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1、一、方案簡(jiǎn)介設(shè)計(jì)任務(wù)是利用冷流體（水）給苯降溫。利用熱傳遞過程屮對(duì)流傳熱原則，制成換熱器，以供生產(chǎn)盂要。下圖（圖1）是工業(yè)生產(chǎn)中用到的列管式換熱器.選擇換熱器時(shí)，要遵循經(jīng)濟(jì)，傳熱效果優(yōu)，方便清洗，符合實(shí)際盂要等原則。換熱器分為兒大類：夾套式換熱器，沉浸式蛇管換熱器，噴淋式換熱器，套管式換熱器，螺旋板式換熱器,板翅式換熱器，熱管式換熱器，列管式換熱器等。不同的換熱器適用于不同的場(chǎng)合。而列管式換熱器在牛產(chǎn)屮被廣泛利用。它的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、堅(jiān)固、制造較容易、處理能力大、適應(yīng)性人、操作彈性較人。尤其在高壓、高溫和人型裝置屮使用更為普遍。所以首選列
2、管式換熱器作為設(shè)計(jì)基礎(chǔ)。二、方案設(shè)計(jì)在生產(chǎn)過程中，需將苯蒸汽從81°C冷卻到40°Co冷卻介質(zhì)采用口來水，入口溫度30°C,出口溫度40°C。試設(shè)計(jì)能完成上述任務(wù)的列管式換熱器。（每年按300天，每天24小時(shí)連續(xù)運(yùn)行）1.確定設(shè)計(jì)方案（1）選擇換熱器的類型兩流體溫度變化情況：熱流體進(jìn)口溫度8TC,出口溫度40°Co冷流體進(jìn)口溫度30°C,出口溫度40°Co從兩流體溫度來看，估計(jì)換熱器的管壁溫度和売體壁溫之差不會(huì)很大，因此初步確定選用固定管板式換熱器。（2）流動(dòng)空間的確定該冷凝器用于苯蒸汽的冷凝，考慮到苯蒸汽對(duì)合金材料基本無腐蝕性，并
3、且熔沸點(diǎn)較低,因此冷卻水走管程，苯走殼程。同時(shí)，在此選擇逆流。2、確定物性數(shù)據(jù)定性溫度：可取流體進(jìn)口溫度的平均值。81+40=60.5°C売程苯的定性溫度為:3Ar2(3)冷卻水用量管程流體的定性溫度為：t=型理=35°C2根據(jù)定性溫度，分別查取殼程和管程流體的有關(guān)物性數(shù)據(jù)。苯在61.25°C下的有關(guān)物性數(shù)據(jù)如下：密度定壓比熱容導(dǎo)熱系數(shù)粘度PO=840kg/m3Cpo=1.9kJ/(kg?°C)Xo=0.132W/(m?°C)no=0.0007Pa?s冷卻水在35°C下的物性數(shù)據(jù):密度定壓比熱容導(dǎo)熱系數(shù)粘度Pi=994.3kg/m3
4、Cpi=4.174kJ/(kg?°C)Xi=0.625W/(m?°C)ui=0.000725Pa?s3.計(jì)算總傳熱系數(shù)(1)熱流量Wh=62.56X78.1^5096.806kg/h=1.416kg/sQ二WhCphAT=1.416X1.9X(81-40)=110.342kJ/s=110.342kW(2)平均傳熱溫差G-&2=理.5-40)-(40-30)?口40-30WccIKAt4.174x101103422.64kg/s=9504.79kg/h(4)計(jì)算傳熱面積求傳熱面積需要先知道K值，根據(jù)資料查得苯和水之間的傳熱系數(shù)在500
5、W/(m2.°C)左右，先取K值為490W/(nf.C)計(jì)算由Q=KAAtm得110342-220x22.12=22.67(m2)4、工藝結(jié)構(gòu)尺寸(1)管徑和管內(nèi)流速選用巾25X2.5傳熱管(碳鋼)，取管內(nèi)流速ui=0.1m/s(2)管程數(shù)和傳熱管數(shù)依據(jù)傳熱管內(nèi)徑和流速確定單程傳熱管數(shù)V/u71A2-d-4'=50根_2.64+840十0.2一3」4三4X0.02?A22.673.14x0.025x50u5.76/7?按單程管計(jì)算，所需的傳熱管長(zhǎng)度為按單程管設(shè)計(jì)，傳熱管過長(zhǎng)，宜采用多管程結(jié)構(gòu)。根據(jù)木設(shè)計(jì)實(shí)際情況，采用非標(biāo)設(shè)計(jì)，現(xiàn)取傳
6、熱管長(zhǎng)l=3m,則該換熱器的管程數(shù)為ML5.76.°。Np二一==1.92/3傳熱管總根數(shù)Nt=50X2=100(2)平均傳熱溫差校正及殼程數(shù)平均傳熱溫差校正系數(shù)82.5-4040-30=4.2582.5-307?-11-PR2-耳1+/?-+12-Pl+/?++1=0.818平均傳熱溫差A(yù)tm=仏-tm=22.46x0.818=18.372°C(3)傳熱管排列和分程方法按正三角形排列,取管心距t=1.25do，則=1.25X25=31.25心32(mm)橫過管束屮心線的管數(shù)Nc=1.17104=11.218(4)殼體內(nèi)徑采用多管
7、程結(jié)構(gòu)，取管板利用率n=0.7,則売體內(nèi)徑為P=1.05t—=1.05x32.；—=409.55mmtlV0.7圓整可取D=450mm(2)折流板采用弓形折流板，取弓形折流板鬪缺高度為殼體內(nèi)徑的25%,則切去的圓缺高度為h=0.25X450=112.5mm,故可取h=120mim取折流板間距B=0.3D,則B=0.3X450=135mm,可取B為150nun。折流板數(shù)Nb二傳熱管長(zhǎng)/折流板間距?1=3000/150-1=19（塊）折流板圓缺面水平裝配。（7）接管殼程流體進(jìn)出口接管：取接管內(nèi)苯流速為u=1..0m/s,則接管內(nèi)徑為u
8、0.0466md_4V4x5096.81/(3600x840)14兀?uV3」4x1.0管程流體進(jìn)出口接管：取接管內(nèi)冷卻水流速u=1.5m/s,則接管內(nèi)徑為d24x9861.79/(3600x994)V3.14x1.5=0.048m三
