合成氨冷却器设计

合成氨冷却器设计
课程设计说明书
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目录‫ﻩ‬错误!未定义书签。 1 换热器概述‫ﻩ‬错误!未定义书签。 1.1 列管换热器结构.............................................................. 错误!未定义书签。 1. 2 列管换热器分类............................................................. 错误!未定义书签。 １． 3 列管换热器主要部件............................................. 错误!未定义书签。 2 换热器工艺设计................................................................. 错误!未定义书签。 ２。1 换热器工艺方案确定‫ﻩ‬错误!未定义书签。 ２。1．1 冷却介质选择....................................................... 错误!未定义书签。 2。1。2 换热器类型选择及流体流动路径选择................. 错误!未定义书签。 2。１。3 流体流速选择...................................................... 错误!未定义书签。 2。２列管式换热器的工艺计算‫ﻩ‬错误!未定义书签。 2.２。１确定物性数据......................................................... 错误!未定义书签。 ２.２.2 初算换热器传热面积............................................... 错误!未定义书签。 3 主要工艺及基本参数计算................................................. 错误!未定义书签。 ３.1 换热管相关设计............................................................ 错误!未定义书签。 ３。2 其他部件相关设计及计算‫ﻩ‬错误!未定义书签。
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合成氨冷却器设计 4 换热器核算‫ﻩ‬错误!未定义书签。 4。1 传热能力核算‫ﻩ‬错误!未定义书签。 4。 2 换热器压降计算及校核........................................... 错误!未定义书签。 ５换热器主要工艺结构参数和计算结果一览表................ 错误!未定义书签。 参考文献................................................................................ 错误!未定义书签。
进行换热的冷热两种流体，一种在管内流动，称为管程流体;另一种在管外 流动，称为壳程流体。为提高管外流体的传热分系数，通常在壳体内安装若干挡 板。挡板可提高壳程流体速度，迫使流体按规定路程多次横向通过管束,增强流
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体湍流程度。
1. 2 列管换热器分类
列管式换热器种类很多,目前广泛使用的按其温差补偿结构来分，主要有以 下几种：
1.1 列管换热器结构
管壳式换热器又称列管式换热器。是以封闭在壳体中管束的壁面作为传热面 的间壁式换热器。管壳式换热器主要由壳体、管束、折流板、管板和封头等部件 组成。壳体多为圆筒形,内部装有管束，管束安装在壳体内,两端固定在管板上。 封头用螺栓与壳体两端的法兰相连。它的主要优点是单位体积所具有的传热面积 大、结构紧凑、传热效果好。结构坚固，而且可以选用的结构材料范围广，故适 应性强、操作弹性较大。与其它品种换热器比较,管壳式换热器的最大缺点是传 热效率低。
(1)固定管板式换热器 此种换热器管束连接在管板上,管板分别焊在外壳两端，并在其上连接有顶 盖,顶盖和壳体装有流体进出口接管。通常在管外装置一系列垂直于管束的挡板. 同时管子和管板与外壳的连接都是刚性的,而管内管外是两种不同温度的流体。 因此，当管壁与壳壁温差较大时,由于两者的热膨胀不同,产生了很大的温差应 力，以至管子扭弯或使管子从管板上松脱,甚至毁坏换热器。 固定管板式换热器有结构简单、排管多、紧凑、造价便宜,等优点.但由于结 构紧凑，固定管板式换热器的壳侧不易清洗,而且当管束和壳体之间的温差太大 时，管子和管板易发生脱离,故不适用与温差大的场合。 为了克服温差应力必须有温差补偿装置，一般在管壁与壳壁温度相差 50℃ 以上时，为安全起见,换热器应有温差补偿装置。但补偿装置(膨胀节)只能用在 壳壁与管壁温差低于６0～７０℃和壳程流体压强不高的情况.一般壳程压强超 过０．6Ｍpa 时由于补偿圈过厚,难以伸缩,失去温差补偿的作用,就应考虑其他 结构。 （2）浮头式换热器 浮头式换热器针对固定管板式换热器的缺陷进行了改进，浮头式换热器的一 块管板用法兰与外壳相连接，另一块管板不与外壳连接，以使管子受热或冷却时 可以自由伸缩,但在这块管板上连接一个顶盖,称之为“浮头”，所以这种换热器 叫做浮头式换热器。其优点是:管束可以拉出，易于清洗和检修,所以能适用于管 壳壁间温差较大，或易于腐蚀和易于结垢的场合；管束的膨胀不变壳体约束,因 而当两种换热器介质的温差大时，不会因管束与壳体的热膨胀量的不同而产生温 差应力．但其结构复杂、笨重、造价高限制了它的使用。 （3)填料函式换热器 填料函式换热器也只有一端与壳体固定，另一端采用填料函密封。它的管束 也可自由膨胀,结构比浮头式简单,造价较低。但填料函易泄露，故壳程压力不宜 过高，也不宜用于易挥发、易燃、易爆、有毒的场合。 (４）U 型管式换热器
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（2)换热器形式和流体的空间确定； (３)物料衡算和能量衡算：传热量，冷却水消耗量,平均温差； (4)换热器结构设计:管程和壳程,传热面积，管长和管子数,壳体直径，管板
和折流板; （5)传热系数Ｋ的计算与校核,压降计算与校核; （６）编写设计说明书，画换热器工艺条件图; （7)对设计过程的评述和有关问题的讨论。 4 成果提供 （1）设计说明书一份； (2)换热器工艺条件图一张(2＃)。
1 换热器概述
换热器，是将热流体的部分热量传递给冷流体的设备,又称热交换器．换热 器是化工、石油、动力、食品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作为加热器、冷却器、冷凝器、蒸发器和再沸器等, 应用更加广泛。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 上可分三大类即:间壁式、混合式和蓄热式。在三类换热器中，间壁式换热器应 用最多。列管式换热器是间壁式换热器的主要类型.
化工原理课பைடு நூலகம்设计任务书
1 设计题目-合成氨车间变换气冷却器设计 设计一台列管式换热器以完成合成氨车间用冷却水冷却变换气的任务. 2 设计条件 （1)变换气
处理量:6００0Ｎm³／h 入口温度 145℃，出口温度 57℃; 允许压降:不超过 4000Ｐａ； (2)变换气物性数据 分子量：1７;密度为 0。925kg/ｍ3;粘度为:0。０155mPａ．S； 比热容为：１.9 kJ／(ｋｇ。 ℃);导热系数为:0。058 W/（m。 ℃)； (3）冷却水 水质:处理过的软水 全年最高温度：30℃ ３ 设计要求 完成换热器的工艺设计,主要包括: （1）设计方案的确定:逆流或并流,冷却水进出口温度、流体流速择等；