[精选]酒精蒸汽冷凝器设计

酒精蒸汽冷凝器设计

一、工艺条件:

管程:

介质:水，

工作温度:进口?，出口?; t=32t=4512

0.3MPa操作压力:

壳程:

介质:酒精蒸汽，

蒸汽流量:; 15000/Kgh

工作温度:进口?，出口?; T,78.2T,78.212

0.1MPa 操作压力:;

二、换热器工艺设计步骤:

1、查取管程和壳程物性参数，计算热负荷，按照传热学课本给出的总传热系数(按蒸汽的总传热系数计算)，初步设计换热器的换热面积;

2、设计换热器的结构尺寸:

(1)选用换热管的直径、管长，根据上步计算的换热面积计算换热管的根数，设计管程，计算管程中流体的流速，在经验流速范围内即可; (2)选用换热管排列方式，正三角形或正方形排列，选取管心距;

(3)计算壳体内径，将其圆整到换热器标准尺寸，排列换热管，确定实际换热管根数和管长，计算换热器的实际换热面积，壳程和管程的流速，确定这些流速在经验范围内;

(4)选用折流板，可以选用弓形折流板，选取折流板的尺寸、布置间距、折流板数;

(5)选择壳体排气和排液接管，选用,253，的无缝钢管

3、校核换热器的传热面积:

(1)校核换热器的传热温差;

(2)校核换热器的总传热系数K

a(计算管程内流体的传热膜系数:

在假设管侧壁温的前提下，计算管内流速、雷诺数、选取合适的经验关联式计算相应的对流传热膜系数

b(计算壳程流体的传热膜系数:

在假设壳侧壁温的前提下，计算壳程内流体的流速、雷诺数、选用合适的经验关联式计算

c(查取管侧和壳侧的污垢热阻

d(利用总传热系数的计算公式计算换热器的总传热系数K 4、根据GB151-F对换热器壁温进行校核，如果各侧壁温与实际计算的壁温相差不大(误差在20%内)，则可以进行下一步计算，否则，重新进行第3步计算;

5、根据3中计算出的K值计算换热器所需传热面积，与换热器实际的换热面积相比较，实际面积为所需面积的(1-1.25)倍就达到要求了，否则，重新从第2步开始计算。

蒸汽换热器的选型计算

一换热器结构形式的选择螺旋板式操作温度在300～400℃以下，整个换热器焊为一体，密封性良好螺旋板换热器直径在1.5m之内，板宽200～1200mm，板厚2～4mm，两板间距5～25mm，可用普通钢板和不锈钢制造，目前广泛用于化工、轻工、食品等行业。其具有以下特点： (1)总传热系数高由于流体在螺旋形通道内受到惯性离心力的作用和定距柱的干扰，低雷诺数(Re=1400～1800)下即可达到湍流，允许流速大(液体为2m/s，气体为20m/s)，故传热系数大。 (2)不易结垢和堵塞由于流速较高且在螺旋形通道中流过，有自行冲刷作用，故流体中的悬浮物不易沉积下来。 (3)能利用低温热源由于流道长而且两流体可达到完全逆流，因而传热温差大，能充分利用温度较低的热源。 (4)结构紧凑由于板薄2～4mm，单位体积的传热面积可达到150～500m2/m3。相对于螺旋板式换热器，板式换热器处理量小，受密封垫片材料性能的限制，其操作温度一般不能高于200℃，而且需要经常进行清洗,不适于用在蒸汽冷凝的场合。综上原因，选择螺旋板式换热器作为蒸汽冷凝设备。二大流量换热器选型参数 1 一次侧介质质量流量按最大质量流量14t/h进行计算 2 饱和蒸汽压力换热器饱和蒸汽入口处的最高压力在2.0MPa左右 3 饱和蒸汽温度饱和蒸汽最高温度按照214℃进行计算 3 温度t℃ 0 2 4 6 8 压力密度压力密度压力密度压力密度压力密度

4 一次侧（高温侧）、二次侧（低温侧）的进出口温度热侧入口温度 T1=214℃ 热侧出口温度 T2=50℃ 冷侧进口温度 t1=40℃ 冷侧出口温度 t2=60℃ 三总传热量(单位:kW)计算有相变传热过程计算公式为： )t -(t .)T -(T .r .122S c c h h h c q c q q Q =+= 其中r .h q 是饱和蒸汽凝结所放出的热量； )T -(T .2S h h c q 是饱和水温度降至目标温度时所需放出的温度；)t -(t .12c c c q 是冷却水吸收的热量。式中：Q ------换热量，KW h q ------饱和蒸汽的质量流量，Kg/s ，此处取14t/h 即3.89 Kg/s r ----------蒸汽的汽化潜热，KJ/Kg ，2.0MPa 、214℃条件下饱和蒸汽的气化潜热值为890.0KJ/Kg S T ----------饱和蒸汽入口侧压力下水的饱和温度，在2.0MPa 时，水的饱和温度为214℃

立式水蒸汽冷凝器

立式水蒸汽冷凝器 IMB standardization office【IMB 5AB- IMBK 08- IMB 2C】

X X X X大学本科毕业论文题目：流量为130t/h立式蒸汽冷凝器专业：过程装备与控制工程班级：学生姓名：指导教师：论文提交日期：年月日论文答辩日期：年月日

毕业设计（论文）任务书过程装备与控制工程专业班学生：

摘要冷凝器它是使用范围很广的一种化工设备，属于换热器一种。本设计任务主要是根据已知条件选择采用固定管板式换热器的设计,固定管板式换热器的优点是锻件使用少，造价低；传热面积比浮头式换热器大20%到30％且旁路渗流小。本台换热器主要完成的是水蒸气-水之间的热量交换,首先根据给出的设计温度和设计压力来确定设备的结构形式以及壳程和管程的材料，然后根据物料性质和传热面积来确定换热管的材料，尺寸，根数。，设计压力为管程，壳程，工作温度管程50℃，壳程130℃，设计温度管程80℃，壳程140℃，传热面积为256m2，采用Φ25××3000的无缝钢管换热，则可计算出622根换热管，D=1200mm的圆筒根据换热管的根数确定换热管的排列，并根据换热管的排列和长度来确定筒体直径以及折流板的选择。通过对容器的内径和内外压的计算来确定壳体和封头的厚度并进行强度校核。然后是对换热器各部件的零部件的强度设计，有法兰的选择和设计计算与校核，钩圈及浮头法兰的设计计算与校核和管子拉脱力的计算。还包括管板的结构设计、防冲挡板、滑道结构的设计以及支座设计。结构设计中的标准件可以参照国家标准根据设计条件直接选取；非标准件，设计完结构后必须进行相应的应力校核。管板与换热管的连接方式为焊接，因管板上的应力较多，且内外温度有一定的差值，因此，对管板强度的校核是一个重点，也是一个难点.. 关键词：换热器；强度设计；结构设计 Abstract

蒸汽冷凝器设计概要

本科毕业设计 (论文) 蒸汽冷凝器设计 Design of Steam Condenser 学院：机械工程学院专业班级：过程装备与控制工程装备092 学生姓名：戴晓伟学号：050916105 指导教师：张志文（副教授） 2013 年6 月

目录 1 绪论 (1) 1.1 换热设备冷凝器过内外研究现状水平和发展趋势 (1) 1.2 冷凝器的类型及特点 (1) 2换热器的结构计算与强度校核 (3) 2.1 已知条件 (3) 2.2 确定管子数 (3) 2.3 壳体的内径和厚度 (4) 2.4拉杆的确定 (5) 2.5 确定折流板 (5) 2.6右端管箱的设计 (6) 2.7接管和管法兰的设计 (7) 2.8后端管板的设计 (10) 2.9浮头盖的设计 (15) 2.10右端管箱的设计 (22) 2.11侧法兰的设计 (23) 2.12支座的设计与选择 (27) 2.13吊环螺钉的设计 (27) 2.14防冲板的设计 (28) 2.15滑道的设计 (28) 3设备的维护与检修 (29) 3.1设备的检查 (29) 3.2换热器的清理和维护 (29) 结论 (30) 致谢 (31) 参考文献 (32)

1 绪论 1.1换热设备冷凝器国内外发展现状冷凝器是一种用于冷却流体的换热设备。把压缩机排出的高温高压制冷剂蒸汽，通过散热冷凝为液体制冷剂，制冷剂从蒸发器中吸收的热量，被冷凝器周围的介质所吸收。有蒸汽冷凝器，锅炉用冷凝器等。冷凝器常被用于空调系统，工业化工程序，发电厂及其他热交换系统中。早期的换热器只能采用简单的结构，而且传热面积小、体积大和笨重，如蛇管式换热器等。随着制造工艺的发展，逐步形成一种管壳式换热器；二十世纪20年代出现板式换热器，并应用于食品工业；30年代初，瑞典首次制成螺旋板换热器。接着英国用钎焊法制造出一种由铜及其合金材料制成的板翅式换热器，用于飞机发动机的散热；30年代末，瑞典又制造出第一台板壳式换热器，用于纸浆工厂；60年代左右，为了适应高温和高压条件下的换热和节能的需要，典型的管壳式换热器也得到了进一步的发展；70年代中期，在研究和发展热管的基础上又创制出热管式换热器。尽管我国在部分重要换热器产品领域获得了突破，但我国换热器技术基础研究仍然薄弱。与国外先进水平相比较，我国换热器产业最大的技术差距在于换热器产品的基础研究和原理研究，尤其是缺乏介质物性数据，对于流场、温度场、流动状态等工作原理研究不足。近年来，随着我国石化、钢铁等行业的快速发展，换热器的需求水平大幅上涨，但国内企业的供给能力有限，导致换热器行业呈现供不应求的市场状态，巨大的供给缺口需要进口来弥补。目前我国在换热器设计过程中还不能实现虚拟制造、仿真制造，缺乏自主知识产权的大型专业计算软件。根据中华人民共和国国民经济和社会发展第十一个五年规划纲要，“十一五”期间我国经济增长将保持年均7.5％的速度。而石化及钢铁作为支柱型产业，将继续保持快速发展的势头，预计2010年钢铁工业总产值将超过5000亿元，化工行业总产值将突破4000亿元。这些行业的发展都将为换热器行业提供更加广阔的发展空间。国内经济发展带来的良好机遇，以及进口产品巨大的可转化性共同预示着我国换热器行业良好的发展前景。 1.2冷凝器的类型和特点冷凝器有蒸汽冷凝器和锅炉用冷凝器。蒸汽冷凝器这种冷凝常应用于多效蒸发器末效二次蒸汽的冷凝，保证末效蒸发器的真空度。喷淋式冷凝器，冷水从上部喷嘴喷入，蒸汽从侧面入口进入，蒸汽与冷水充分接触后被冷凝为水，同时沿管下流，部分不凝汽体也可能被带出。充填式冷凝器，蒸汽从侧管进入后一上面喷下的冷水相接触冷凝器里面装了满了瓷环填料，填料被水淋湿后，增大了冷水与蒸汽的接触面积，蒸汽冷凝成水

[精选]酒精蒸汽冷凝器设计

[精选]酒精蒸汽冷凝器设计酒精蒸汽冷凝器设计一、工艺条件: 管程: 介质:水，工作温度:进口?，出口?; t=32t=4512 0.3MPa操作压力: 壳程: 介质:酒精蒸汽，蒸汽流量:; 15000/Kgh 工作温度:进口?，出口?; T,78.2T,78.212 0.1MPa 操作压力:; 二、换热器工艺设计步骤: 1、查取管程和壳程物性参数，计算热负荷，按照传热学课本给出的总传热系数(按蒸汽的总传热系数计算)，初步设计换热器的换热面积; 2、设计换热器的结构尺寸: (1)选用换热管的直径、管长，根据上步计算的换热面积计算换热管的根数，设计管程，计算管程中流体的流速，在经验流速范围内即可; (2)选用换热管排列方式，正三角形或正方形排列，选取管心距; (3)计算壳体内径，将其圆整到换热器标准尺寸，排列换热管，确定实际换热管根数和管长，计算换热器的实际换热面积，壳程和管程的流速，确定这些流速在经验范围内;

(4)选用折流板，可以选用弓形折流板，选取折流板的尺寸、布置间距、折流板数; (5)选择壳体排气和排液接管，选用,253，的无缝钢管 3、校核换热器的传热面积: (1)校核换热器的传热温差; (2)校核换热器的总传热系数K a(计算管程内流体的传热膜系数: 在假设管侧壁温的前提下，计算管内流速、雷诺数、选取合适的经验关联式计算相应的对流传热膜系数 b(计算壳程流体的传热膜系数: 在假设壳侧壁温的前提下，计算壳程内流体的流速、雷诺数、选用合适的经验关联式计算 c(查取管侧和壳侧的污垢热阻 d(利用总传热系数的计算公式计算换热器的总传热系数K 4、根据GB151-F对换热器壁温进行校核，如果各侧壁温与实际计算的壁温相差不大(误差在20%内)，则可以进行下一步计算，否则，重新进行第3步计算; 5、根据3中计算出的K值计算换热器所需传热面积，与换热器实际的换热面积相比较，实际面积为所需面积的(1-1.25)倍就达到要求了，否则，重新从第2步开始计算。

立式水蒸汽冷凝器

立式水蒸汽冷凝器 Revised by BLUE on the afternoon of December 12,2020.

毕业设计（论文）任务书过程装备与控制工程专业班学生：

蒸汽凝液冷凝器毕业设计说明书

walkinnet吉林化工学院毕业设计摘要换热器是石油、化工、动力食品以及其它许多工业部门的通用设备，在生产中占有重要地位。在化工生产中，换热器可以作为加热器、冷却器、冷凝器、蒸发器和再沸器，应用十分广泛。换热器种类很多，但根据冷热流体热量交换的原理和方式，基本可分三大类，即间壁式、混合式和蓄热式。间壁式换热器中的U 型管式换热器在化工生产中较为常用。本设计是关于U型管换热器的设计，用冷却水冷却低压蒸汽。根据最新的技术标准，结合传统的设计方法，经过结构设计、强度校核以及换热器的制造、检验、安装、维修等步骤，完成了该设计。其中结构设计主要包括管箱、圆筒、管板、折流板、防冲挡板、旁路挡板、接管和法兰、容器法兰、支座等的设计；强度校核包括筒体、封头、垫片、管箱短节、开孔补强、法兰、管板的校核。关键词：换热器 U型管设计校核

蒸汽凝液冷凝器 Abstract The abstract heat interchanger is the petroleum, chemical, power foodas well as other many industry sector's general purpose equipment,holds the important status in the production. In the chemicalproduction, the heat interchanger may as the heater, the chiller, thecondenser, the evaporator and boiling, the application really for isagain widespread. Heat interchanger type very many, but acts accordingto the cold heat flow body interchange of heat the principle and theway, is basic may divide three big kinds, namely next door type, mixedstyle and regeneration type. In the next door type heat interchanger Utubular heat exchanger is commonly used in the chemical production.This design is about the U tube heat interchanger design, cools thelow pressure steam with the cooling water. According to the newestindustry standard, the union tradition supposes the method, processstep and so on structural design, intensity examination, moreover alsoinvolved the heat interchanger manufacture, the examination, theinstallment, the service, has completed this design. Structural designmainly includes the tube box, the cylinder, the tube plate, thebaffle, guards against flushes the back plate, the bypass back plate,takes over control with the flange, the vessel flange, the support andso on the design; The intensity examination including the tube body,seals, the filling piece, the tube box short festival, opens KongBuqiang, the flange, the tube plate, the saddle type supportexamination. Key word: Heat interchanger U tube design examination

管壳式冷凝器设计

食品工程原理课程设计题目：管壳式冷凝器设计姓名：谢露系别：生命科学学院专业：食品科学与工程班级：11103班学号：201113040329 指导教师：李琳 2013年6月23日

目录食品工程原理课程设计任务书 (3) 流程示意图 (4) 设计方案的确定及说明 (6) 设计方案的计算及说明（包括校核） (8) 设计结果主要参数表 (15) 主要符号表 (16) 主体设备结构图 (17) 设计评价及问题讨论 (17) 参考文献 (17)

一 .食品工程原理课程设计任务书一．设计题目：管壳式冷凝器设计。二．设计任务：将制冷压缩机压缩后的制冷剂（F-22，氨等）过热蒸汽冷却，冷凝为过冷液体，送去冷库蒸发器使用。三．设计条件: 1.冷库冷负荷Q0=学生学号最后2位数*100（kw）； 2.高温库，工作温度0～4℃。采用回热循环； 3.冷凝器用河水为冷却剂, 每班分别可取进口水温度： 17～20℃（1班）、21～24℃（2班）、 25～28℃ （3班）、13～16℃（4班）、9～12℃（5班）、5～8℃ （6班）； 4.传热面积安全系数5%～15%。四．设计要求：1.对确定的工艺流程进行简要论述； 2.物料衡算，热量衡算； 3.确定管式冷凝器的主要结构尺寸； 4.计算阻力； 5.编写设计说明书（包括：①封面；②目录；③ 设计题目；④流程示意图；⑤流程及方案的说明和论证；⑥设计计算及说明（包括校核）；⑦主体设备结构图；⑧设计结果概要表；⑨对设计的评价及问题讨论；⑩参考文献。） 6.绘制工艺流程图,管壳式冷凝器的结构图

二、流程示意图流程图说明：本制冷循环选用卧式管壳式冷凝器，选用氨作制冷剂，采用回热循环，共分为4个阶段，分别是压缩、冷凝、膨胀、蒸发。 1 2 由蒸发器内所产生的低压低温蒸汽被压缩机吸入压缩机气缸，经压缩后温度升高； 2 3 高温高压的F—22蒸汽进入冷凝器；F—22蒸汽在

冷凝器设计

摘要】本文介绍了强制对流空气冷却式空调冷凝器的结构及特点，并详细论述了其设计过程，最后联系实践，制作出用于指导生产的工序指导卡。小型制冷装置设计指导【关键词】空调冷凝器、设计、工序指导卡引言：换热器是制冷空调系统中最重要的部件之一,其性能的好坏直接影响着整个系统的性能。因此,换热器的研究一直是制冷空调领域中一个非常活跃的研究方向。本文以冷凝器为例，对强制对流空气冷却式空调换热器的设计进行了初步探讨。一、概述冷凝器的功能是把由压缩机排出的高温高压制冷剂气体冷凝成液体，把制冷剂在蒸发器中吸收的热量（即制冷量）与压缩机耗功率相当的热量之和排入周围环境中。因此，冷凝器是制冷装置的放热设备，其传热能力将直接影响到整台制冷设备的性能和运行的经济性。冷凝器按其冷却介质可分为水冷式、空冷式和水/空气混合式。由于空冷式冷凝器使用方便，尤其适合于缺水地区，在小型制冷装置（特别是家用空调）中得到广泛应用。空冷式冷凝器可分为强制对流式和自然对流式两种。自然对流式冷凝器传热效果差，只用在电冰箱或微型制冷机中。下面仅讨论强制对流式冷凝器。二、强制对流空气冷却式冷凝器的结构及特点强制对流空气冷却式冷凝器都采用铜管穿整体铝片的结构（因此又称管翅式冷凝器）。其结构组成主要为——U形弯传热管、翅片、小弯头、分叉管、进（出）口管以及端板等（如图1），其加工工艺流程如图2。

下面简要介绍一下各主要部分：

1、U形弯传热管U形弯传热管俗称大U弯，其材料一般为紫铜。为了减少金属材料消耗量及减少冷凝器重量，在强度允许的条件下，应尽量避免使用厚壁铜管。 U形弯传热管有光管和内螺纹管两种。由于内螺纹管重量轻、成本不高，并且其内表面传热系数较光管要增加2~3倍【1】。因此，现在光管已基本上被内螺纹管代替了。 2、翅片除非客户特别要求，否则翅片的材料一般为铝。它有平片、波纹片和冲缝片三种形式，并且这三种形式的表面传热系数也相差较大。对使用波纹片和冲缝片的管簇，其空气侧表面传热系数目前尚无简单准确的计算式。实践表明，采用波纹片和冲缝片时，空气侧表面传热系数较一般平翅片分别大20%和60%以上【2】。由于空气通过叉排管簇时的扰动程度大于顺排，空气通过叉排管簇时的表面传热系数较顺排管簇高10%以上，因而，空冷式冷凝器的管簇排列以叉排为好。为了使弯头的规格统一，一般管簇都按等边三角形排列。为了使翅片有较高的翅片效率，保证弯头的加工工艺要求，管中心矩应是传热管外径的2.5倍。按等边三角形叉排布置的翅片管簇，对每根而言，其翅片相当于正六角形（如图3）为了有效利用空冷式冷凝器的传热面积，并且保证焊接工艺要求，沿空气流动方向的管排数一般为1~4排【3】。为了增加铜管与翅片的接触面积，进而增加整个冷凝器的换热面积，一般将翅片孔外沿翻边。翅片的翻边保证了翅片的间距，同时也保证了胀管工艺。图4为翅片翻边示意图。

用aspen-plus软件设计冷凝器

用Aspen-Plus软件设计冷凝器问题叙述：要将1atm，101℃的饱和水蒸气冷凝下来，采用340 K ，1 atm.的乙二醇作为冷物料。所有的水蒸气都要被冷凝。设备管理器推荐采用垂直逆流换热器，，蒸汽走管程，压力降不考虑。过程示意图如下：设计一般规则：当固体表面的温度低于饱和蒸汽的温度时，就会发生冷凝。冷凝有两种形式：膜状和滴状。后者的传热系数更高，但是一般需要在表面覆盖能达到滴状的装置。因此，一般的冷凝器设计的时候都假设为膜状冷凝，我们这个例子也如此。与加热蒸发设计一样，冷凝的传热系数以103 W/ m K计量。在这个例子中，采用垂直冷凝器，冷凝物在管内冷凝。蒸汽在管内从上自下流动而乙二醇在壳程逆流流动。由于用Aspen估算传热系数不是太准确，因此需要人工计算传热系数。但是，用人工计算是比较繁琐的，一般采用系统的热量衡算程序来解决此问题。

首先通过从HeatX图标上选择模块来建立流程。当流程完成以后（如上图所示），输入其它的必要信息：名称、物性方法、给定的物流数据。现在进入到换热器的Setup页面，（如左图所示），设置“Hot stream outlet vapor fraction.”的值为 0.0，就是说蒸汽离开换热器的时候是饱和水，在此基础上作简化计算。流动为逆流操作。点击Next运行模拟。

这是简化计算的结果。注意检查所有物流的出口条件。蒸汽完全冷凝，乙二醇的温度升高到设计温度365K，同时注意饱和蒸汽的温度。返回到Setup，将计算改为 “Detailed.”。换热器的规定不变。现在点击到U-methods页面，规定总传热系数用“Film coefficients”计算。下一页将详细说明各传热系数的算法。（这仅是计算冷凝器传热系数的一种方法，还可调用Fortran 子程序计算系数，参见文献1）