文档介绍：化工原理课程设计
列管式换热器设计计算说明书
学
系
院：机电工程学院
别：
过程装备与控制工程
班
级:
学生姓名：
学
号:
指导教师：
设计日期：
化工原理课程设计任务书
某生产过之一不与外科固定 连接，可在壳体内沿轴向自由伸缩，该端称为浮头。浮头式换热器的优点是挡环 热管与壳体间有温差存在，壳体或环热管膨胀时，互不约束，不会产生温差应力; 管束可以从壳体内抽搐，便与管内管间的清洗。其缺点是结构较复杂，用材量大, 造价高；浮头盖与浮动管板间若密封不严，易发生泄漏，造成两种介质的混合。
图1-3浮头式换热器
1-壳盖2一固定管板3一隔板4一浮头钩圈法兰5—浮动管板6—浮头盖
填料函式换热器
填料函式换热箱的结构如图1-4所示。其特点是管板只有一端与壳体固定连接， 另一端采用填料函密封。管束可以自由伸缩，不会产生因壳壁与管壁温差而引起 的温差应力。填料函式换热器的优点是结构较浮头式换热器简单，制造方便，耗 材少，造价也比浮头式的低；管束可以从壳体内抽出，管内管间均能进行清洗， 维修方便。其缺点是填料函乃严不高，壳程介质可能通过填料函外楼，对于易燃、
因管壳式换热器结构简单、坚固、制造较容易、处理能力大，适应性强，操作弹 性较大，适用于高压、高温和大型装置中，故选用管壳式换热器。
二、确定设计方案
两流体温的变化情况：热流体进口温度110°C出口温度60°C；冷流体进 日温度29°C,出口温度为39°C,该换热器用循环冷却水冷却，冬季操作时， 其进口温度会降低，考虑到这因素，估计该换热器的管壁温度和壳体温度之 差较大，因此初步确定选用浮头式换热器。
从两物流的操作压力看，应使混合气体走管程，循环冷却水走壳程。但由 于循环冷却水较易结垢，若流速太低，将会加快污垢增长速度，使换热器的 热流量下降，所以从总体考虑，应使循环水走管程，混和气体走壳程。
三、确定物性数据
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。故壳程混和气体的定性温度为：
t 110 + 60
=85 °C
1 =
2
管程流体的定性温度为:
29 + 39
2
= 34°C
混和气体在85。(2下的有关物性数据如下:
密度 p^90kg/m3
定压比热容Cp]= 〃 /(kg・°C)
热导率九=/(m«°C)
粘度巧=-5 Pa・s
循环水在3VC下的物性数据：
密度 p2 = / m'
定压比热容Cp2= /(kg,°C)
热导率扁=/(m«°C)
粘度"2 = x KT’户"”
四、估算传热面积
按气体加热所需来计算换热器的热流量
。=久1% (7；-&) = (110-60)
= 灯/人或 ()7w
由热量衡算式：
Q = Spi (T,-T2) = ms2cp2 & 一 弓)
得"篇我
空气 110°C^60°C
冷水 39 °C—29°C
温差 71°C 31°C
71-31
At ij} = = °C
"”逆 In (71/31)
按照逆流计算的平均温差△切逆应乘校正系数“，选换热器的流动类型为符
合图5-19 （a）的1壳程、偶数管程。计算参数P及R
P = hzk= 39-29 =0 ]2
Tx-tx 110-29
7； 一发 _110-60
1\ — — —。
$2 — 39 - 29
按公式5-37：甲=
7F + 1, l-P Z1「2-P(l+R-』R2+l)曾
= In /ln[ , ],算得 W = ,
RT 1—PR 2-P(1+R+7F7I)
符合^>，得
=y/xZ 将— = °C
为求得传热面积A,需先求出传热系数K,而K值又与给热系数污垢热阻 等有关。在换热器的直径、流速等参数均未确定时，给热系数也无法确定，所以 只能进行试算。按表5-5,空气和水间进行换热时的K值大致为230〜
Q
460 W・m ~・K 1,先取K值为350 W・〃 ,则所需传热面积为
A =———= ―——=693m2
KAtm
五、工艺结构尺寸
在决定管束和管长时，首先要选定管内流速",气体按照