管壳式换热器的工艺设计.ppt

1、 化工原理课程设计化工原理课程设计 管壳式换热器的工艺设计管壳式换热器的工艺设计设计题目：设计题目：管壳式换热器的工艺设计管壳式换热器的工艺设计指导教师：指导教师：设计时间：设计时间：一、课程设计的目的一、课程设计的目的 课程设计是学生学完基础课程以及工程原理课程以后，进一步学习工程设计的基础知识,培养学生工程设计能力的重要教学环节,也是学生综合运用工程原理和相关先修课程的知识,联系生产实际,完成以单元操作为主的一次工程设计的实践。通过这一环节，使学生掌握单元操作设计的基本程序和方法，熟悉查阅技术资料、国家技术标准，正确选用公式和数据，运用简洁文字和工程语言正确表述设计思想和结果；并在此过程中

2、使学生养成尊重实际问题向实践学习，实事求是的科学态度，逐步树立正确的设计思想、经济观点和严谨、认真的工作作风，提高学生综合运用所学的知识，独立解决实际问题的能力。二、课程设计的基本内容和程序二、课程设计的基本内容和程序工程原理课程设计的基本内容有：1.设计方案简介：对给定或选定的工艺流程、主要设备的型式进行简要的论述。2.主要设备的工艺计算：物料衡算、能量衡算、工艺参数的选定、设备的结构设计和工艺尺寸的设计计算。3.辅助设备的选型：典型辅助设备主要工艺尺寸的计算，设备规格型号的选定。4.工艺流程图：以单线图的形式描绘，标出主体设备与辅助设备的物料方向、物流量、主要测量点。5.主要设备的工艺条件

3、图：图面应包括设备的主要工艺尺寸，技术特性表和接管表。6.编写设计说明书：可按照以下几步进行：(1)课程设计准备工作 有关生产过程的资料；设计所涉及物料的物性参数；在设计中所涉及工艺设计计算的数学模型及计算方法；设备设计的规范及实际参考图等。(2)确定设计方案(3)工艺设计计算(4)结构设计(5)工艺设计说明书 封面：课程设计题目、学生班级及姓名、指导教师、时间。目录 设计任务书 概述与设计方案的简介 设计条件及主要物性参数表 工艺设计计算 辅助设备的计算及选型 设计结果汇总表 设计评述 工艺流程图及设备工艺条件图 参考资料 主要符号说明 以上即为我们在课程设计中所涉及的主要内容。（一）壁式换

4、热器的类型（一）壁式换热器的类型(type)(type)1、夹套换热器夹套换热器 Jacketed type heat exchanger三、换热器简介三、换热器简介（二）、蛇管换热器（二）、蛇管换热器1.沉浸式强化措施：可减少管外空间；容器内加搅拌器。Immersed heat exchanger2.喷淋式 sprinkle heat exchange 优点：结构简单；便于耐腐蚀；管内能耐高压；管外 比沉浸式大。缺点：冷却水喷淋不均匀影响传热效果；只能安装在室外，占地面积大。（三）、（三）、套管换热器套管换热器 double-tube heat exchanger冷流体t1t2热流体T1T2

5、（四）、（四）、管壳式换热器管壳式换热器简介简介1.固定管板式 heat exchanger with expansion compensator特点：结构简单；但壳程检修和清洗困难。2.浮头式 floating head heat exchanger特点：可完全消除热应力,便于清洗和检修,结构复杂3.U型管式 U-bend heat exchanger特点：结构较浮头简单；但管程不易清洗。五、管壳式换热器的选用设计步骤五、管壳式换热器的选用设计步骤1 确定生产方案确定生产方案1.1 选择换热器类型选择换热器类型1.2 流程安排流程安排2 确定物性参数确定物性参数2.1 定性温度定性温度 2.

6、2 定性温度下的物性参数定性温度下的物性参数3 估算传热面积估算传热面积3.1 热负荷热负荷 3.2 平均传热温度（逆流）平均传热温度（逆流）3.3 冷却剂用量冷却剂用量 3.3 估算传热面积估算传热面积 3.3.1 K值的估算值的估算 3.3.2 取实际传热面积为估算值的倍数取实际传热面积为估算值的倍数4 工艺结构尺寸工艺结构尺寸4.1 管径和管内流速管径和管内流速 4.2 管程数和传热管数管程数和传热管数 根据工艺选取 4.2.1 单程传热管数单程传热管数 按单管程计算所需的传热管长度为：注意：若传热管过长，宜采用多管程结构，取传热管长度为则换热器的管程数为4.3 平均传热温差校正及壳程数

7、平均传热温差校正及壳程数 4.4 传热管排列及分程方法传热管排列及分程方法 图1 传热管排列传热管总根数4.4.1 换热器中管子的规格和排列方式换热器中管子的规格和排列方式管子的规格：192mm和252.5mm 管长：1.5m、2.0m、3.0m、6.0m排列方式：正三角形正方形直列正方形错列4.4.2 传热管排列方法传热管排列方法采用组合排列法，即，每程内均按正三角形排列，隔板两侧采用正方形排列，如图1所示取管心距 t=1.25d则 隔板中心到离其最近的一排管中心的距离可按下式计算S=2/t+6各程相邻管的管心距为 2S管束的分程方法及其前后管箱中的隔板设置和介质的流通顺序可查表选取4.5

8、壳体内径壳体内径其中为管板效率4.6 折流板折流板 圆缺形圆盘形折流板数：折流板数：4.7 其它附件其它附件拉杆，封头，缓冲挡板，导流筒，接管4.8 接管接管 管程流体、壳程流体进出口接管4.9 材料选用材料选用列管换热器的材料应根据操作压强、温度及流体的腐蚀性等来选用。六、管壳式换热器的核算步骤六、管壳式换热器的核算步骤1 传热能力核算传热能力核算1.1 壳程流体对流传热系数壳程流体对流传热系数：对圆缺形折流板：用克恩法计算当量直径，由正三角形排列得：壳程流通截面积：壳程流通截面积：1.2 管程对流传热系数管程对流传热系数 1.3 污垢热阻和管壁热阻的选取污垢热阻和管壁热阻的选取1.4 总传

9、热系数总传热系数 1.5 传热面积的裕度传热面积的裕度所需的传热面积 实际传热面积传热面积的裕度为传热面积的裕度为2 壁温的核算壁温的核算目的是看需不需要温度补偿装置。3 换热器内流体的流动阻力换热器内流体的流动阻力 3.1 管程阻力损失管程阻力损失 式中3.2 壳程阻力损失壳程阻力损失当壳程装有弓形折流板时，可用贝尔方法或埃索法计算埃索法计算如下式中其中式中 一般来说，液体流经换热器的压强降为10100kPa,气体的为110kPa。设计时换热器的工艺尺寸应在压强降与传热面积予以权衡，使之既满足工艺要求，又经济合理。至此，换热器工艺设计计算部分结束六、换热器主要结构尺寸和计算结果表六、换热器主要结构尺寸和计算结果表七、设计评述七、设计评述八、参考文献八、参考文献九、重要符号表九、重要符号表十、流程图和设备图十、流程图和设备图 谢谢大家！谢谢大家！