列管式换热器设计任务书
列管式换热器设计任务书
专 业: 生物技术及应用
班 级: 生物121
指导老师: 蒋悦
设计组员:
一、 设计题目:列管式换热器设计
二、 设计任务及操作条件 1、 设计任务
3
处理能力:组号X10kg/h 设备型号:列管式
2、 操作条件
oo
(1)煤油:入口温度 140C 出口温度 40C 压力 0.3Mpa
oo
(2)冷却介质——循环水:入口温度 20C 出口温度 35C 压力 0.4Mpa
(3)允许降压:不大于0.1Mpa
(4)煤油定性温度下的物性数据: 密度 5kg/m382
黏度 0.000715Pa·s 导热系数 0.14W/m·℃ 定压比热容 2.22kJ/kg·C
三、 设计内容
1、概述:列管式换热器是目前化工及酒精生产上应用最广的一种换热器。它主要由壳体、管板、换热管、封头、折流挡板等组成。所需材质 ,可分别采用普通碳钢、紫铜、或不锈钢制作。在进行换热时,一种流体由封头的连结管处进入,在管流动,从封头另一端的出口管流出,这称之管程;另-种流体由壳体的接管进入,从壳体上的另一接管处流出,这称为壳程列管式换热器。传热器的管束的壁面即为传热面,其主要优点是单位体积所具有的传热面积打,传热效果好,结构坚固,可选用的结构材料范围宽广,操作弹性大,因此在高温、高压和大型装置上多采用列管式换热器。
2、设计方案:在传热器中,为提高壳程流体流速,往往在壳内安装一定数目与管束相互垂直的折流挡板。折流挡板不仅可以防止流体短路、增加流体流速,还迫使流体按规格路径多次错流通过管束,使湍流成都大为增加。
由于两流体温服不同,使管束和壳体的温度也不相同,因此他们的热膨胀程度也有差别。弱两流体温差较大(50℃以上)时,就可能由于热应力而引起设备的变形,甚至弯曲或破裂,因此必须考虑这种热膨胀的影响。
3、确定物理性质数据:煤油定性温度下的物性数据:密度5kg/m3 黏度0.000715Pa·s 导热系数0.14W/m·℃ 定压比热容2.22kJ/kg·C
4、 设计计算
1热流量 (1) ○
Q0=m0cp0∆T=17000 kJ/h=1038.8 KW ⨯2.20⨯(160-60)=3740000平均传热温差
△tm1=(△t1-△t2)/㏑(△t1/△t2)=(132-45)/㏑(132/45) 式中:△t1=140-35=105℃ ,△t2=40-20=20℃
2冷却水用量 ○
m=Q/Cp△t=3740000/4.183*15=59606(kg/h) 3流计算平均温差、校正系数 ○
平均传热温差校正系数 R=105/20=5.25
P=20/105=0.19
按单壳程,偶数管程结构,温差校正系数查有关图表,可得 ψ=0.96 平均传热温差
△tm=ψ△tm1=0.96X80.84=77.61℃
(2)计算传热面积:求传热面积需要先知道K值,根据资料查得煤油和水之间的传热系数在350 W/(㎡.℃)左右,先取K值为300W/(㎡.℃)计算
由Q=KA△tm 得
A0=
Q0
K∆tm
1038800
=44.62 (㎡)
300⨯77.61
=
5、 主要设备工艺尺寸设计
(1) 管径尺寸¢ 25mmX2.5和管内流速的确定
(2) 传热面积49.7m、官程数4、管数144和壳程数的确定 (3) 接管尺寸的确定 6、 设计结果汇总
2
四、 图纸要求
列管换热器装配图
五、参考资料
1、匡国柱,史启才,化工单元过程及设备课程设计,第二版,北京;化学工业出版社,2008
2、时钓,汪嘉鼎等编,化学工程手册(上册),第二版,北京:化学工业出版社,1996
3、付家新,王为国等,化工原理课程设计,北京:化学工业出版社,2010,11 4、贾绍义,柴诚敬主编,天津:天津出版社,2003,12
成都纺织高等专科学校 材料与环保学院 2013年6月