文档介绍：暨南大学
本科生课程设计
列管换热器设计示例
学生姓名: 顏声威
学号: 2007055088
学院: 生命科学技术学院
学系: 化学系
专业: 应用化学
指导教师: 曲爱兰
教师单位: 化学系
暨南大学教务处
2010年 8月 10日
目录
一、设计任务书 3
二、设计方案简介 4
4
6
11
14
三、工艺设计计算 18
18
19
21
四、换热器内流体 24
24
24
五、设计结果汇总 27
六、工艺流程图 28
七、对设计过程的评述和有关问题的讨论 29
八、课程设计心得 31
九、主要符号说明 33
十、参考文献 34
一设计任务书
列管式换热器(热水冷却器)的设计,处理能力:32×104,设备型式其列管式换热器.
(1).热水:入口温度140℃,出口温度40℃
(2).冷却介质:循环水,入口温度30℃,出口温度40℃
(3).允许压降:不大于105Pa
(4).每年按330天计,每天24小时连续运行
(5).建厂地址:广州地区
(1)工艺设计:确定设备的主要工艺尺寸,如:管径、管长、管子数目、管程数目等,计算K。
(2)结构设计:确定换热器管板、换热器壳体的结构和尺寸;确定连接方式、管板的列管的排列方式、换热器的传热面积和流体阻力。
(3)制定列管式换热器的所需的原始数据及编写课程设计说明书。
二设计方案简介
:
一、换热器概述
换热器是将热流体的部分热量传递给冷流体的设备,以实现不同温度流体间的热能传递,又称热交换器。换热器是实现化工生产过程中热量交换和传递不可缺少的设备。
在换热器中,至少有两种温度不同的流体,一种流体温度较高,放出热量;另一种流体则温度较低,吸收热量。在工程实践中有时也会存在两种以上的流体参加换热,但它的基本原理与前一种情形并无本质上的区别。
在化工、石油、动力、制冷、食品等行业中广泛使用各种换热器,且它们是上述这些行业的通用设备,占有十分重要的地位。随着我国工业的不断发展,对能源利用、开发和节约的要求不断提高,因而对换热器的要求也日益加强。换热器的设计制造结构改进以及传热机理的研究十分活跃,一些新型高效换热器相继问世。
二、换热器的类型
饱和水蒸气应从换热器壳程上方进入,冷凝水由壳程下方排出,冷却水从换热器下方的入口进入,上方的出口排除。
从两流体温度来看,估计换热器的管壁温度和壳体壁温之差不会很大,
该换热器用循环冷却水冷却,热流体为热水,为不易结垢和清洁的流体。冬季操作时进口温度会降低,估计该换热器的管壁温和壳体壁温之差较小,因此初步确定选用带膨胀节的固定管板式换热器。
三、工艺流程示意图
说明运用该设备的理由
这种换热器的特点是壳体和管板直接焊接,结构简单、紧凑。在同样的壳体直径内,排管较多。管式换热器具有易于制造、成本较低、处理能力达、换热表面清洗比较方便、可供选用的结构材料广阔、适应性强、可用于调温调压场合等优点,由于两管板之间有管子相互持撑,管板得到加强,故在各种列管换热器中他的管板最薄,其造价比较低,因此得到了广泛应用。
热流体
冷流体
传热系数
K/(W·m²·K-1)
水
水
800~1200
轻油
水
340~910
重油
水
60~280
气体
水
17~280
水蒸汽冷凝
水
1420~4250
水蒸汽冷凝
气体
30~300
低沸点烃类蒸汽冷凝
水
455~1140
高沸点烃类蒸汽冷凝
水
60~170
水蒸汽冷凝
水沸腾
2000~4250
水蒸汽冷凝
轻油沸腾
455~1020
水蒸汽冷凝
重油沸腾
140~425
因此取K其中平衡值1000计算。
管壳式换热器又称列管式换热器,是一种通用的标准换热设备,它具有结构简单,坚固耐用,造价低廉,用材广泛,清洗方便,适应性强等优点,应用最为广泛。管壳式换热器根据结构特点分为以下几种:
固定管板式换热器
固定管板式换热器两端的管板与壳体连在一起,这类换热器结构简单,价格低廉,但管外清洗困难,宜处理两流体温差小于50℃且壳方流体较清洁及不易结垢的物料。
带有膨胀节的固定