2022年甲苯式列管换热器设计方案流程 .docx

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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 甲苯式列管换热器设计流程 换热器是进行热交换操作的通用工艺设备,广泛应用于化工、石 油、石油化工、动力、冶金等工业部门,特殊是在石油炼制和化学 加工装置中,占有重要位置；换热器的操作技术培训在整个操作培 训中尤为重要；本单元设计采纳列管式换热器；将来自界外的冷物流由泵送至换 热器的壳程被流经管程的热物流加热至指定温度；冷物流流量由自 动掌握阀掌握；来自另一设备的高温物流经泵送至换热器与经冷物 流进行热交换 ,热物流出口温度由自动掌握阀,掌握在指定温度；某厂用循环冷却水甲苯从80 冷却到50 C,甲苯年处理才能名师归纳总结 为 18000ta,压

2、力为6.5MPa,循环冷却水的入口温度为25第 1 页,共 9 页C,出口温度为35 C,要求冷凝器答应压降不大于500000Pa,试设计一台管壳式卧式换热器完成该生产任务；每年按330 天运算,每天按24 小时连续运行；流体定性温密度粘度比热容热导率度 mmPa sC 3甲苯65 866 0.445 1.91kJ0.1273w K m.k 循环冷30 994.3 0.742 4.174kJkg 0.624w却水Cm. C - - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 设计要求1）换热器工艺设计运算2）换热器工艺流程图3）换热器设备结构图4）设计说明目录一、标题

3、页 3二、方案设 计 4 三、确定设计方 案 4 四、确定物性数 据 4 五、运算总传热系 数 4 六、运算传热面 积 5 七、工艺结构尺寸计 算 5 八、换热器核2 / 9 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 9 页精选学习资料 - - - - - - - - - 算 7 九换热器主要结构参数和设计结果一览表 10 十、对本设计的评 价 11 十一、自设计使用该换热器的工艺流程图 12十二、参考文 献 12 二、方案设计某厂在生产过程中,需将甲苯从 80冷却到 50；甲苯年处理才能为 18000ta；压力为 6.5Mpa,冷却水入口温度 25,出口温度 35；要求冷凝 器

4、压降不大于 500KPa；试设计能完成上述任务的管壳式换热器；三、确定设计方案 1）挑选换热器的类型两流体温度变化情形：热流体进口温度80,出口温度50冷流体；冷流体进口温度 25,出口温度 35；由于管壁与壳壁的温差低于60 70,而且考虑到制作简洁廉价,因此采纳逆流,初步确定选用固定管板式换热器；2=30依据定性温度,由已知图表数据供应可得：甲苯在 70下的有关物性数据如下：密度 o=886kg/m 3比热容 cpo=1.91kJ/kg 热导率 o=0.1273 W/m 粘度 o=0.000445Pa s 冷却水在 30下的物性数据：3 / 9 名师归纳总结 - - - - - - -第

5、3 页,共 9 页精选学习资料 - - - - - - - - - 3 密度 i=994.3kg/m 定压比热容 cpi=4.174kJ/kg 热导率 粘度i=0.624 W/m i=0.000742 Pa s 五运算总传热系数/3600 =36174.24kW 2 冷却水用量 qm2= Qo/cp2 t2=36174.24/19100 3600=6818.18kJ/h3）平均传热温差 Tm= 80-35 5025 80-35 5025 =34.034）初算传热面积 查表可得：假设 K=600 W/m2 . oC A=QK Tm =1.772m2 取安全系数 1.3,A=2.3 m2 5、工艺

6、结构尺寸,管长取 2m,就需要管字数为 N N=A dl =2.3 3.14 0.025 2 =15 根为了便于铺管,一般取管程的倍数,即 N=16 根3）平均传热温差校正及壳程数平均传热温差校正系数按单壳程,双管程结构,温差校正系数应查有关图表；可得 平均传热温差 隔板中心到离其最近一排管中心距离按式,运算Z=t 2+6=18.5mm 邻管的管心距为37mm 各程相横过管束中心线的管数5）壳体内径采纳多管程结构,取管板利用率 0.7,就壳体内径为4 / 9 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 9 页精选学习资料 - - - - - - - - - 圆整可取 D325mm

7、折流板圆缺面水平装配；7）接管 壳程流体进出口接管：取接管内硝基苯流速为圆整后可取管内径为 60mm 管程流体进出口接管：取接管内冷却水流速圆整后可取管内径为 70mm 6换热器核算1）热量核算 u1.0 m/s,就接管内径为 u2 m/s,就接管内径为壳程对流传热系数 对圆缺形折流板,可采纳凯恩公式当量直径,由正三角形排列得壳程流通截面积壳程流体流速及其雷诺数分别为普兰特准数5 / 9 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 9 页精选学习资料 - - - - - - - - - p=6.449 粘度校正管程对流传热系数管程流通截面积管程流体流速普兰特准数传热系数 K 传热面

8、积 S 该换热器的实际传热面积 Sp 该换热器的面积裕度为6 / 9 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 9 页精选学习资料 - - - - - - - - - 传热面积裕度合适,该换热器能够完成生产任务；FtNsNp Ns=1, Np=2, Ft=1.5 由 Re18934,传热管相对粗糙度0.01/150.0067,查莫狄图得 i 0.0028 W/m ,流速 ui0.942m/s, 994 .3kg/m3,所以管程压力降在答应范畴之内；壳程压力降流体流经管束的阻力流体流过折流板缺口的阻力7 / 9 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 9 页精选学习

9、资料 - - - - - - - - - 壳程压力降也比较相宜；三、设计结果一览表换热器形式：固定管板式换热面积 m 2）:10.3 工艺参数名称管程壳程物料名称冷却水硝基苯操作压力, Pa 未知未知操作温度,30/40 140/80 流量, kg/h 25590 10000 3 流体密度, kg/m994.3 1097.58 流速, m/s 0.942 0.324 传热量, kW 296.7 936 总传热系数, W/m 2 K509 传热系数, W/m 2 ）4795 污垢系数, m 2 K/W0.000344 0.000176 阻力降, kPa 8.3 7.64 程数2 1 举荐使用材料

10、碳钢碳钢管子规格 19 2管数 86 管长 mm:2000 管间距, mm 25 排列方式正三角形折流板型式上下间距, mm 100 切口高度 25% 壳体内径,325 保温层厚度, mm 未知mm 表格 1 硝基苯粘度 o冷却水粘度 i热流量Wo冷却水流量热负荷Qo平均传热温差总传热系数S管程雷诺数温差校正系数管程、壳程传热系数初算初始传热面积传热管数初算实际传热面积管程数8 / 9 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页,共 9 页精选学习资料 - - - - - - - - - 壳体内径D横过中心线管数折流板间距B管心距Ht折流板数NB接管内径管程压力降当量直径壳程压力降面积裕度表格 2 9 / 9 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页,共 9 页