文档介绍：列管式换热器的设计
炼油某厂拟用原油在换热器中回收柴油的热量,已知原油流量为40000㎏/h,进口温度70℃,要求其出口温度不高于110℃,柴油流量为34000㎏/h,进口温度为175℃。试选仪态适当型号的列管式换热器或设计一台列管式换热器,已知物性数据如下:
物料
ρ(Kg/m3)
CP[KJ/(Kg·℃)]
λ[w/(m2·℃)]
µ/pa·s
原油
815
3×10-3
柴油
715
×10-3
1﹑确定设计方案
选择固定管板式换热器,固定管板式换热器的两端和壳体连为一体,管子则固定于管板上。它的结构简单,在棚泵体直径内排管最多,比较紧凑。由于这种结果使壳体内侧清洗困难,所以原油走管束,柴油走壳体。由于管束和壳体之间温差太大而产生热膨胀时,会使班子和管板间接脱开,从而发生介质泄露,为此要在外壳上装一个膨胀节。
在管板式换热器计算中,首先要决定任何流体走管程何种流体走壳程,这需遵循一些一般原则:
不清洁或易结垢的流体宜走管间,因为管程清洗较方便。
腐蚀性流体宜走管程,以免管子和壳体同时被腐蚀,且管子便于维修和更换。
压力高的流体宜走管程,以免壳体受压,以节省壳体金属消耗量。
被冷却的流体宜走壳程,便于散热,增强冷却效果。
饱和蒸汽走壳程,便于及时排除冷凝水,且蒸汽较清洁,一般不需清洗。
有毒流体走管程,以减少泄漏量
黏度大的液体或流量小的流体宜走壳程,因为折流挡板的作用,流速与流向不断改变,在较低Re(Re>100)的情况下即可达到湍流,以提高传热效果。
若两流体温度差较大,对流体热系数较大的流体走壳程,因为壁温接近于α较大的流体温度,以减小管子和壳体的温差,减少热应力。
根据以上原则,这样原油走管程,柴油走壳程。
流体流速的选择涉及传热系数流体阻力及换热器的结构方面,增大流速,不仅对流体传热系数增大,也可以减少杂质沉淀;但流体阻力也相应增大,故应选择适宜的流速。根据黏度的不同选择原油的流速u2=,柴油流速uo=.
a﹑选择Φ25×。
b﹑选用等边三角形排列方法。
C﹑排列间距 t==
2﹑确定物性数据
定性温度:可取流体进出口温度的平均值。
柴油进口温度175℃,选择器出口温度为133℃.
壳程柴油的定性温度为: T=℃
管程原油的定性温度 T=℃
根据定性温度分别查取壳程和管程的有关物性数据
壳程在155℃下有关物性参数如下:
ρo=715kg/m3 λo=/(m2·℃) µo=×10-3Pa·s
Cpo=/(Kg•℃)
管程在90℃下有关物性参数如下:
ρi=815kg/m3 λi=/(m2·℃) µi=3×10-3Pa·s
Cpi=/(Kg•℃)
热负荷
Q= (t2-t1)=×103×(110-70)=×105W
T2=T1-=175℃-=13