循环水冷却器设计全文

目录

设计目录 (1)

一设计任务书 (3)

二概述 (4)

三物性参数的确定 (6)

四设计方案的确定 (7)

1选择换热器的类型 (7)

2流程安排 (7)

五估算传热面积 (8)

1换热器的热负荷 (8)

2平均传热温差 (8)

3传热面积 (8)

六工程结构尺寸 (8)

1管径和管内的流速 (9)

2管程数和传热管数 (9)

3平均传热温差校正及壳程数 (9)

4传热管排列和分程方法 (9)

5管体内径 (10)

6折流板 (10)

7其它附件 (11)

8接管 (11)

七换热器的核算 (11)

1传热能力的核算 (11)

①管程传热膜系数 (12)

②污垢热住和关闭热阻 (12)

③壳程对流传热膜系数α (12)

④总传热系数K (13)

⑤传热面积裕度 (13)

2换热器内流体的流动阻力 (14)

校核①管程流体的阻力 (14)

②壳程流体的阻力 (14)

八换热器的主要工艺结构尺寸和计算结果表..................15九设备参数的计算 (16)

1壳体壁厚 (16)

2接管法兰 (16)

3设备法兰 (17)

4封头管箱 (17)

5设备法兰用垫片 (17)

6管法兰用垫片 (17)

7管板 (17)

8支垫 (17)

9设备参数总表 (18)

十参考文献 (19)

十一学习体会与收获 (20)

十二重要符号说明……………………………………………………………………21一、设计任务书

化工原理课程设计任务书

专业：高分子材料与工程专业

班级：高分子

姓名：

设计题目：循环水冷却器设计

设计条件：

1．设备处理量74T/h。

2．循环水：入口温度55℃，出口温度40℃。

3．冷却水：入口温度20 ℃，出口温度30℃。

4．常压冷却热损失5%。

5．两侧污垢的热阻0.00017 m2·℃/W。

6．初设k= 900 W /m2·℃。

设计要求

1设计满足以上条件的换热器并写出设计说明。

2根据所选换热器画出设备装配图。

指导教师：

二、概述：

传热过程是化工生产过程中存在的极其普遍的过程，实现这一过程的换热设备却种类繁多，形式多样。

按换热设备的传热方式划分主要有直接接触式、蓄热式和间壁式三类。虽然直接接触式和蓄热式换热设备具有结构简单，制造容易等特点，但由于在换热过程中，有高温流体和低温流体相互混合或部分混合，使在应用上受到限制。因此工业上所有的换热设备工业上所有的换热设备以间壁式换热器居多。管式换热器的类型也是多种多样的，从其结够上大致可分为管式换热器和板式换热器。管式换热器主要包括蛇管、套管和列管式换热器；板式换热器主要包括板式、螺旋板式、板壳式换热器。不同类型的换热器各有自己的优点和使用条件。

1、固定管板式

固定管板式换热器是用焊接的方式将连接管束的管板固定在壳体两端。主要特点是制造方便，紧凑，造价较低。但由于管板和壳体间的结构原因，使得管外侧不能进行机械清洗。另外当管壁温与壳体壁温之差较大时，会产生较大的温差应力。严重时会毁坏换热器。

由此可知，固定管板式换热器使用与壳程流体清洁，不易结垢。或者管外侧污垢能用化学处理方法去掉的场合，同时要求壳体壁温

与管子壁温之差不能太大，一般情况下，该温差不得大于50℃。若超过此值，应加温度补偿装置。通常是在壳体上加一膨胀节。

2、浮头式换热器

浮头式换热器是用法兰把管束一端的管板固定到壳体上，另一端管板可以在壳体内自由伸缩，并子这端管板上加一顶盖成为“浮头”。

这类换热器的主要特点是管束可以从壳体中抽出，便于清洗管间和管内。管束可以在壳体内自由伸缩，不会产生温差应力。但这种换热器结构较为复杂，造价高，制造安装要求高。

由以上特点可以看出浮头式换热器的应用范围很广，能在较高的压力下工作，使用于壳体壁温与管壁温之差较大，或壳程流体易结垢的场合。

3、U型管式换热器

这类换热器的管束是由弯曲成U型的传热管组成。其特点是，管束可以自由伸缩，不会产生温差应力，结构简单，造价比浮头式低，管外容易清洗。但管板上排列的管子较少，另外由于管束中心一带存在间隙，且各排管子回弯曲率不同，长度不同，故物料分布不够均匀，影响传热效果。

U型管式换热器适用于壳程流体易结垢，或是壳体壁温与管壁温之差较大的场合，但要求管程流体应较为清洁，不易结垢。

4、填料函式换热器

这类换热器具有浮头换热器的优点，克服了固定管板式换热器

的缺点，结构比浮头式简单，制造方便，易于检修清洗。对于一些腐蚀严重，需要经常更换管束的场合常采用这种换热器。但这种换热器密封性能差，故壳程不宜处理易燃、易爆或有毒的气体。同时要求壳程流体的压力不宜过高。目前所适用的填料函式换热器的直径一般在7000mm一下，很少采用大直径的填料函式换热器。

三、计算物性参数

1、定性温度下两流体的物性参数

（1）循环水

对于黏度较低的流体，其定性温度可取流体进出口温度的平均制，故循环水的定性温度为：

t m==47.5 ℃

根据定性温度，分别查处有关的物性参数如下：

密度ρh=989.1 kg/m3；

比热容C ph=4.174 kJ/kg·℃

导热系数λh=0.6443 W/m·℃

粘度μh=0.000648 Pa·s

(2) 冷却水

对于黏度较低的流体，其定性温度可取流体进出口温度的平均制，故冷却水的定性温度为：