管殼式換熱器的課程設(shè)計.ppt
化工原理課程設(shè)計,管殼式換熱器的選型,一.設(shè)計任務(wù)書,1.已知熱流體熱量,溫度、,冷卻介質(zhì)溫度,2.確定換熱面積及選定換熱器,3.選用一臺合適的離心泵,qm1,T1,qm1,T2,t1,t2,二.設(shè)計步驟,1.求出換熱器的熱流量,2.作出適當(dāng)?shù)倪x擇并計算,3.根據(jù)經(jīng)驗估計傳熱系數(shù),計算傳熱面積,4.計算冷、熱流體與管壁的,5.壓降校核,6.計算傳熱系數(shù),校核傳熱面積,7.選用一臺合適的離心泵,8.實例,三.設(shè)計結(jié)果,換熱器的型號離心泵的型號流程安排,.求出換熱器的熱流量,根據(jù)已知條件、,求,.作出適當(dāng)?shù)倪x擇并計算,流向的選擇,確定冷卻介質(zhì)出口溫度,求對數(shù)平均推動力,對進(jìn)行修正,查圖得到,一般逆流優(yōu)于并流,.根據(jù)經(jīng)驗估計傳熱系數(shù),計算傳熱面積,根據(jù)初選換熱器,.計算冷、熱流體與管壁的,確定冷、熱流體走管程或殼程,確定管內(nèi)流速,根據(jù)所選換熱管確定管子的排列,目前我國國標(biāo)采用和,管長有1.5、2、3、4.5、6、9m,核定管殼式換熱器內(nèi)常用流速范圍,管程數(shù),管子數(shù),折流擋板,安裝折流擋板的目的是為了提高管外,國標(biāo)擋板間距:,取殼體內(nèi)徑的20%和25%,固定管板式:100、150、200、300、450、600、700mm,浮頭式:100、150、200、250、300、350、450(或480)、600mm,對圓缺形擋板,弓形缺口的常見高度,管程給熱系數(shù),若,則改變管程數(shù)重新計算或重新估計,物性系數(shù)在定性溫度下求得,殼程給熱系數(shù),若太小,則可減少擋板間距,當(dāng)量直徑de,.壓降校核,管程阻力校核,管程數(shù),管程結(jié)垢校正系數(shù),對三角形排列取1.5,正方形排列取1.4,改變管程數(shù),應(yīng)兼顧傳熱與流體壓降兩方面的損失,必須調(diào)整管程數(shù)目重新計算,殼程阻力損失,可增大擋板間距,折流板數(shù)目,橫過管束中心線的管子數(shù),折流板間距,殼體內(nèi)徑,按殼程流動面積計算所得的殼程流速,管子排列形式對壓降的校正系數(shù),殼程流體摩擦系數(shù),.計算傳熱系數(shù)校核傳熱面積,根據(jù)流體的性質(zhì)選擇適當(dāng)?shù)墓笇訜嶙?否則重新估計,重復(fù)以上計算,冷卻介質(zhì)的選擇是一個經(jīng)濟(jì)上的權(quán)衡問題,按設(shè)備費用和操作費用的最低原則確定冷卻介質(zhì)的最優(yōu)出口溫度,根據(jù)一般經(jīng)驗過程要有一定的推動力,,冷卻介質(zhì)若是工業(yè)用水,含有、等鹽類,其溶解度隨著溫度上升而降低,為了防止鹽類析出,形成垢層,工業(yè)冷卻水出口溫度應(yīng)小于,若根據(jù)、在圖上找不到相應(yīng)的點,表明此種流型無法完成指定換熱任務(wù),應(yīng)改為其他流動方式。若,經(jīng)濟(jì)上不太合理,且操作溫度變化時,可能使急劇下降,影響操作的穩(wěn)定性,應(yīng)改為其他流動方式。,原則:,不潔凈和易結(jié)垢的液體宜在管程,腐蝕性流體宜在管程,壓強高的流體宜在管程,飽和蒸汽宜走殼程,被冷卻的流體宜走殼程,若兩流體溫差較大,對于剛性結(jié)構(gòu)的換熱器,宜將給熱系數(shù)大的流體通入殼程,流量小而粘度大的液體一般以殼程為宜,列管式換熱器內(nèi)常用的流速范圍,不同粘度液體的流速,較大,給熱效果較差管外清洗方便,大,do:換熱管外徑,t:管中心距,當(dāng)量直徑的計算:,l為相鄰兩管的中心距,B為兩塊擋板間距離,D為殼體直徑,總傳熱系數(shù)K的經(jīng)驗值范圍(列管),工藝要求,要求將溫度為的某液態(tài)有機物冷卻至,此有機物的流量為?,F(xiàn)擬用溫度為的冷水進(jìn)行冷卻。要求換熱器管殼兩側(cè)的壓降皆不應(yīng)超過。已知有機物在時物性數(shù)據(jù)如下:,流程,管路布置如圖(參考圖),已知泵進(jìn)口段管長,泵出口段管長。(均不包括局部阻力損失),初選換熱器,選冷凝水出口溫度定性溫度,計算,據(jù)此定性溫度,查表得水的物性數(shù)據(jù),初擬定采用單殼程,偶數(shù)管程的浮頭式換熱器。由圖查得修正系數(shù)。,參照表,初步估計,傳熱面積,由換熱器系列標(biāo)準(zhǔn),初選型換熱器,根據(jù)經(jīng)驗估計傳熱系數(shù),計算傳熱面積,管程流動面積,管內(nèi)冷卻水流速,管程給熱系數(shù),管程給熱系數(shù)計算,殼程給熱系數(shù)計算,殼程中有機物被冷卻,取,,可行,取管壁粗糙度,查圖得管程壓降,管程壓降的校核,取折流擋板間距,因系正方形排列,管束中心線管數(shù),殼程流動面積,因故,殼程壓降校核,管子排列為正方形,斜轉(zhuǎn)安裝,取校正系數(shù),取垢層校正系數(shù)擋板數(shù)殼程壓降,,可行,查表,取,,根據(jù)所選換熱器,傳熱面積校核,符合要求,型換熱器適合,管徑初選,初取水經(jīng)濟(jì)流速,由于87mm不是標(biāo)準(zhǔn)管徑,因此確定經(jīng)計算符合經(jīng)濟(jì)流速范圍故確定,,壓頭,在水槽液面及壓力表2處列柏努利方程,如圖,取,,查圖得=0.025局部阻力:底閥1個標(biāo)準(zhǔn)90彎頭3個球心閥1個,流入換熱器流出換熱器故換熱器壓降,根據(jù)流量qv=32m3/s,He=16.4m,查得IS型離心泵型號:IS-80-65-125或者IS-100-65-250,常見流體的污垢熱阻,由換熱器系列標(biāo)準(zhǔn)選型換熱器,