【正文】 =1937801 KJ/h 因為 r= KJ/Kg ，水蒸汽的消耗量： Wh= Qc / r = ③確定流體的 流徑 設計任務的熱流體為水蒸氣，冷流體為原料液，為防止原料液在管程中流動從而使管程結垢，所以令水蒸氣走殼層，原料液走管程。℃ ) Qc= Wc CPc s 汽化熱 r KJ/Kg 乙醇 ℃ 764 103 水 ℃ 104 水蒸汽 130℃ 105 水 130℃ 104 ②熱負荷計算 Qh = Wh℃ ) 導熱系 k W/(m u —— 流體流速， m / s 。 內蒙工業(yè)大學本科課程設計 10 由上式計算得到的總傳熱系數為 K 計 。℃ / W； di， do， dm—— 換熱器列管的內徑、外徑及平均直徑， m； k—— 列管管壁的導熱系數， W/(m℃ )； hi， ho—— 傳熱管內、外側流體的對流傳熱系數， W/(m2—— 流體流過折流擋板缺口的壓力降， Pa； Fs—— 結垢校正系數，無因次，對液體 Fs =；對氣體 Fs =； F—— 管子排列方式對壓力降的校正系數：三角形排列 F =，正方形 直列 F = ，正方形錯列 F =； f0—— 殼程流體的摩擦系數， nc—— 橫過管束中心線的管數，可按式 32 及式 33計算； h—— 折流板間距， m； D—— 殼體直徑， m； NB—— 折流板數目； uo—— 按 殼程流通截面積 So 計算的流速， m/s。 do) 式中 Δ P1180。=NB[ – （ 2 B / D） ] （ρ nc（ NB + 1）= F） Fs ②殼程有折流擋板 ,計算公式如下： ∑Δ Po =（Δ P1180。 Ns—— 串聯的殼程數； Np—— 管程數。 Ns （ 2）平均溫度差 一側恒溫，逆流與并流的平均溫差相等 Δ tm =(Δ t1Δ t2)/ln(Δ t1/Δ t2) 式中 Δ t Δ t2—— 分別為換 熱器兩端熱、冷流體的溫差，℃。℃ )； T—— 熱流體的溫度，℃； t —— 冷流體的溫度，℃。 （ 1）傳熱速率 (熱負荷 ) Q ①傳熱的冷熱流體均沒有相變化，且忽略熱損失，則 Q = WhCph ( T1 – T2 ) = WcCpc( t2– t1 ) ②流體有相變化，如飽和蒸汽冷凝，且冷凝液在飽和溫度下排出，則 Q = WhΔ tm 式中 Q—— 傳熱速率 (熱負荷 )， W； K—— 總傳熱系數， W/(m2 要公式 傳熱速率方程式 Q = K否則需另設 K 選 值，重復以上計算步驟 。若壓強降超過工藝允許的范圍，則要調整流速，再確定管程數或折流板間距，或選擇另一規(guī)格的設備，重新計算壓強降直至滿足要求為止。 3．計算管、殼程壓強降 根據初定的設備規(guī)格，計算管、殼程 流體的流速和壓強降。 (4) 計算平均溫度差。 (2) 由總傳熱速率方程 Q＝ KSΔ tm，初步算出傳熱面積 S，并確定換熱器的基本尺寸 (如 d、 L、 n 及管子在管板上的排列等 )，或按系列標準選擇設備規(guī)格。 ②計算平均溫度差，當兩側的流體均為變溫傳熱時，應進行溫度 差的校正。 列管式換熱器的設計計算 根據產量要求，計算換熱系統的原料量、產品量，再進一步確定所需計算的換熱器，逐步進行換熱器的選用。采用多管程時，合理的換熱器管的長度為 、 3或 6m。為了提高管內流速，可采用多管程。 列管式換熱器除上述部件外，列管換熱器根據尺寸大小和用途不同，大型換熱器還設有拉桿、旁路擋板；冷凝器設有攔液板等等。同時它還起支撐管束的作用。根據工作溫度選擇殼體材料，有防腐要求時，大多考慮使用復合金屬板。 （ 2） 殼程結構 殼體是一個圓筒形的容器。壓力較低時可采用平蓋，壓力較高時則采用凸形蓋，用法蘭與管板連接。 管箱 列管式換熱器管箱即換熱器的端蓋，也叫分配室。管板上開有管孔，管孔的排列方式有三角形、正方形和同心圓形。 管板 列管式換熱器管板是用來固定管束連接殼體和端蓋的一個圓形 厚板，它的受力關系比較復雜。 （ 1） 管程結構 換熱管 常用換熱管的規(guī)格有φ 19 2mm, φ 25 2mm。 (4)加熱介質 根據工藝要求以及設備的承壓能力，加熱介質可選用低壓蒸氣。缺水地區(qū)可選內蒙工業(yè)大學本科課程設計 5 用較大溫差，水源豐富地區(qū)可選用較小溫差。一般來說，設計時冷卻水的溫度差可取 810。如用冷卻水冷卻某熱流體，水的進口溫度可根據當地的氣候條件作出估計，而出口溫度需經過經濟權衡確定。因此，一般需要通過多方面權衡選擇適宜的流速。 （ 2） 流體流速的選擇 流體流速的選擇涉及到傳熱系數、流動阻力及換熱器結構等方面。 ⑥ 有毒易污染的流體宜走管程，以減少泄漏量。 ④ 被冷卻的流體宜走殼程，可利用殼體對外散熱作用，增強冷卻效果。 根據上述原則，在后面的換熱器設計中，應該盡量使乙醇液體或者冷卻水走管程，水蒸汽或者乙醇蒸汽走殼程。 ① 不潔凈和易結垢的流體宜走管程，因為管程清晰較方便。 列管式換熱器的基本參數 基本參數 管殼是換熱器的基本參數包括： ① 公稱換熱面積 SN； ② 公稱直徑 DN； ③ 公稱壓力 PN； ④ 換熱器管長度 L； ⑤ 換熱管規(guī)格； ⑥ 管程數 Np。 C，可以選用普通的固定管板式換熱器。 C，所以選用帶有膨脹節(jié)的固定管板式換熱器。冷凝器的平均溫差大于 50。 原料預熱器冷熱流體的溫度差大于 70。浮頭式換熱器的管束可以拉出，便于清洗和檢修，適用于兩流體溫差較大的各種物料的換熱，應用極為普通，但結構復雜，造價高。 C，且殼方流體壓強不高于 600Kpa 的情況。 C 且殼方流體較清潔及不易結垢的物料。 （ 1） 固定管板式換熱器 固定管板式換熱器兩端的管板與殼體連在一起。由于列管式換熱器管束與殼體內通過流體的溫度不同，會引起管束內蒙工業(yè)大學本科課程設計 3 與殼體熱膨脹程度的差異，若兩側流體的溫度差較大時，需加入膨脹節(jié)。 換熱器類型的選擇 列管式換熱器的結構簡單、牢固，操作彈性大，應用材料廣，歷史悠久，設計資料完 善，并已有系列化標準，特別是在高溫、高壓和大型換熱設備中占絕對優(yōu)勢。未回流部分作為產品輸送到塔頂冷卻器中，在塔頂冷卻器中再次用冷卻水使其降到 35℃ 輸送到儲裝罐中。 流程方案的確定 換熱器設計的第一步是確定換熱系統的流程。 三、按換熱器的結構分類 可分為： 浮頭式換熱器 、 固定管板式換熱器 、 U 形管板換熱器、 板式換熱器 等 。 過熱器 ：過熱器用于把流體（工藝氣或蒸汽）加熱到過熱狀態(tài)。 二、換熱器按用途分類 內蒙工業(yè)大學本科課程設計 2 加熱器 ： 加熱器是把流體加熱到必要的溫度，但加熱流體沒有發(fā)生相的變化。 流體連接間接式換熱器 流體連接間接式換熱器， 是把兩個表面式換熱器由在其中循環(huán)的熱載體連接起來的換熱器，熱載體在高溫流體換熱器和低溫流體之間循環(huán)，在高溫流體接受熱量，在低溫流體換熱器把熱量釋放給低溫流體。 蓄熱式換熱器 蓄熱式換熱器通過固體物質構成的蓄熱體，把熱量從高溫流體傳遞給低溫流體，熱介質先通過加熱固體物質達到一定溫度后，冷介質再通過固體物質被加熱，使之達到熱量傳遞的目的。 因此 適用于不同介質、不同工況、不同溫度、不同壓力的換熱器，結構型式也不同，換熱器 的具體分類如下： 一、換熱器按傳熱原理分類 表面式換熱器 表面式換熱器是溫度不同的兩種流體在被壁面分開的空間里流動，通過壁面的導熱和流體在壁表面對流，兩種流體之間進行換熱。換熱器種類很多，但根據冷、熱 流體 熱量 交換的原理和方式基本上可分三大類即：間壁式、混合式和蓄熱式。換熱器是化工、石油、動力、食品及其它許多工業(yè)部門的通用設備，在生產中占有重要地位。 內蒙古工業(yè)大學本科課程設計 目 錄 第一章 換熱器的設計 ................................................... 1 概述 ......................................................... 1 設計方案的確定及選型 .......................................... 1 列管式換熱器的設計計算 ..................................