管殼式換熱器的設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)-在線(xiàn)瀏覽
2025-08-05 00:32本頁(yè)面
【正文】 ?????????????????????? 17 ????????????????????????????????? 17 課程設(shè)計(jì) 3 前 言 換熱器是化工、煉油工業(yè)中普遍應(yīng)用的典型的工藝設(shè)備。在化工廠，換熱器的費(fèi)用約占總費(fèi)用的 10%～ 20%，在煉油廠約占總費(fèi)用 35%～ 40%。因此，設(shè)計(jì)和選擇得到使用、高效的換熱器對(duì)降低設(shè)備的造價(jià)和操作費(fèi)用具有十分重要的作用。 換熱器的類(lèi)型按傳熱方式的不同可分為：混合式、蓄熱式和間壁式。 表 21 傳熱器的結(jié)構(gòu)分類(lèi) 類(lèi)型 特點(diǎn) 間 壁 式 管 殼 式 列 管 式 固定管式 剛性結(jié)構(gòu) 用于管殼溫差較小的情況（一般≤ 50℃），管間不能清洗 帶膨脹節(jié) 有一定的溫度補(bǔ)償能力，殼程只能承受低壓力 浮頭式 管內(nèi)外均能承受高壓，可用于高溫高壓場(chǎng)合 U 型管式 管內(nèi)外均能承受 高壓，管內(nèi)清洗及檢修困難 填料函式 外填料函 管間容易泄露，不宜處理易揮發(fā)、易爆炸及壓力較高的介質(zhì) 內(nèi)填料函 密封性能差，只能用于壓差較小的場(chǎng)合 釜式 殼體上部有個(gè)蒸發(fā)空間用于再沸、蒸煮 雙套管式 結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，主要用于高溫高壓場(chǎng)合和固定床反應(yīng)器中 套管式 能逆流操作，用于傳熱面積較小的冷卻器、冷凝器或預(yù)熱器 螺旋管式 沉浸式 用于管內(nèi)流體的冷卻、冷凝或管外流體的加熱 噴淋式 只用于管內(nèi)流體的冷卻或冷凝 板面式 板式 拆洗方便，傳熱面能調(diào)整，主要用于 粘性較大的液體間換熱 螺旋板式 可進(jìn)行嚴(yán)格的逆流操作，有自潔的作用，可用做回收低溫?zé)崮? 傘板式 結(jié)構(gòu)緊湊，拆洗方便，通道較小、易堵，要求流體干凈 板殼式 板束類(lèi)似于管束，可抽出清洗檢修，壓力不能太高 混合式 適用于允許換熱流體之間直接接觸 蓄熱式 換熱過(guò)程分階段交替進(jìn)行，適用于從高溫爐氣中回收熱能的場(chǎng)合 課程設(shè)計(jì) 4 管殼式換熱器又稱(chēng)列管式換熱器，是一種通用的標(biāo)準(zhǔn)換熱設(shè)備，它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，堅(jiān)固耐用，造價(jià)低廉，用材廣泛，清洗方便，適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用最為廣泛。 帶有膨脹節(jié)的固定管板式換熱器，其膨脹節(jié)的彈性變形可減小溫差應(yīng)力，這種補(bǔ)償方法適用于兩流體溫差小于 70℃且殼方流體壓強(qiáng)不高于 600Kpa的情況。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(yīng)用極為普遍，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價(jià)高。 蛇管式換熱器是管式換熱器中結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單，操作最方便的一種換熱設(shè)備，通常按照換熱方式不同，將蛇管式換熱器分為沉浸式和噴淋式兩類(lèi)。此換熱器適用于高溫，高壓及小流量流體間的換熱。流體的腐蝕性能以及對(duì)材料的制造工藝性能等的要求來(lái)選取。一般為了滿(mǎn)足設(shè)備的操作壓力和操作溫度，即從設(shè)備的強(qiáng)度或剛度的角度來(lái)考慮，是比較容易達(dá)到的，但材料的耐腐蝕性能，有時(shí)往往成為一個(gè)復(fù)雜的問(wèn)題。至于材料的制造工藝性能，是與換熱器的具體結(jié)構(gòu)有著密切關(guān)系。 （ 1）碳鋼 價(jià)格低，強(qiáng)度較高，對(duì)堿性介質(zhì)的化學(xué)腐蝕比較穩(wěn)定，很容易被酸腐蝕，在無(wú)耐腐蝕性要求的環(huán)境中應(yīng)用是合理的。 正三角形排列結(jié)構(gòu)緊湊；正方形排列便于機(jī)械清洗；同心圓排列用于小殼徑換熱器，外圓管布管均勻，結(jié)構(gòu)更為緊湊。 正三角形排列結(jié)構(gòu)緊湊；正方形排列便于機(jī)械清洗；同心圓排列用于小殼徑換熱器，外圓管布管均勻，結(jié)構(gòu)更為緊湊。 課程設(shè)計(jì) 6 1．化工 原理課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū) 設(shè)計(jì)題目 ： 管殼式換熱器選型 設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū) ： 操作條件 ： ① 有機(jī)物 ：入口溫度 78℃ ，出口溫度 21℃ ② 冷卻介質(zhì)： 河 水，入口溫度 20℃ ③ 允許壓強(qiáng)降：不大于 100KPa 管路布置如圖（參考圖），已知泵進(jìn)口段官場(chǎng) L 進(jìn) =5m，泵出口段管長(zhǎng) L 出 =15m（均不包括局部阻力損失）。 2．設(shè)計(jì)方案的確 定 ： 用水做冷卻劑時(shí)，出口溫度不宜超過(guò) 40度，選定出口溫度為 30度。 而列管式換熱器在生產(chǎn)中被廣泛利用。尤其在高壓、高溫和大型裝置中使用更為普遍。 流程的選擇： 從兩物流的操作壓力看，應(yīng)使氯苯走 管程，循環(huán)冷卻水走殼程。 3. 確定流體的定性溫度、物性數(shù)據(jù)并選擇管殼換熱器的型式 定性溫度：可取流體進(jìn)出口溫度的平均值。C) 殼程 有機(jī)物 的定性溫度為 T=69(176。 有機(jī)物在 69C下的有關(guān)物性數(shù)據(jù)如下： 密度 ρ 0=997 ㎏ / m3 定壓比熱容 Cp0= kJ/（ ） 導(dǎo)熱系數(shù) λ 0= （ W/） 課程設(shè)計(jì) 8 μ= C下的有關(guān)物性數(shù)據(jù)如下 ： 密度 ρ i= ㎏ / m3 定壓比熱容 cpi=（ ） 導(dǎo)熱系數(shù) λ i= （ W/） 粘度 μ i=（ ） 4． 1 估算總傳熱系數(shù) 4． （忽略熱損失） HKJSKJmQ /1 9 1 8 0 8 0/**15tc 0p00 ????? ）（ = 4． 1． 2平均傳熱溫差（忽略熱損失） 1860 3278ln)1860()3278(21ln21 ???????????? ????ttttt m 4． 1. 3 冷卻水用量 hkgtc Q ipii / 2 7 7 6)1832(* 1 9 1 8 0 8 0w 0 ????? =hkgtcQipii /)1832(* ????? 4． 1． 4估算總傳熱系數(shù) ① 管程傳熱系數(shù) 2 4 2 90 .0 0 0 8 0 1 ?????iiiid?? 1 7 1 1 3 .6 8 20 .6 1 30 .0 0 0 8 0 140800 .0 0 0 8 0 1iiiiii?????????????????????????）（）（iipiicd ?????? ② 殼程傳熱系數(shù) 先假設(shè)殼程傳熱系數(shù)α 0=1500w/(m^2*℃ ) 課程設(shè)計(jì) 9 污垢熱阻為 Rsi=^2*℃ /w Rs0=^2*℃ /w 管壁的導(dǎo)熱系數(shù) k=45w/(m^2*℃ ) )0 . 0 270001 . 0 20 . 0 2 50 . 0 0 0 1 7 1 7 90
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