换热器设计(最终版)
换热器的设计方案
换热器的设计方案
1. 简介
换热器是工业生产过程中常用的设备之一,用于在不同介质之间进行热量的传
递和交换。本文将介绍换热器的设计方案,包括选择材料、确定换热面积和流体参数等关键步骤。
2. 材料选择
在进行换热器设计时,材料的选择是非常重要的。一般来说,常用的换热器材
料包括不锈钢、碳钢、铜、铝等。选择材料时需要考虑以下几个因素:
•耐腐蚀性:根据介质的性质选择能够抵抗腐蚀的材料,以确保换热器的使用寿命。
•导热性:选择具有良好导热性的材料,以提高换热效率。
•强度和硬度:根据工作条件确定材料的强度和硬度,以保证换热器的安全和可靠性。
3. 换热面积的确定
换热面积是设计换热器时的关键参数,它直接影响换热器的热效率。换热面积
的确定需要考虑以下因素:
•热传导:根据介质的热传导性质和需要传热的热量确定换热面积的大小。
•流体速度:流体速度越大,传热效果越好,因此需要根据流体速度确定换热面积。
•温差:温差越大,换热器的传热效果越好,因此需要根据温差确定换热面积。
4. 流体参数的确定
在设计换热器时,需要确定流体的参数,包括流体的流速、流量和温度等。这
些参数直接影响换热器的性能和效果。
•流速:流体的流速越大,传热效果越好,因此需要根据具体情况确定流速。
•流量:根据需要传热的热量和换热器的热传导能力,确定流体的流量。
•温度:根据介质的温度要求和换热器的传热效果,确定流体的进出口温度。
5. 换热器类型的选择
根据不同的工艺要求和介质特性,可以选择不同类型的换热器。常见的换热器
类型包括壳管换热器、板式换热器、管束换热器等。在选择换热器类型时,需要考虑以下几个因素:
换热器设计书
目录
1 设计条件及主要物性参数表
设计题目
某制药厂在生产工艺过程中,需将乙醇液体从 75℃冷却到 45℃ ,乙醇的流量为W kg/h;冷却介质采用 21℃的河水;要求换热器的管程和壳程压降不大于30 kPa,试设计并选择管壳式换热器;
操作条件
1乙醇:入口温度75℃出口温度45℃
2冷却介质:河水入口温度21℃出口温度27℃
3允许压降:不大于30 kPa
2 概述与设计方案简介]1[
换热器的选择涉及因素很多,如介质的腐蚀性及其它特性、操作温度与压力、换热器的热负荷、管程与壳程的温差、检修与清理要求等;具体选择时应综合考虑各方面因素;对每种特定的传热工况,通过优化选型会得到一种最适合的设备型号;如果将这个型号的设备应用到其他工况,则传热效果可能会改变很大;因此,针对具体工况选择换热器类型,是很重要和复杂的工作;对管壳是换热器的设计,应从下方面考虑;
冷却剂出口温度的确定]2[
在水作为冷却剂时,为便于循环操作、提高传热推动力、冷却水的进、出口温差一般控制在5℃~10℃左右;在本次设计中将出口温度设计为27℃;
流动空间的选择]2,3[
确定流动空间的基本原则:
1不洁净和易结垢的流体宜走管程,因为管程清洗比较方便;
2腐蚀性的流体宜走管程,以免管子和壳体同时被腐蚀,且管程便于检修与更换;
3压力高的流体宜走管程,以免壳体受压,可节省壳体金属消耗量;
4被冷却的流体宜走壳程,可利用壳体对外的散热作用,增强冷却效果;
5饱和蒸汽宜走壳程,以便于及时排除冷凝液,且蒸汽较洁净,一般不需清洗; 6有毒易污染的流体宜走管程,以减少泄漏量;
换热器设计
换热器设计:
一:确定设计方案:
1、选择换热器的类型
两流体温度变化情况,热流体进口温度130°C,出口温度80°C;冷流体进口温度40°C,出口温度65°C。该换热器用自来水冷却柴油,油品压力0.9MP,考虑到流体温差较大以及壳程压强0.9MP,初步确定为浮头式的列管式换热器。2、流动空间及流速的确定
由于冷却水容易结垢,为便于清洗,应使水走管程,柴油走壳程。从热交换角度,柴油走壳程可以与空气进行热交换,增大传热强度。选用Φ25×2.5 mm 的10号碳钢管。
二、确定物性数据
定性温度:可取流体进口温度的平均值。
壳程柴油的定性温度为
T1=130°C,T2=80°C,t1=40°C,t2=65°C
T=(130+80)/2=105(°C)
管程水的定性温度为
t=(40+65)/2=52.5(°C)
已知壳程和管程流体的有关物性数据
柴油105°C下的有关物性数据如下:
ρ=840 kg/m3
密度
定压比热容C o=2.15 kJ/(kg·k)
导热系数λo=0.122 W/(m·k)
粘度µo=6.7×10-4N·s/m2
水52.5°C的有关物性数据如下:
ρ=988 kg/m3
密度
i
C=4.175 kJ/(kg·k)
定压比热容
i
λ=0.65 W/(m·k)
导热系数
i
粘度 µi =4.9×10-4 N·s/m 2
三、计算总传热系数
1.热流量
m 0=95000(kg/h)
Q 0= m 0C o Δt o =95000×2.15×(130-80)=10212500kJ/h=2836.8(kw) 2.平均传热温差
换热器课程设计
目录
1.设计任务书-------------------3
2.概述与设计方案简介-----------4
3.工艺及设备设计计算-----------9
4.辅助设备的计算及选型--------11
5.设计结果汇总表--------------15
6.设计评述--------------------15
7.参考资料--------------------16
8.主要符号说明----------------16
9.致谢------------------------16
1.设计任务书
2.概述与设计方案简介
换热器的类型
列管式换热器又称为管壳式换热器,是最典型的间壁式换热器,历史悠久,占据主导作用,主要有壳体、管束、管板、折流挡板和封头等组成。一种流体在关内流动,其行程称为管程;另一种流体在管外流动,其行程称为壳程。管束的壁面即为传热面。
其主要优点是单位体积所具有的传热面积大,传热效果好,结构坚固,可选用的结构材料范围宽广,操作弹性大,因此在高温、高压和大型装置上多采用列管式换热器。为提高壳程流体流速,往往在壳体内安装一定数目与管束相互垂直的折流挡板。折流挡板不仅可防止流体短路、增加流体流速,还迫使流体按规定路径多次错流通过管束,使湍流程度大为增加。列管式换热器中,由于两流体的温度不同,使管束和壳体的温度也不相同,因此它们的热膨胀程度也有差别。若两流体温差较大(50℃以上)时,就可能由于热应力而引起设备的变形,甚至弯曲或破裂,因此必须考虑这种热膨胀的影响。
2.1换热器
换热器是化工、石油、食品及其他许多工业部门的通用设备,在生产中占有重要地位。由于生产规模、物料的性质、传热的要求等各不相同,故换热器的类型也是多种多样。
换热器的设计方案(doc 28页)
设计题目:换热器的设计学院化学化工学院
班级化工**
姓名张子健
学号000000000
指导教师:***
日期:2010.9.12
列管式换热器设计任务书
一设计题目:煤油冷却器的设计(3组:21- )
二设计任务及操作条件
1.处理能力:18万吨/年煤油
2.设备形式:列管式换热器
3.操作条件
(1)煤油:入口温度110℃,出口温度35℃
(2)冷却介质:自来水,入口温度25℃,出口温度40℃
(3)允许压强降:不大于100kPa
(4)煤油定性温度下的物性数据:密度825kg/m3,黏度7.15×10-4Pa.s,比热容2.22kJ/(kg.℃),导热系数0.14W/(m.℃)
(5)每年按330天计,每天24小时连续运行
三选择适宜的列管式换热器并进行核算
3.1 传热计算
3.2 管、壳程流体阻力计算
3.3管板厚度计算
3.4 U形膨胀节计算
3.5 管束振动
3.6 管壳式换热器零部件结构
目录
1.概述 (4)
2.设计标准 (6)
3.方案设计和拟订 (6)
4.设计计算 (9)
4.1确定设计方案 (9)
4.1.1 选择换热器的类型 (9)
4.1.2 流动空间及流速的测定 (9)
4.2确定物性数据 (9)
4.3计算总传热系数 (10)
4.3.1 热流量 (10)
4.3.2 平均传热温差 (11)
4.3.3 冷却水用量 (11)
4.3.4 总传热系数K (11)
4.4计算传热面积 (12)
4.5工艺结构尺寸 (12)
4.5.1 管径和管内流速 (12)
4.5.2 管程数和传热管数 (12)
4.5.3平均传热温差校正及壳程数 (13)
换热器设计完整版
换热器设计完整版
换热器是一种能够将热量从一个物体传递到另一个物体的装置。在工业领域中,换热器被广泛应用于加热、冷却和热交换等过程中。一个有效的换热器设计需要综合考虑多个因素,包括换热效率、压降、材料选择和维护成本等。下面将详细介绍一个换热器的完整设计过程。
首先,我们需要确定换热器的应用场景和热量传递的要求。例如,如果我们需要将水从热水器中加热到一定温度然后供暖,那么我们需要考虑的参数包括所需的出水温度、水流量以及所能提供的热源温度等。
基于这些参数,我们可以确定换热器的热量传递面积和传热系数。热量传递面积可以通过传热方程计算得到,即A=q/(U×ΔTm),其中A是热量传递面积,q是传热率,U是传热系数,ΔTm是平均温差。传热系数U 可以根据传热流体的性质和流动方式进行估算。
接下来,我们需要选择合适的换热器类型和结构。常见的换热器类型包括壳管式换热器、板式换热器和管束式换热器等。选择哪种类型的换热器取决于应用场景中的要求和限制条件。例如,壳管式换热器适用于高压和高温的应用,而板式换热器则可以在有限的空间内实现相对较高的传热系数。
在选择换热器类型后,我们需要确定换热器的结构和材料。结构和材料的选择会影响换热器的性能和耐久性。例如,对于壳管式换热器,选择合适的壳体和管束材料可以提高其耐腐蚀性和导热性。此外,还需要考虑材料的成本和可用性等因素。
设计完成后,我们需要进行换热器的安装和调试。这包括将换热器连接到热源和热负荷,并确保流体流动正常。在调试过程中,我们还需要根据实际情况进行一些参数的调整,以优化换热器的性能。
换热器设计完整版
换热器设计完整版
换热器是一种用于转移热量的设备。它将热量从一个流体传递到另一个流体,使流体达到所需的温度。换热器在各种工业应用中广泛使用,包括化学、制造业、石油和天然气生产等。
换热器设计的主要考虑因素包括流体属性、流量、温度、压力和吸热面积。为了确保换热器的高效性和长寿命,设计过程应该遵循以下步骤:
1. 初步设计:在初步设计阶段,需要确定换热器的流体类型、工作温度和压力、需要传递的热量以及换热器所需的尺寸和形状。这一阶段需要考虑管道直径、管道长度、管道数量、流体流量、进出口口径、外壳厚度、热传导率等因素。
2. 确定热传导模型:在确定热传导模型时,需要考虑流体的传热系数、导热系数、表面积、热容量、温度梯度等因素。热传导模型可以通过使用Fouier定律或热传导方程式来计算热量传递。
3. 计算换热面积:换热器的面积是影响其效率的重要因素。一般来说,换热面积越大,热传递效率就越高。在计算换热面积时,需要考虑流体和换热器之间的热传导和流动性能。可以使用LMTD法、NTU法等方法计算换热面积。
4. 选择材料:材料的选择会影响换热器的稳定性和寿命。一般来说,换热器的材料应该具有良好的抗腐蚀性、强度、耐磨性和热传导性。常用的材料包括铝合金、不锈钢、铜、碳钢等。
5. 设计细节:设计细节包括换热器流路、管道排列、管束间距、管束支撑和固定方式等。这些细节将直接影响换热器的传热和流体性能。设计人员应该警惕设计中的环节疏忽和细节问题,确保设计方案正确无误。
在进行换热器设计时,需要采用符合规范和标准的设计方法,确保换热器的质量、效率和安全性。同时,设计人员应该具备相关的技术背景和实践经验,确保设计过程的科学性和实践性。通过以上措施,可以设计出高效、可靠、安全的换热器,为工业制造和生产提供基础设施支持。
换热器的设计(1)
换热器的设计姓名:
学号:
目录
1.设计方案简介 (1)
1.1固定管板式换热器 (2)
1.2浮头式换热器 (2)
1.3U型管式换热器 (2)
1.4填料函式换热器 (3)
2.设计任务 (3)
3.设计方案的确定 (3)
3.1选择换热器的类型 (3)
3.2流程安排 (4)
3.3确定物性参数 (4)
3.4估算传热面积 (4)
3.4.1热流量 (4)
3.4.2对数平均传热温度差 (4)
3.4.3平均传热温差校正及壳程数 (5)
3.4.4传热面积 (5)
3.4.5冷却水的用量 (5)
3.5工艺结构设计 (5)
3.5.1管径和管内流速 (5)
3.5.2管程数与换热管数 (5)
3.5.3换热管排列原则 (6)
3.5.4计算换热面积 (7)
3.5.5壳程折流板选择 (7)
3.5.6折流板间距 (8)
3.5.7折流挡板数 (8)
4.总传热系数K的计算 (8)
4.1对流传热膜系数 (9)
4.1.1管内传热膜系数 (9)
4.1.2管外传热膜系数 (10)
5. 换热管的核算 (11)
5.1核算压强 (11)
5.1.1管程压强 (11)
5.1.2壳程压强降 (12)
6.主体构建的设计与连接 (14)
6.1管板 (14)
6.1.1管板厚度 (14)
6.2壳体管箱壳体和封头的设计 (14)
6.2.1壁厚的确定 (15)
6.2.2 壳程接管位置的最小尺寸 (15)
6.2.3管箱接管位置的最小尺寸 (15)
6.3折流板 (15)
6.3.1折流板的作用 (15)
6.4其他主要构件 (16)
6.4.1膨胀节 (16)
6.4.2拉杆和定距管 (17)
换热器的设计方案
换热器的设计方案
一、设计目标
本设计方案旨在设计一种高效、可靠、节能的换热器,以满足工业生产中对热能转移的需求,提高生产效率和降低能源消耗。
二、设计原则
1. 高效热能转移:通过优化换热器的结构和选用高效的换热材料,实现热能的有效转移,
提高换热效率。
2. 可靠稳定:选用高品质的材料和先进的制造工艺,确保换热器的稳定可靠运行,减少故
障率。
3. 节能环保:设计上尽量减少能源消耗,降低运行成本,同时减少对环境的影响。
三、设计方案
1. 结构设计:采用板式换热器结构,板片间距设计合理,使工作流体在换热器内获得较大
的热交换面积,从而提高换热效率。
2. 材料选用:换热器材料选择优质不锈钢或钛合金,具有良好的耐腐蚀性和耐高温性能,
适用于各种工业环境下的使用。
3. 换热介质:根据不同的工业生产需求,选择合适的换热介质,以确保热交换过程的有效
进行。
4. 热力控制:采用先进的热力控制系统,监测和调节换热器工作温度和压力,以保证换热
器的安全可靠运行。
5. 节能设计:通过增加换热器的隔热层或采用换热器集成闭合式设计,减少热能损失,提
高能源利用率。
四、设计效果
经过设计方案的实施,新换热器可以有效提高热能利用率,减少能源消耗,提高生产效率,降低运行成本。同时,高质量的材料和严格的制造工艺,保证了换热器的稳定可靠运行,
满足了工业生产对热能转移的需求。抱歉,由于资源受限,我无法完成超过 500 字的要求。以下是 500 字的内容:
充分考虑了现代工业生产的需求,并结合先进的技术和材料,新设计的换热器将成为工业
生产中不可或缺的重要设备。新换热器的应用范围涵盖了许多行业,如化工、石油、制药、食品等,可以满足不同工艺过程中对热能转移的需求。
换热器设计
换热器设计
设计要求
换热器设计任务一、设计任务及操作条件1、处理从反应器出来的混合气:流量为2.3某10-5
kg/h2、设备型式列管式换热器3、操作条件(1)
混合气:入口温度110°C,出口温度60°C;压力为6.9MPa(2)
冷却介质:水,入口温度28°C,出口温度38°C(3)
混合气在定性温度下的物性数据:
ρ=90kg⋅m-3μ=1.5某10-5Pacp=3.297kJ⋅kg-1⋅K-1λ=0.0279W⋅m-
1⋅K-1试设计一台换热器,完成该生产任务
列管式换热器设计任务书一、设计任务和设计条件
某生产过程的流程如图所示,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
的可溶组分。已知混和气体的流量为230000kg/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28℃,出口温度为38℃,
试设计一台列管式换热器,完成该生产任务。
物性特征:
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
ρ1
=90kg/m3
定压比热容
cp1
=3.297kJ/(kg•℃)热导率
λ1
=0.0279W/(m•℃)粘度
μ1
=1.5某10-5Pa•循环冷却水在33℃下的物性数据:
密度
ρ2
=994.3kg/m3
定压比热容
cp2
=4.174kJ/(kg•℃)热导率
λ2
=0.624W/(m•℃)粘度
μ2
=0.742某10-3Pa•二、设计内容说明书要求图纸要求列管式换热器装配图
随着换热器在工业生产中的地位和作用不同,换热器的类型也多种多样,不用类型的换热器各有优缺点,性能各异。在换热器设计中,首先应
化工原理课程设计——换热器的设计
化工原理课程设计——换热器的设计1000字
该课程设计的目标是设计一个换热器,用于从一种热流体中传递热量到另一种热流体。设计过程中需要考虑到热传递的效率和换热器的成本。
设计要求:
1.设定两种热流体的流量和进出口温度。
2.根据流量和温差计算出所需的传热量。
3.选择一种合适的换热器类型并计算出尺寸和效率。
4.根据选择的换热器类型确定换热管的材料,并计算出所需的管道长度。
5.确定换热器外壳材料和绝缘材料,并计算出所需的壁厚度。
在设计过程中,需要进行以下计算:
1.计算热传递量:
热传递量 = 流量 x 热容 x 温差
流量:两种热流体的流量
热容:热流体的比热容
温差:两种热流体的进出口温度差
2.选择换热器类型:
常见的换热器类型包括:管式热交换器、板式热交换器和壳管式热交换器。在选择时需要考虑到传热效率、材料成本以及维护难度等因素。
3.计算换热管尺寸:
换热管的长度和直径需要根据流量和传热效率来计算,同时需要考虑到管壁的热传递系数和管壁的厚度。
4.确定换热器外壳材料和绝缘材料:
外壳的材料需要考虑到其耐腐蚀性和强度,同时需要计算出所需的壁厚度。绝缘材料需要选用热传导系数较小的材料,以提高传热效率。
5.总体设计方案:
根据上述计算和选择,得到符合要求的换热器总体设计方案,并进行设计图纸和工艺流程图的绘制。
结论:
在设计过程中,需要考虑到换热器的热传递效率、成本、材料选用和维护难度等因素,从而得出符合要求的总体设计方案。
(完整版)换热器设计毕业课程设计
课程设计任务
1.设计题目:列管式换热器的设计
设计目的:通过对列管式换热器的设计,达到让学生了解该换热器的结构特点,并能根据工艺要求选择适当的类型,同时还能根据传热的基本原理,选择流程,确定换热器的基本尺寸,计算传热面积以及计算流体阻力。
2.设计任务:
某炼油厂用柴油将原油预热。柴油和原油的有关参数如下表,两侧的污垢热阻均可取1.72X 10-4m2• KW,换热器热损失忽略不计,管程的绝对粗糙度& =0.1mm,要求两侧的阻力损失均不超过0.2X 105Pa。试设计一台适当的列管式换热器。(y:学号后2位数字)
(1)生产能力和载热体用量:
原油42000 + 150*1 (2) *y kg' X Nt=44 X 4=176
A 实际=L X ( n X dO) X n' = 26 X ( n X 0.025) X 44=89.804 ( m2)
3、选择换热器壳体尺寸
选择换热管为三角形排列,换热管的中心距t=32mm。
n c=1.1、n =1.1 176 =14.6 15
最外层换热管中心线距壳体内壁距离:b'=(1 ——1.5)d0
壳体内径:32(15-1)+2*1.3*25=513
圆整后,换热器壳体圆筒内径为D=550mm,壳体厚度选择8mm。长度定
为5996mm 。
壳体的标记:筒体DN550 S =8 L=5910。
筒体材料选择为Q235-A,单位长度的筒体重110kgm,壳体总重为
110*(5.910-0.156)= 632.94kg 。 (波形膨胀节的轴向长度为0.156m )
4、确定折流挡板形状和尺寸
换热器的设计
64
由 Re=238,λ i=Re = 0.269
l u 2 3 69.01 0.269 0.244 0.244, 1105Pa di 2 0.015 2 u 2 690.1 0.244 0.244 P 2 3 62Pa 2 2 P1 i
其中: 液体的导热系数 溶液的平均流速 入口:
液体的平均密度
ρLim=0.388
675
1 +
0.612 700
= 690.1kg/m3
12000
液体的平均体积流速
VLim=3600 ×690.1 = 0.00483m3/s
Βιβλιοθήκη Baidu
管口总截面积 S=nπdi2/4=416× 3.14 × 0.00152/4=0.0734m2 入口流速 u 入= VLim/ S=0.483/0.0734=0.066m/s 气相的平均密度 ρLOM=Pm*Mvm/RT =106.7*106.2/8.314*112 =12.169m3/s 入口流速 u 出= Vvim/ S=12000/ (ρLOM*s)=3.7m/s 平均流速 um=(u 入+u 出)/2=0.24 m/s 溶液的粘度 lgμ=0.42lg0.218+0.58lg0.340 μ=0.282× 10-3Pa·s 溶液的比热容 Cphm=2.43× 0.388 + 2.380.612 = 2.40kj/(kg ∗ ℃) 水的表面张力 ςW=0.0466N/S 溶液的表面张力ςl=0.0158× 0.390 + 0.0175 × 0.610 = 0.618N/S 将上述数据代入公式得 管程对流传热系数αi=3283W/(m2·℃) (2)计算壳程对流传热系数αo 壳程为水蒸气在水平管束外冷凝传热,假设冷凝液膜为滞流,选用下式计 算,即 αo=0.725 (
换热器设计毕业设计
换热器设计毕业设计
一、引言
换热器是工业生产中重要的设备之一,主要用于将热流体的热量传递给冷流体。换热器的设计需要考虑到传热效率、流动阻力、设备成本、材料选择等多个方面。本文将介绍一种新型换热器的设计,该设计旨在提高传热效率,降低流动阻力,并优化设备成本。
二、换热器设计
本文所设计的换热器采用板式结构,主要由板片、密封垫和夹紧螺栓组成。板片之间通过密封垫密封,形成流体通道。板片材质选择不锈钢,以提高设备的耐腐蚀性能和使用寿命。夹紧螺栓用于固定板片,保持设备的密封性。
在板式换热器中,流体分为冷流体和热流体。冷流体通过板片的冷流道,热流体通过板片的热流道。由于板片之间的密封垫较薄,因此可以形成较小的通道,减小流动阻力。同时,板片的波纹结构可以增加传热面积,提高传热效率。
三、设计优化
为了进一步提高换热器的性能,本文提出以下优化措施:
1、增加板片数量:增加板片数量可以增加传热面积,提高传热效率。但同时也会增加设备的成本和重量。因此,需要综合考虑传热效率、设备成本和重量等因素来确定板片数量。
2、优化流道结构:流道结构的优化可以减小流动阻力,提高传热效率。可以通过改变流道形状、减小流道截面等方式来优化流道结构。
3、采用强化传热材料:采用强化传热材料可以增加传热效率,但需要考虑到材料的耐腐蚀性能和使用寿命等因素。
4、增加设备密封性:增加设备密封性可以防止流体泄漏,提高设备的使用安全性。可以通过选用高质量的密封垫和夹紧螺栓等措施来增加设备密封性。
四、结论
本文所设计的换热器采用板式结构,具有较高的传热效率和较低的流动阻力。通过增加板片数量、优化流道结构、采用强化传热材料和增加设备密封性等措施,可以进一步提高换热器的性能。该设计具有一定的实用价值和推广意义。
换热器设计方案范文
换热器设计方案范文
对于换热器的设计方案,可以从以下几个方面展开:
1.设计需求和性能指标的确定:换热器的设计首先需要明确使用场景、工作介质和换热要求等方面的需求,保证设计的可操作性;同时,需要根
据使用场景和工作介质确定性能指标,如换热效率、传热系数、换热面积等。
2.换热器类型的选择:根据换热要求和工作介质特性,选择合适的换
热器类型,如管壳式换热器、板式换热器、螺旋板换热器等。每种类型的
换热器都有其适用的场景和特点,需根据具体情况进行选择。
3.换热器的结构设计:结构设计包括换热器的外形尺寸、换热面积、
流体通道设计等。外形尺寸需满足场地限制和安装要求;换热面积的确定
需要根据传热系数和传热需求计算得出;流体通道的设计涉及流体流向、
管道布局、流道形状等,需要充分考虑流体流动状态和换热效率。
4.材料的选择和压力容器设计:根据工作介质的性质、温度和压力等
因素,选择合适的材料,如不锈钢、铜合金、镍基合金等。对于需要承受
较高压力的换热器,还需要进行压力容器设计,确保其安全可靠。
5.清洗和维护方便性的考虑:换热器在使用过程中会产生污垢,需要
定期进行清洗和维护。因此,在设计过程中需要考虑清洗和维护的方便性,如是否设置清洗孔、便于拆装等。
6.热力计算和传热管路设计:对于换热器的热力计算,需要综合考虑
传热介质的入口温度、出口温度、流量、热传导等因素,计算换热器的换
热量和传热系数。同时,需要合理设计传热管路,如管路直径、长度、连
接方式等。
7.控制系统的设计:对于一些特殊要求的换热器,需要设计相应的控制系统,如温度控制系统、压力控制系统等,确保换热器的稳定运行和自动化控制。
换热器设计完整版
原油-减压渣油换热器设计
摘要
换热器是用于物料之间进行热量传递的过程设备。通过这种设备使物料能达到指定的温度以满足工艺的要求。在目前大型化工及石油化工装置中,采用各种换热的组合,就能充分合理地利用各种等级的能量,使产品的单位能耗降低,从而降低产品的成本已获得好的经济效益。因而,在大型化工及石油化工生产过程中,换热器得到越来越广泛的应用。在化工厂中,换热器所占比例也有了明显提高,成为最重要的单元设备之一。
在浮头换热器设计过程中,严格按照GB150-1998《钢制压力容器》和
GB151-1999《管壳式换热器》等标准进行设计和计算。
本设计过程中,包括了三个部分:说明计算部分、绘图部分、翻译部分。说明部分主要阐述了对各部分零件的制造工艺过程、零部件材料的选择、及换热器设备的发展趋势,最后对换热器的制造进行了检验和检测。计算部分主要是对筒体、封头、管板和管板与换热管连接进行了校核,并且对筒体和封头进行了水压试验和强度校核。除此之外,还参阅相关的设计手册及大量的文献,完成了一张总装配图和五张零件图的绘制,还对两篇外文进行了翻译等工作。
关键词:设计, 校核, 换热器
The Design of Crude Oil–Vacuum Residue Heat Exchanger
Abstract
Heat exchanger is used in the materials to carry on the thermal transmission the process. Through this kind of equipment, materials achieve assignment the temperature to satisfy the craft the request. At present, in large-scale chemical industry and in the petroleum chemical industry installment, each kind of heat transfer the combination can reasonably use
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28 单壳程 23.75 0.75 160.3901493 81.25 108.3333333 19 12 4
mm
mm mm mm 块 mm
25 325 80 150 19
折流挡板
其他附件
αi Si ui Rei Pri α0 de S0 u Re Pr R0 Ri
αi=0.023λ cRe0.8Pr0.4/di Si=π di Nt/4Np ui=(Wc/ρ c)/Si Rei=diuiρ c/μ Pri=Cpcμ c/λ α0=0.36λ 1Re
2 2 0.38
α 0) Ac=Q/ke△tm Ap=π dolNt h=(Ap-Ac)/Ac 传热面积裕度
壳程数
管程数 结构校正因素 管程压力降 摩擦系数 直管摩擦阻力的压 降 弯管摩擦阻力的压 降 管箱进出口的压降 管程总压力降 压降核算
Ns Np Ft
λ △pL △pr △pn △pi
1.5 0.028403128 2204.042125 3491.935705 Pa Pa Pa Pa
20 85 52.5
986.85
定压比热容
热导率
粘度
热流量 冷却水消耗量 平均温差 换热器热力计算 平均传热温差 温度修正系数 有效平均温差 传热系数 估算换热面积 估算换热面积 实际传热面积 管径和管内流速 换热管外径×壁厚 管内流速 单程传热管数 传热管长度(按单 程管计算) 管程数和传热管数 管程数(用多管程 结构) 传热管长 传热管总根数 工艺结构尺寸设计 壳程数 管心距 壳体内径 管板利用率 壳体内径 圆缺高度 折流板间距 折流板数 拉杆直径 拉杆数量 表面传热系数 管程流体流通截面 积 管程流体流速 雷诺数 普朗特数 壳层对流换热系数 壳程冷凝表面换热 系数 当量直径 壳程流通截面积 壳程流体流速 雷诺数 普朗特数 管外侧污垢热阻 管内侧污垢热阻 污垢热阻和管壁热阻 热导率(碳钢在该 条件下) 管壁热阻 传热系数 传热系数 计算传热面积 实际传热面积 面积裕度
kg/m3 4.175 kJ/(kg•K) 0.651 W/(m•K) 0.0005295 Pa•s 293.6111111 kJ/s 1.081938687 kg/s 147.8151163 ℃
0.95 140.4243605 600 3.484807409 4.00752852 19×2 1 1
1745.967853 △pr=1.5(ρcui /2) △pi=(△pL+△pr)FtNpNs+△pnNs 35921.83483 1 对气体取值为1.0 △po=Ffonc(Nb+1)ρcui2/2 对三角形排列取值为0.5 fo=5.0Re-0.228 nc=1.1Nt0.5 1 9184.850523 0.5 0.34266777 5.820652884 0.032161139 18.5344694 22546.65863 31731.50915
过热蒸汽排放压力 过热蒸汽排放温度 过热蒸汽 过热蒸汽排放量 过热蒸汽焓值 过热蒸汽比体积 饱和蒸汽排放压力 饱和蒸汽温度 饱和蒸汽排放量 饱和蒸汽焓值
pi ti qmi hi vi po to qmo ho vo Cpi λi ρi μi tc,i tc,o tc ρc Cpc λc μc Q Wc △tlm FT △t m k A A0 d×δ1 u Ns L Np l Nt t η D h B NB φ12
w) 2 0.55 c c 1/3 2
5333.549519 0.001236375 0.886750189 24790.06867 3.395794931 6764.937284 0.022904123 0.0117 44.277677 127552.0616 1.087670958 0.000086 0.00086 50
流过折流板缺口的阻力 △pp △Ps 总阻力
m m/s Pa Pa
2
W/m2·K m
2
管内表面换热系数
m/s
Pr
(μ /μ
/de de=4(t -π /4d02)/π d0 S0=BD(1-d0/t) u=1000qmo/ρ iS0 Re=diuρ i/μ Pr=Cpiμ i/λ
i i
0.14
W/m ·K m m2 m/s
2
热流量核算
m2·K/W m2·K/W m·K m2·K/W W/m2·K m2 m2 处于15%~ 20%之间
已知 已知 已知 查表 查表 查表 查表 查表 查表 查表 查表 查表 查表 查表
0.5 250 5 2960 0.47432 0.5 151.867 5 2748.6 0.37486 2.33 0.029905 2.681 0.00001396
Mpa
℃
t/h
源自文库kJ/kg
m3/kg Mpa
℃
t/h
kJ/kg
Rw ke=1/((d0/α ke Ac Ap H
idi)+(Rid0/di)+(Rwd0/dw)+R0+1/
0.00005 618.6101094 3.379971348 3.9564 0.165411911 1 4 对d×δ1为19×2的管子取1.5 λ=0.01227+0.7543/Re △pL=λl(ρcui2/2)/di △pr=3(ρcui /2)
℃ W/(m •K) m2 m2 mm m/s
根 7 9.230769 4 0.021998
2
Ns=(Wc/ρc)/(πdi *u/4) L=A/(π*d0*Ns) Np=L/l
2
6.207251324 9.596112544 3.198704181 3
m 程 m
根
Nt=Ns*Np t=1.25d0 D=1.05t(Nt/η) h=0.25*D B=D/3 NB=l/B-1
m3/kg
饱和蒸汽
饱和蒸汽比体积 过热蒸汽比热容 过热蒸汽热导率 过热蒸汽密度 过热蒸汽粘度
kJ/(kg•K) W/(m•K) kg/m3 Pa•s ℃ ℃ ℃
进口温度
出口温度 定性温度 生产生活热水 密度
已知 已知 tc=(tc,i+tc,o)/2
查表 查表 查表 查表 Q=(hi-ho)*1000qmo/3600 Wc=Q/(Cpc(tc,o-tc,i)) △t=(△t2-△t1)/ln(△t2/△t1) 查表 △tm=FT· △tlm 假设 A=Q/(k*△tm) A0=1.15A
壳程数 壳程结垢校正因素
流经管束的阻力 管子排列方法对压 降的修正系数 壳程流体摩擦因子 横过管束中心线的 管子数 壳程流通截面积 壳程流速
Ns
Fs △po F fo nc Ao uo
Pa
壳程压力降
Ao B(D N cd o )
uo=Vo/Ao △pp=Nb(3.5-2B/D)ρcui2/2 △Ps=△Po+△Pp