文档介绍：专业课程设计
固定管板式换热器设计
院(系、部):
机械工程学院
专业:
过程装备与控制工程
班级:
姓名:
学号:
指导老师:
2010年 1 月 5 日·北京
目录
一设计参数 2
二、热工艺设计 2
2
3
三、结构设计 6
6
7
折流板 7
7
8
8
、管板与法兰及换热管的连接 10
11
四、强度的计算与校核 13
13
13
13
13
14
接管、接管法兰以及开孔补强 17
鞍座强度校核 19
参考文献 21
一设计参数
-
壳程
管程
设计压力(MPa)
操作压力(MPa)
(进口/出口)
设计温度(℃)
250
75
操作温度(℃)
220/175(进口/出口)
25/45(进口/出口)
流量(kg/h)
40000
选定
物料(-)
石脑油
冷却水
程数(个)
1
2
腐蚀余度(mm)
3
-
定性温度:对于一般气体和水等低黏度流体,其定性温度可取流体进出口温度的平均值。故壳程石脑油的定性温度为
= (220+175)/2=℃
管程流体的定性温度为
t= (45+25)/2=35℃
查《石油化工设计手册》得设计温度下物料的物理性质参数如下表(其中石脑油按汽油算):
石脑油的物性参数(T=℃)
水的物性参数(t=35℃)
密度:ρ1=×103kg/m3
定压比热容:Cp1=/(kg•K)
导热率:λ1=/(m•K)
粘度:μ1=×10-3Pa•s
密度:ρ2=
定压比热容:Cp2=/(kg•K)
导热率:λ2=/(m•K)
粘度:μ2=×10-3Pa•s
二、热工艺设计
先按单壳程、2或2n管程进行计算,其逆流时的平均温度差为:
Δt===
P=== ,
R===
按单壳层,双管程查温差修正系数表得:
εΔt=
故有效平均温差
Δtm=εΔtΔtm逆=×=
热流量:
Φ=qm1cp1Δt1=4000××(220-175) =×106kJ/h=1065kw
取热损失系数ηC=,则冷却水吸收的热量:
Φ2=ηCΦ=×106×= kJ/h=1033kw
冷却水用量:
qm2=Φ2/ cp2Δt2=×106/[×(45-25)]=
初选K=680W/(m2•K),由稳态传热基本方程得传热面积:
A估=Φ/KΔtm=1033000/(680×)=
选用φ25×(碳钢),查《换热器设计手册》表1-2-7得:
公称直径DN(mm)
管程数
nt(个)
管子根数
Nt(根)
中心
排管数
管程流通
面积(m2)
换热面积(m2)
换热管长
度L(mm)
400
2
94
11
3000
排列形式:正三角形
管间距: =32mm
折流板间距:
实际换热面积
A实际=πd(L-2δ-)n
=××(3-2×-)×94=
计算总传热系数
管内冷却水速度:
ui=Qi/ρAi=/(3600××)=
换热管内经di=d0-2δ=-2×=
雷诺数:Rei=uidiρ/μ=××=
对于湍流,由Dittus –Boelter关系式,有传热膜系数:
普朗特数: =4174×=
由于