列管式换热器课程设计

——大学《化工原理》列管式换热器

课程设计说明书

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目录

一、化工原理课程设计任务书............................................................................ . (2)

二、确定设计方案............................................................................ (3)

1.选择换热器的类型

2.管程安排

三、确定物性数据............................................................................ (4)

四、估算传热面积............................................................................ (5)

1.热流量

2.平均传热温差

3.传热面积

4.冷却水用量

五、工艺结构尺寸............................................................................ (6)

1.管径和管内流速

2.管程数和传热管数

3.传热温差校平均正及壳程数

4.传热管排列和分程方法

5.壳体内径 6.折流挡板 (7)

7.其他附件

8.接管

六、换热器核算............................................................................ . (8)

1.热流量核算

2.壁温计算 (10)

3.换热器内流体的流动阻力

七、结构设计............................................................................ . (13)

1.浮头管板及钩圈法兰结构设计

2.管箱法兰和管箱侧壳体法兰设计

3.管箱结构设计

4.固定端管板结构设计 5.外头盖法兰、外头盖侧法兰设计 (14)

6.外头盖结构设计

7.垫片选择

8.鞍座选用及安装位置确定

9.折流板布置

10.说明

八、强度设计计算............................................................................ .. (15)

1.筒体壁厚计算

2.外头盖短节、封头厚度计算

3.管箱短节、封头厚度计算 (16)

4.管箱短节开孔补强校核 (17)

5.壳体接管开孔补强校核 6.固定管板计算 (18)

7.浮头管板及钩圈 (19)

8.无折边球封头计算

9.浮头法兰计算 (20)

九、参考文献............................................................................ .. (20)

一、化工原理课程设计任务书

某生产过程的流程如图3-20所示。反应器的混合气体经与进料物流换热后，用循环冷却水将其从110℃进一步冷却至60℃之后，进入吸收塔吸收其中的可溶性组分。已知混合气体的流量为231801kg h，压力为6.9MPa，循环冷却水的压力为0.4MPa，循环水的入口温度为29℃，出口的温度为39℃，试设计一列

管式换热器，完成生产任务。

已知：

混合气体在85℃下的有关物性数据如下（来自生产中的实测值） 密度 3190kg m ρ= 定压比热容1 3.297p c kj kg =g ℃ 热导率10.0279w m λ=g ℃ 粘度51 1.510Pa s μ-=⨯g

循环水在34℃下的物性数据： 密度 31994.3kg m ρ= 定压比热容1 4.174p c kj kg =g K 热导率10.624w m λ=g K 粘度310.74210Pa s μ-=⨯g

二、确定设计方案

1． 选择换热器的类型

两流体温的变化情况：热流体进口温度110℃ 出口温度60℃；冷流体进口温度29℃，出口温度为39℃，该换热器用循环冷却水冷却，冬季操作时，其进口温度会降低，考虑到这一因素，估计该换热器的管壁温度和壳体温度之差较大，因此初步确定选用浮头式换热器。 2． 管程安排

从两物流的操作压力看，应使混合气体走管程，循环冷却水走壳程。但由于循

环冷却水较易结垢，若其流速太低，将会加快污垢增长速度，使换热器的热流量下降，所以从总体考虑，应使循环水走管程，混和气体走壳程。

三、确定物性数据

定性温度：对于一般气体和水等低黏度流体，其定性温度可取流体进出口温度

的平均值。故壳程混和气体的定性温度为

T=

2

60

110+ =85℃ 管程流体的定性温度为

t=

342

29

39=+℃

根据定性温度，分别查取壳程和管程流体的有关物性数据。对混合气体来说，

最可靠的无形数据是实测值。若不具备此条件，则应分别查取混合无辜组分的有关物性数据，然后按照相应的加和方法求出混和气体的物性数据。

混和气体在85℃下的有关物性数据如下（来自生产中的实测值）： 密度 3

1/90m kg =ρ

定压比热容 1p c =3.297kj/kg •℃