列管式换热器设计

化工原理课程设计说明书

真空蒸发制盐系统卤水分效预热器设计

班级：化学工程与工艺一班

姓名：王一斌

学号：3009207018

日期：2011-8-24

指导教师：

设计成绩：

设计任务书

一、设计题目

真空蒸发制盐系统卤水分效预热器设计

二、设计任务及条件

1、蒸发系统流程及有关条件见附图。

2、系统生产能力：45万吨/年。

3、有效生产时间：300天/年。

4、设计内容：第三效预热器（组）第1台预热器的设计。

5、卤水分效预热器采用单管程固定管板式列管换热器，试根据附图中卤水预热的温度要求对预热器（组）进行设计。

6、卤水为易结垢工质，卤水流速不得低于0.5m/s。

7、换热管直径选为Φ38×3mm。

8、卤水物性参数随温度的变化，当手册查不到时，可按水的变化规律推算。

三、设计项目

1、由物料衡算确定卤水流量；

2、假设K计算传热面积；

3、确定预热器的台数及工艺结构尺寸；

4、核算总传热系数；

5、核算压降；

6、初步经济衡算；

7、确定预热器附件；

8、设计评述。

四、设计要求

1、根据设计任务要求编制详细设计说明书。

2、按机械制图标准和规范，绘制预热器的工艺条件图，注意工艺尺寸和结构的清晰表达。

目录

说明书正文 (5)

设计简介 (5)

由物料衡算确定卤水流量 (5)

假设K计算传热面积 (6)

确定预热器的工艺结构尺寸 (7)

核算总传热系数 (8)

核算压降 (10)

确定预热器附件 (11)

初步经济核算 (13)

设计结果一览表 (15)

设计评述 (16)

主要符号说明 (17)

英文字母 (17)

希腊字母 (17)

下标 (17)

参考文献 (18)

说明书正文

一、 设计简介

在蒸发制盐系统卤水分效过程中，进入系统的精制卤水的温度较低，直接用于蒸发会耗费大量的来自热电厂的生蒸汽，为了减少蒸发过程中生蒸汽的使用量，同时对二次蒸汽进行再利用，节约能源，降低成本，使用蒸发的二次蒸汽对精制卤水进行预热。

二、 由物料衡算确定卤水流量

系统的生产能力为45万吨/年，有效生产时间为300天/年，设计为第三效蒸发器，卤水流量占总流量的24%。卤水组成中氯化钠含量占主要成份，其含量为293.76g/L ，以氯化钠含量计算卤水的量。 第三效的定性温度为

C T o 5825561=+=

定性温度下卤水的密度为3/41168m kg ⋅ 系统每小时的生产能力

h kg m /6250024

36510457

=⨯⨯=

系统每小时的卤水使用量

h m m /76.21276

.29362500

3==

卤

第三效每小时的卤水的消耗体积及质量为

h m V /06.5124.076.2123=⨯= h kg V M /50.596584.116806.51=⨯==ρ

三、 假设K 计算传热面积

选择第三效，热流体进口C o 5.66水蒸气，出口C o 5.66冷凝水；冷流体（卤水）进口温度C o 55，出口温度C o 57，换热器的管壁温和壳壁温差别不大，选用固定管板是换热器，由于卤水是易结晶的流体，故走管。

1、确定物性数据

定性温度：去流体进口温度的平均值。 管层卤水的定性温度为

C T o 562

5755=+=

根据定性温度根据及水的变化规律和35摄氏度时卤水的物性数据。 卤水在C o 56下的物性数据： 密度 3/56.1169m kg i =ρ 定压比热容 )/(39.3C kg kJ c o pi ⋅= 导热系数 )/(6071.0C m W o i ⋅=λ 粘度 s Pa i ⋅=55.1μ 水在C o 5.66下的物性数据： 密度 3/69.979m kg o =ρ 定压比热容 )/(18.4C kg kJ c o po ⋅= 导热系数 )/(6647.0C m W o o ⋅=λ 粘度 s Pa ⋅⨯=-51080.42μ

2、计算热流量

s J t Mc Q i pi i /8417.112356)5557(1039.33600

50

.596583=-⨯⨯⨯=

=

3、计算传热温差

C t t t t t o m 47.10575.6655

5.66ln )

575.66()555.66(ln 2

1

21=-----=∆∆∆-∆=

∆

4、假设总对流传热系数

)/(10002C m W K o ⋅=

5、计算传热面积

273.1047

.1010008417

.112356m t K Q S m =⨯=∆=

' 考虑%15的面积裕度,234.1273.1015.115.1m S S =⨯='⨯=

四、 确定预热器的工艺结构尺寸

1、管径和管内流速

选用mm mm 338⨯φ传热管，卤水为易结构物质，取卤水流速s m /5.0。

2、管程数和传热管数

依据传热管内径和流速确定单程传热管数

根）

(3529.355.0032.04

14

.33600

06.514

22≈=⨯⨯÷=

=

u

d V

n i s π

按单程管计算，所需的传热管长度为

)(59.240

038.014.334

.12L m n d S s o =⨯⨯==

π

取管长为m L 3=。则该换热器为单程，传热管总根数根）(35=N

3、传热管排列

传热管按正三角形排列，取管间距o d t 25.1=，则

)(483825.1mm t =⨯=

横过管束中心线的管数