列管式换热器设计

工艺设计书

列管式换热器设计

摘要：首先，根据设计任务书的要求，结合换热介质的物性标准确定传热器的类型。其次，根据流体流动及传热等章节中关于流动阻力、传热面积的计算,初步确定达到设计要求所要的传热面积，确定传热器的大致尺寸,尔后经过压降校核、传热校核,确定传热器尺寸。最后,通过化工机械设计确定换热器各附件的尺寸。

关键词：列管式换热器设计任务书装配图

Ｔhe Ｄeｓign of Tuｂular HeaｔExｃｈanger

Ｓummａｒy: First ｏf aｌl, accｏrｄiｎg tｏthe desｉgｎplan rｅquｉremenｔｓ,we can coｍbiｎed witｈｈeat trａnsfeｒmedｉum of heａt ｔraｎsｆer propertiｅs ｏfｔhe ｓtandａｒd tｏdetｅrｍiｎｅthｅtype of deｖice. Secoｎd, accorｄing to ｔheoｒｉes of flｕid flow aｎd heat tｒansfｅr calculations on ｔhe flｏw ｒeｓｉstance, ｈeａt traｎsfer ａreａ, wｅｃaｎinｉtialｌy seｔto ｍｅｅt the ｈeat transfｅr arｅａof the desiｇｎｒequiｒements, anｄtｏdetｅrmｉｎe tｈｅａppｒｏｘimaｔe ｓize ,and ｔhen tｏdetermiｎe size afｔｅｒｃheｃkiｎg ｔｈe prｅssuｒｅｄrop, ｈeａt tｒanｓfer. Finａlly , accordｉｎｇto tｈｅｏries oｆchemicaｌmechaｎicaｌｄｅｓｉgn,weｃａn detｅrｍinｅthe sizｅoｆａｌl ａttachmeｎｔs oｆheat excｈaｎgerｓ.

Keｙwords: tuｂe hｅat exchanｇer ｄesｉgｎpｌan aｓｓembｌy drawiｎｇ

第一部分化工设备设计任务书

一、设计名称：列管式换热器的设计

二、设计任务及操作条件:

1、设计任务：

处理能力:W S t/a煤油；19.8×105

设备形式:卧式列管式换热器。

2、操作条件

①煤油:入口温度150℃,出口温度５0℃;

②冷却介质：为循环水，入口温度30℃，出口温度50℃;

③允许压降:不大于1０5Pa;

④.每天按330天，每天按2４小时连续运行。

三、设计要求

选择适宜的列管式换热器并进行核算。

附：煤油列管式冷却器的设计—工艺计算书

第二部分煤油卧式列管式冷却器的设计工艺计算书

一、根据任务要求，确定设计方案

1、类型的选择 根据设计要求,由于壳程与管程的温差大于１０0℃,故采用浮头式换热器;

2、流动路线的确定 为了便于散热,被冷却的煤油应走壳程;

3、冷却介质及其物性 按照已知条件给出，冷却介质为循环冷却水，进口温度为３０℃,出口温度为50℃ ；被冷却的介质为煤油，进口温度为１50℃，出口温度为50℃。因此平均温度下水和煤油的物性如下表:

二、初算换热面积

1、热负荷及冷却介质的消耗量

煤油每小时：1

125000s m kg h -=⋅

按煤油降温所需计算换热器的热流量：

6161112()25000 2.38(15050) 5.9510 1.6510s p Q m c T T kg h w -=-=⨯⨯-=⨯⋅⨯或 冷却水消耗量:6

12221 5.951071400() 4.174(5030)

s p Q m kg h c t t -⨯===⋅-⨯-

2、计算平均温差,并确定管程

选取逆流取向,先按单壳程单管程考虑,计算出逆流平均温差:

()()()()[]

C 7.493050/50-150ln 305040150, =----=

∆逆m t 计算参数Ｐ及Ｒ：

21115030

0.1715030t t p T t --=

==-- 122115050

55030

T T R t t --=

==-- 按单壳程双管程结构,查单壳程R P φ--图,因17.05==P R ，在图上难以 取。由于单壳程双管程属于１-2折流,现用1-2折流的公式计算平均温度差

()

(

)

()

()

()

()

17.36155117.021

55117.02ln

3050151121

12ln

12

2

22

2

122=++

+-+-+--+=++

+-+-+--+=

∆R R P R R P t t R t m ℃

其中，,36.17

0.72849.7

m m

t t ϕ∆=

=

=∆逆 由于校正系数小于0.8,不满足设计要求，故应采用多个相同规格的换热器串联,以

R /1代替R ,PR 代替P ,查双壳程R P φ--图线得96.0=φ。

则有,=0.9649.7=47.71m m t t ϕ∆=⋅∆⨯逆℃

3、按经验数值初选总传热系数 选取20()=350W/m K ⋅估（K ） ４、初算所需的传热面积

6

21.541090.9135047.71

m Q A m K t ⨯===⋅∆⨯

三、主要工艺及结构基本参数的计算

1、换热管规格及材质的选择

选用25 2.5φ⨯的20号无缝钢管，管内流速为0.５m/ｓ。 2、换热管数量及长度的确定

根据传热管内径和流速确定单程传热管数

2.1275

.002.0785.0994

/83.194

2

2=⨯⨯=

=

i

i s u d V

n π

(根） 按双壳程单管程计算所需换热管的长度

m 9.4025

.014.311890.91/2

=⨯⨯==

o s d n S L π

若采用3m 长的管,２管程,则一台换热器的总管数为2127.2254N =⨯=根 3、 管子的排列方式与管板的连接方式的选定

采用组合排列，即每层内按正三角形排列，隔板两侧按正方形排列。取管心距

o d a 25.1=，则mm 322525.1≈⨯=a

横过管束中心线的管数9.1825419.119.1===N n c (根） 取 19c n = 根 4、 计算外壳内直径