管殼式換熱器工藝設(shè)計(jì)說(shuō)明書

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1、管殼式換熱器工藝設(shè)計(jì)說(shuō)明書1.設(shè)計(jì)方案簡(jiǎn)介1.1工藝流程概述由于循環(huán)冷卻水較易結(jié)垢，為便于水垢清洗，應(yīng)使循環(huán)水走管程，甲苯走殼程。如圖1，苯經(jīng)泵抽上來(lái)，經(jīng)管道從接管A進(jìn)入換熱器殼程；冷卻水則由泵抽上來(lái)經(jīng)管道從接管C進(jìn)入換熱器管程。兩物質(zhì)在換熱器中進(jìn)行交換，苯從80℃被冷卻至55℃之后，由接管B流出；循環(huán)冷卻水則從30℃升至50℃，由接管D流出。圖1工藝流程草圖1.2選擇列管式換熱器的類型16列管式換熱器，又稱管殼式換熱器，是目前化工生產(chǎn)中應(yīng)用最廣泛的傳熱設(shè)備。其主要優(yōu)點(diǎn)是：?jiǎn)挝惑w積所具有的傳熱面積大以及竄熱效果較好；此外，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造的材料范圍廣，操作彈性也較大等。因此在高溫、高壓和

2、大型裝置上多采用列殼式換熱器。如下圖所示。1.2.1列管式換熱器的分類根據(jù)列管式換熱器結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的不同，主要分為以下幾種：⑴固定管板式換熱器固定管板式換熱器，結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，造價(jià)較低。兩管板由管子互相支承，因而在各種列管式換熱器中，其管板最薄。其缺點(diǎn)是管外清洗困難，管殼間有溫差應(yīng)力存在，當(dāng)兩種介質(zhì)溫差較大時(shí)，必須設(shè)置膨脹節(jié)。固定管板式換熱器適用于殼程介質(zhì)清潔，不易結(jié)垢，管程需清洗及溫差不大或溫差雖大但殼程壓力不高的場(chǎng)合。固定板式換熱器⑵浮頭式換熱器16浮頭式換熱器，一端管板式固定的，另一端管板可在殼體內(nèi)移動(dòng)，因而管、殼間不產(chǎn)生溫差應(yīng)力。管束可以抽出，便于清洗。但這類換熱器結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，金屬耗

3、量較大；浮頭處發(fā)生內(nèi)漏時(shí)不便檢查；管束與殼體間隙較大，影響傳熱。浮頭式換熱器適用于管、殼溫差較大及介質(zhì)易結(jié)垢的場(chǎng)合。⑶填料函式換熱器填料函式換熱器，管束一端可以自由膨脹，造價(jià)也比浮頭式換熱器低，檢修、清洗容易，填函處泄漏能及時(shí)發(fā)現(xiàn)。但殼程內(nèi)介質(zhì)有外漏的可能，殼程中不宜處理易揮發(fā)、易燃、易爆、有毒的介質(zhì)。⑷U形管式換熱器U形管式換熱器，只有一個(gè)管板，管程至少為兩程，管束可以抽出清洗，管子可以自由膨脹。其缺點(diǎn)是管內(nèi)不便清洗，管板上布管少，結(jié)垢不緊湊，管外介質(zhì)易短路，影響傳熱效果，內(nèi)層管子損壞后不易更換。U形管式換熱器適用于管、殼壁溫差較大的場(chǎng)合，尤其是管內(nèi)介質(zhì)清潔，不易結(jié)垢的高溫、高壓、腐

4、蝕性較強(qiáng)的場(chǎng)合。161.2.2類型的確定所設(shè)計(jì)的換熱器用于冷卻苯，苯：入口溫度80℃，出口溫度55℃；水：入口溫度30℃，出口溫度43℃；該換熱器的管壁溫和殼體壁溫之差滿足Tm-tm=75-40=35℃﹤50℃，兩流體溫度差不大。加上固定管板式換熱器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)低廉，所以本設(shè)計(jì)選用固定管板式換熱器，且不需考慮熱補(bǔ)償。1.3流動(dòng)路徑的選擇本設(shè)計(jì)為兩流體均不發(fā)生相變的傳熱過(guò)程，因水的對(duì)流傳熱系數(shù)一般較大，且易結(jié)垢，故選擇冷卻水走換熱器的管程，苯走殼程。2.課程設(shè)計(jì)基本思路和步驟1.1課程設(shè)計(jì)準(zhǔn)備工作1.查閱資料，選用公式和搜集數(shù)據(jù)(包括從已發(fā)表的文獻(xiàn)中和從生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)中搜集)的能力；2.樹立

5、既考慮技術(shù)上的先進(jìn)性與可行性，又考慮經(jīng)濟(jì)上的合理性，并注意到操作時(shí)的勞動(dòng)條件和環(huán)境保護(hù)的正確設(shè)計(jì)思想，在這種設(shè)計(jì)思想的指導(dǎo)下去分析和解決實(shí)際問(wèn)題的能力；163.迅速準(zhǔn)確的進(jìn)行工程計(jì)算的能力；4.用簡(jiǎn)潔的文字，清晰的圖表來(lái)表達(dá)自己設(shè)計(jì)思想的能力。1.2課程設(shè)計(jì)書組成部分完整的課程設(shè)計(jì)由說(shuō)明書和圖紙兩部分組成。說(shuō)明書是設(shè)計(jì)的書面總結(jié)，也是后續(xù)設(shè)計(jì)工作的主要依據(jù)，應(yīng)包括以下主要內(nèi)容：1.封面；2.目錄；3.設(shè)計(jì)任務(wù)書；4.設(shè)計(jì)方案簡(jiǎn)介；5.設(shè)計(jì)條件及主要物性參數(shù)表；6.工藝設(shè)計(jì)計(jì)算；7.輔助設(shè)備的計(jì)算及選型；8.設(shè)計(jì)結(jié)果匯總表；9.設(shè)計(jì)評(píng)述及設(shè)計(jì)者對(duì)本設(shè)計(jì)有關(guān)問(wèn)題的討論；10.工藝流程圖及設(shè)

6、備工藝條件圖；11.參考資料。1.3課程設(shè)計(jì)的步驟1.動(dòng)員和布置任務(wù)；2.閱讀指導(dǎo)書和查閱資料3.設(shè)計(jì)計(jì)算,繪圖和編寫說(shuō)明書；16整個(gè)設(shè)計(jì)是由論述、計(jì)算和繪圖三部分組成。論述應(yīng)該條理清晰，觀點(diǎn)明確；計(jì)算要求方法正確，誤差小于設(shè)計(jì)要求，計(jì)算公式和所用數(shù)據(jù)必須注明出處；圖表應(yīng)能簡(jiǎn)要表達(dá)計(jì)算的結(jié)果。3.課程方程設(shè)計(jì)任務(wù)將純苯液體從80℃冷卻到55℃，其流量為20000kg/h。冷卻介質(zhì)采用35℃的循環(huán)水。要求換熱器的管程和殼程壓降不大于10kpa，試設(shè)計(jì)能完成上述任務(wù)的列管式換熱器。4.確定物性設(shè)計(jì)苯的定性溫度：T==67.5°C水的定性溫度：t==39°C分別查得苯和水在定性溫度下的物性數(shù)

7、據(jù)如下表純苯水ρ/kg/m3828.6992.6λW/(m.℃)0.1290.632μ/Pa.s0.352x10-30.67x10-3Cp/kJ/（kg.℃）1.8414.1745.估算傳熱面積5.1傳熱平均溫度差（先按逆流計(jì)算）Δtm=℃165.2計(jì)算熱負(fù)荷（忽略熱損失）Q=qm1cp1(T1-T2)=1.841103(80-55)=2.561055.3冷卻水的用量（忽略熱損失）qm2==5.4初算傳熱面積參照傳熱系數(shù)K的大致范圍，取K=45