列管式换热器设计步骤.ppt
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1、2019年6月1日星期六,第1页,列管式换热器设计,化工原理课程设计,2019年6月1日星期六,第2页,设计题目,拟用200Kpa的饱和水蒸气将常压下20的苯加热到80, 苯的质量流量为50t/h单号 苯的质量流量为40t/h双号 试设计一列管式换热器。 已知仓库中现有252.5mm,长6m的碳钢钢管,2019年6月1日星期六,第3页,设计内容,设计说明书 布管图 187 169 114 装配图 187 169,2019年6月1日星期六,第4页,设计步骤,一、确定定性温度、物性数据 二、换热器的类型及流体走向 三、工艺计算 四、换热器尺寸的初步确定 五、校核计算,2019年6月1日星期六,第5
2、页,六、进出口管径 七、校核流体压力降 八、换热器尺寸及附属部件 九、参考资料 十、对一些问题的说明,2019年6月1日星期六,第6页,一、确定定性温度、物性数据,苯的物性数据 t1 、t2 、tm 、 、CP2 、2 、2 水蒸汽的物性数据 Ts 、 、 同温度下水的物性 、 、,2019年6月1日星期六,第7页,二、换热器的类型及流体走向,卧式固定管板式换热器 水蒸汽走壳程,苯走管程 不需要进行热补偿 不需要加折流挡板 P269-271,2019年6月1日星期六,第8页,三、工艺计算,1、热负荷即传热速率Q 2、平均温度差tm 3、选K值,估算传热面积A初,2019年6月1日星期六,第9页
3、,1、热负荷即传热速率Q,2019年6月1日星期六,第10页,2、平均温度差tm,由于水蒸汽侧的温度不变,因此可以把两流体的平均温度差看作是逆流来计算 (双管程),2019年6月1日星期六,第11页,3、选K值,估算传热面积A初,根据条件K值在5801160 W/m2 (K 680W/m2),选用安全系数1.151.25 A初A,2019年6月1日星期六,第12页,四、换热器尺寸的初步确定,确定管程结构尺寸 壳程设计数据 换热器长径比,2019年6月1日星期六,第13页,1、确定管程结构尺寸,管子规格 初步设计总管数 校核流速、确定管程 管间距及排列方式,2019年6月1日星期六,第14页,(
4、1)管子规格 库存252.5mm,L3.0m的光滑碳钢钢管 取管内苯的流速为u2 (0.60 m/s) 苯系易燃易爆物 流速一般低于1 m/s,2019年6月1日星期六,第15页,(2)初步设计总管数,n 根三角形排列管数, 3a2+3a+1,圆整n”,2019年6月1日星期六,第16页,(3)校核流速、确定管程,管程,(一般双管程),2019年6月1日星期六,第17页,(4)管间距及排列方式 管间距t(1.251.3)d0 采用三角型排列 根据总管数n”确定层数a, 是否弓形排管,确定NT 最外层六角形对角线上管数 NTb2a+1 采用胀管法排列,2019年6月1日星期六,第18页,2、壳程
5、设计数据,壳体内径 Dt(NTb1)+ 2 b t 管间距 NTb 最外层六角形对角线上管数 b 六角形最外层管中心到壳体内 壁距离,取b(11.5)d0 壳体内径标准圆整到Dmm,2019年6月1日星期六,第19页,中心拉杆n3根 直径12mm 双管程隔板少排NTb根 实际管数nNTNTbn3 双管程,每程n/2根排列管子 实际流速 ,与初设苯流速u2 校核,2019年6月1日星期六,第20页,3、换热器长径比,确定长径比的取值范围,2019年6月1日星期六,第21页,五、校核计算,1、校核总传热系数K值 2、校核壁温TW 3、校核传热面积A,2019年6月1日星期六,第22页,1、校核总传
6、热系数K值,管内对流传热系数2 管外对流传热系数1 污垢热阻及管壁热阻,2019年6月1日星期六,第23页,(1)管内对流传热系数2,被加热,2019年6月1日星期六,第24页,(2)管外对流传热系数1,n为水平管束垂直列上的管数 弓形排管n8,弓形不排管n7 假设管外壁温TW(115.6),2019年6月1日星期六,第25页,(3)污垢热阻及管壁热阻 苯侧污垢热阻RS21.7610-4m2/W 蒸汽冷凝污垢热阻相对比较小, 水蒸汽侧污垢热阻可以忽略不计, 碳钢钢管的导热系数45 W/m2,2019年6月1日星期六,第26页,(4)校核K值 以外表面计算:,计算K值与原设值K初比较 使相对误差
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