浮头式换热器设计

目录

一、引言

1.1列管式换热器设计任务书 (2)

1.2设计题目的目的、意义、内容、主要任务 (3)

二、正文

2.1确定设计方案 (4)

2.2确定物性数据 (4)

2.3估算传热面积 (5)

2.4工艺结构尺寸 (6)

2.4.1管径和管内流速 (6)

2.4.2管程数和传热管数 (6)

2.4.3 平均温差校正及壳程数 (6)

2.4.4 传热管排列和分程方法 (7)

2.4.5壳体直径 (7)

2.4.6折流板 (7)

2.4.7接管 (7)

2.5换热器核算 (8)

2.5.1.传热面积校核 (8)

2.5.2换热器内压降的核算 (10)

三、结论 (12)

四、参考文献 (13)

一、引言

1.1 列管式换热器设计任务书

1.1.1.设计题目：1，3-丁二烯气体换热器设计

1.1.

2.设计任务及操作条件

1．设计任务：工作能力（进料量q=120000+51×1000=171000㎏/h）

2．操作条件：1，3-丁二烯气体的压力：6.9MPa 进口110℃，出口60℃

循环冷却水的压力：0.4MPa进口30℃，出口40℃

1.1.3.设备型式：浮头式换热器

1.1.4.物性参数

1，3-丁二烯气体在定性温度（85℃）下的有关物性数据如下：

密度ρ1=527㎏/m3

定压比热容c p1=2.756kJ/（㎏·℃）

热导率λ1=0.0999W/（m·℃）

粘度μ1=9.108×10-5Pa·s

循环水在定性温度（34℃）下的物性数据如下：

密度ρ2=994.4kg/m3

定压比热容c p2=4.08kJ/（kg·℃）

热导率λ2=0.624W/（m·℃）

粘度μ2=0.725×10-3Pa·s

1.1.5.设计内容：

1.设计方案的选择及流程说明

2．工艺计算

3．主要设备工艺尺寸

（1）冷凝器结构尺寸的确定

（2）传热面积，两侧流体压降校核

（3）接管尺寸的确定

4．换热器设备图和说明书

1.2设计题目的目的、意义、内容、主要任务

1.2.1. 课程设计的目的:

(1) 使学生掌握化工设计的基本程序与方法；

(2) 结合设计课题培养学生查阅有关技术资料及物性参数的能力；

(3) 通过查阅技术资料，选用设计计算公式，搜集数据，分析工艺参数与结构尺寸间的相互影响，增强学生分析问题、解决问题的能力；

(4) 对学生进行化工工程设计的基本训练，使学生了解一般化工工程设计的基本内容与要求；

(5) 通过编写设计说明书，提高学生文字表达能力，掌握撰写技术文件的有关要求；

(6) 了解一般化工设备图基本要求，对学生进行绘图基本技能训练

1.2.2. 课程设计内容:

(1) 设计方案简介：对给定或选定的工艺流程，主要设备的型式进行简要的论述。

(2) 主要设备的工艺设计计算：包括工艺参数的选定、物料衡算、热量衡算、设备的工艺尺寸计算及结构设计。

(3) 典型辅助设备的选型和计算：包括典型辅助设备的主要工艺尺寸计算和设备型号规格的选定。

(4) 工艺流程简图：以单线图的形式绘制，标出主体设备和辅助设备的物料流向、物流量，能流量和主要化工参数测量点。

(5) 主体设备工艺条件图：图画上应包括设备的主要工艺尺寸，技术特性表和接管表等。

1.2.3. 课程设计的基本教学要求

(1) 要求设计者接收设计任务书后，运用所学知识，经详细、全面考虑，确定设计方案，选用计算公式，认真收集查取相关的物性参数。

(2) 正确选用设计参数，树立从技术上可行和经济上合理两方面考虑的工程观点，兼顾操作维修的方便和环境保护的要求，从总体上得到最佳结果。

(3) 准确而迅速地进行过程计算及主要设备的工艺设计计算，以确保在规定时间内完成设计任务。

二、正文

2.1确定设计方案

2.1.1.选择换热器的类型

该换热器用循环冷却水冷却，冬季操作时，其进口温度会降低，结合两流体的温度差，估计该换热器管壁温度和壳体温度之差较大，初步确定用浮头式换热器。

2.2.2.管程安排

由于循环冷却水容易结垢，若其流速太低，会加快结垢速度，影响换热，从总体考虑应使循环水走管程，1，3-丁二烯气体走壳程。

2.2确定物性数据

进料量：q=[110000+138×1000]=248000kg/h

2.3估算传热面积

2.3.1传热量：

1

2

1

221

1

2

()()p p m m Q T T q

q c c t t -==-

=248000×2.761×（110-60） =9506.8 kW

2.3.2冷却水用量：

0.23310

08.48

.9506.=⨯=∆=

t C Q q pi i m kg/s

2.3.3平均温差：

C t t t t t 07.3110

50ln 10

50ln 2121=-=∆∆∆-∆=

∆

2.3.4初算总传热面积

由于壳程气体压力较高，故可选取较大的K 值[2]，假定总传热系数

K=450W.m -2.℃-1,则计算所需传热面积为：

2m 68007

.314508.9506t =⨯=∆=K Q S 估