烟气回收废热换热器设计(环境类)

课程设计

课程名称：环境工程原理课程设计

设计题目：烟气回收废热换热器的设计学院：环境科学与工程学院

专业：再生资源科学与技术

年级：2010级

学生姓名：杨琴

指导教师：马丽萍老师

日期：2013年6月24日-7月5日

教务处制

课 程 设 计 任 务 书

环境科学与工程 学院 再生资源科学与技术 专业 2010 级 学生姓名： 杨琴

课程设计题目： 烟气回收废热换热器的设计 课程设计主要内容：

一、设计任务

设计一个列管式换热器，用于回收烟气中余热，完成换热器的工艺设计与计算，有关附属设备的设计和选型，绘制换热系统的工艺流程图和换热器装置图，编写设计说明书。

二、设计条件

1、气体混合物成分：近似空气；

2. 设计处理量Q ： 100000 Nm 3

/h ；

3. 热物料(废气)温度 ℃:

(1) 换热器入口温度t 1: 400

(2) 换热器出口温度t 2:150

4. 冷物料(空气)温度 ℃:

(1) 换热器入口温度θ1: 55

(2) 换热器出口温度θ2: 200～250.(换热器出口温度θ2为参考值)

(3) 冷物料流量L: 100000 Nm 3/h.

5. 气体特性参数

1.35 kJ/(kg•K),

(1) 平均比热容c

p

(2) 给热系数α:0.05kW/(m2•K);

6. 操作压力(表)P:0 kPa;

7. 其余条件: 自定。但需简述理由或依据。

8.工作日：每年300天，每天24小时计

9.厂址：昆明某地区

三、设计内容

1.选择换热器类型及流体流程；

2.计算换热器的热负荷；

3.换热器换热面积及结构尺寸计算；

4.传热系数计算及传热面积校核；

5.换热器管程、壳程接管尺寸计算；

6.附属设备设计或选择，压降核算；

7.绘制生产工艺流程图（2号图纸）；

8.绘制换热器装置图（1号图纸）；

9.对设计过程的评述和有关问题讨论。

设计指导教师（签字）：

教学基层组织负责人（签字）：

年月日

目录

摘要 (1)

1.总论 (1)

2. 技术方案的比选 (2)

2.1换热器类型的选择 (2)

2.2流体流径的选择 (4)

2.3流体流动方式的选择 (5)

3.工艺流程的确定 (5)

4.主体设备的设计 (6)

4.1 换热器结构设计计算 (6)

4.1.1出口温度的确定及物料物性参数的选取 (6)

4.1.2 换热器换热面积的估算 (7)

4.1.3 换热器结构的设计计算 (8)

4.2 换热器结构设计的核算 (11)

4.2.1核算压强降 (11)

4.2.2核算总传热系数 (12)

4.2.3核算传热面积和壁温 (14)

4.3设备选型 (15)

5. 附属设备的选型 (15)

5.1流体进出口连接管直径 (15)

5.2 拉杆 (16)

5.3 防冲板 (16)

5.4管箱 (17)

5.5浮头法兰和钩圈 (17)

5.6壳体法兰 (18)

5.7浮头管板 (18)

5.7.1管板厚度 (18)

5.7.2管板直径 (18)

5.7.3管孔 (18)

5.8圆筒壳体 (18)

6. 设计结果与讨论 (19)

6.1设计结果 (19)

6.2结果讨论 (19)

7.收获体会 (20)

8.致谢 (21)

9.参考文献 (21)

摘要

烟气余热回收是指利用换热器从各种烟气中提取一部分热量加以利用，它是节能工作的一个重要方面, 其节能效果显著。为此进行了烟气回收废热换热器的设计，通过查阅大量的资料和数据，反复计算和核算，最终选定了列管式换热器中的浮头式换热器作为烟气回收废热的换热设备，确定了换热器的结构为二壳程单管程，基本尺寸为外壳内径为1900mm，换热器管子长度为4m。最终对换热器进行了性能评价，设计的换热器基本能满足生产上的要求，强度足够和结构可靠，但是由于选用了非标构件，可能不便于制造，生产成本较高。

关键词：换热器列管式浮头式设计

1.总论

换热器是工业传热过程中必不可少的设备，几乎应用于包括动力、化工、冶金、轻工等一切工业部门。随着技术的进步，以及节约原材料和能源的紧迫性，使各工业部门越来越重视提高换热器的性能。换热器工作性能的优劣直接影响着整个装置的综合特性，因此换热器的合理设计是极其重要的。

换热器种类繁多，按照冷、热流体热量交换的原理和方式的不同，换热器可分为，混合式换热器，蓄热式换热器和间壁式换热器三大类。常见的换热器有列管式换热器、套管式换热器，管式换热器、板式换热器、翅片换热器等，其中应用最广泛的是列管式换热器。目前这种换热器被当作为一种传统的标准换热器，在许多工业部门中被大量采用，并占据主要地区。由于列管式换热器容易制造，可供选择的材料范围较广，换热表面清洗方便，适应性强，处理能力大，特别是能应用在高温、高压下工作，所以它能在近代出现的各种新型，高效和紧凑换热器的竞争发展中，得以继续存在。随着能源价格日益高涨,空气污染日渐严重,降低能耗,减少污染物排放已成为重要议题。其中利用换热器进行烟气废热利用也显得日益重要，一方面节省了能源，另一方面又减小了污染，在实际的生产中有着重要的意义。

本次课程设计就是设计一个列管式换热器，用于回收工厂排放的烟气余热，该列管换热器除了要满足最基本的工艺要求，还应该考虑资源的充分利用，要根据技术上的可能性和经济上的合理性，对资源进行综合利用。不仅要减少换热器