 ∵ ∴不需采用熱補償裝置 . 換熱器管內(nèi)流體進出口的空間稱為管箱。管箱結(jié)構(gòu)應(yīng)便于裝卸，因為清洗、檢修管子時需要拆下管箱。管箱的作用是將管道輸送來的流體均勻分布到每個傳熱管和把管內(nèi)流體匯集在 一起送出換熱器。 因為采用的是固定管板式換熱器，所以采用與管板制成一體的固定管板管箱，設(shè)計溫度為 378℃，設(shè)計壓力為 ，材料為 20R。公稱直徑DN=1000mm， =8mm，長度 = 接管應(yīng)盡量沿?fù)Q熱器的徑向或軸向設(shè)置，接管內(nèi)表面宜與殼體內(nèi)表面平齊，接管與外部管線可采用焊接連接，當(dāng)設(shè)計溫度高于 300℃時，必須采用整體法蘭。 進出口料管： 的熱軋無縫鋼管，材料為 20. 排氣口、排液口接管： 的冷軋無縫鋼管，材料 20. . 換熱管與管板的連接方法 通常采用的是脹接法和焊接法。焊接法可采用與壓力在 以上或溫度高于 300℃的系統(tǒng)。同時由于焊接工藝比脹管工藝簡單，故有被優(yōu)先采用的趨勢。 因為換熱管的設(shè)計溫度為 ℃，所以采用焊接法。 化工工藝設(shè)計參數(shù)匯總： 表 22 換熱器主要結(jié)構(gòu)尺寸和計算結(jié)果 參數(shù) 管程 殼程 摩爾流率 / 進口溫度 /℃ 144 480 出口溫度 /℃ 378 220 壓力 /kgf 物 性 數(shù) 據(jù) 定性溫度 /℃ 261 350 密度 / 比熱容 /kcalkmol ℃ 粘度 μ/ 導(dǎo)熱率 λ/Wm K 換 熱 器 主 要 參 數(shù) 形式 固定管板式 臺數(shù) 1 殼體內(nèi)徑 Di/mm 1000 殼程數(shù) 1 管內(nèi)徑 φ/mm 20 管間距 t/mm 32 管長 L/mm 4500 管排列形式 正三角 實際換熱管數(shù) 721 折流板數(shù) /塊 4 管外傳熱面積 / 折流板間距 /mm 900 管程數(shù) 1 拉桿數(shù)量 6 主要計算 管程 殼程 流速 / 對流傳熱膜系 / // 污垢熱阻 / 10 10 阻力壓降 /pa 熱流量 / 裕度 /% 【 高效換熱器 】 參考文獻： [1] 譚天恩 ,竇梅 ,周明華等 .化工原理 (第三版 )上冊 [M].化學(xué)工業(yè)出版社 .. [2] 賈紹義 ,柴誠敬 .化工原理課程設(shè)計 [M].天津大學(xué)出版社 ,. [3] 陳鐘秀 ,顧飛燕 ,胡望明等 .化工熱力學(xué) (第二版 )[M]. 化學(xué)工業(yè)出版社 .. [4] 國家醫(yī)藥管理局上海醫(yī)藥設(shè)計院 .化工工藝設(shè)計手冊 (第二版 )[M].化學(xué)工藝出版社 ,. [5] 國家醫(yī)藥管理局上海醫(yī)藥設(shè)計院 .化工工藝設(shè)計手冊 (第二版 )[M].化學(xué)工藝出版社 ,. [6] 賀匡國 .化工容器及設(shè)備簡明設(shè)計手冊 (第三版 )[M].化學(xué)工業(yè)出版社 .. [7] 孫禮運 .化工原理課程設(shè)計指導(dǎo)書 [M].化工原理教研室 .20xx. [8] GB1511999,管殼式換熱器 [S].中國標(biāo)準(zhǔn)出版社 .. [9] 顧芳珍 ,陳國恒 .化工設(shè)備設(shè)計基礎(chǔ) [M].天津 :天津大學(xué)出版社 ,.
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