化工原理課程設(shè)計(jì)---腐蝕性釜?dú)堃豪鋮s器的設(shè)計(jì)

1、<p>　　化工原理課程設(shè)計(jì)報(bào)告

2、 </p><p>　　( 2011—2012年度第二學(xué)期)</p><p>　　腐蝕性釜?dú)堃豪鋮s器的設(shè)計(jì)</p><p>　　院 系： 環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院</p><p>　　班 級(jí)： </p><p>　　學(xué) 號(hào)： </p&

3、gt;<p>　　學(xué)生姓名： </p><p>　　指導(dǎo)教師： </p><p>　　設(shè)計(jì)周數(shù)： 1

4、 </p><p>　　完成日期： </p><p>　　日期：2012 年 6月 </p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　概述</b></p><p>　　1.1腐蝕性釜?dú)堃豪鋮s器的設(shè)計(jì)任務(wù)

5、書............................................4</p><p>　　1.2換熱器的機(jī)構(gòu)形式..........................................................5</p><p>　　1.3換熱器材質(zhì)的選擇...............................................

6、...........6</p><p>　　1.4管殼式換熱器的優(yōu)點(diǎn)........................................................7</p><p>　　1.5列管式換熱器的機(jī)構(gòu)........................................................8</p><p>　　1

7、.6管殼式換熱器的類型及工作原理..............................................9</p><p>　　2.1確定流體通入空間.........................................................10</p><p>　　2.2計(jì)算熱負(fù)荷.................................

8、..............................11</p><p>　　2.3計(jì)算平均溫差.............................................................11</p><p>　　2.4初選換熱器規(guī)格...........................................................1

9、1</p><p>　　3.1計(jì)算管程傳熱系數(shù).........................................................12</p><p>　　3.2計(jì)算殼程傳熱系數(shù).........................................................13</p><p>　　3.3確定污垢熱阻.

10、............................................................13</p><p>　　3.4總傳熱系數(shù)...............................................................13</p><p>　　4.1計(jì)算管程壓強(qiáng)降.............................

11、..............................15</p><p>　　4.2計(jì)算殼程壓強(qiáng)降...........................................................15</p><p>　　4.3固定管板式換熱器工藝圖...................................................17<

12、/p><p><b>　　概述</b></p><p>　　在不同 溫度的流體間傳熱能的裝置稱為熱交換器。在換熱器中至少要有兩種溫度不同的流體，一種流體溫度較高，放出熱量；另一種流體溫度較低，吸收熱量。隨著我國(guó)工業(yè)的不斷發(fā)展，對(duì)能源的利用，開(kāi)發(fā)和節(jié)約的要求不斷提高，因而對(duì)換熱器的要求也日益加強(qiáng)。</p><p>　　隨著換熱器在工業(yè)生產(chǎn)中的地位和作

13、用不同，換熱器的類型也多種多樣，不同類型的換熱器各有優(yōu)點(diǎn)，性能各異。在換熱器設(shè)計(jì)中，首先應(yīng)根據(jù)工藝要求選擇適用的類型，然后計(jì)算換熱所需傳熱面積，并確定換熱器機(jī)構(gòu)尺寸。</p><p>　　換熱器按用途不同可分為加熱器、冷卻器、冷凝器、蒸發(fā)器、再沸器、深冷器、過(guò)熱器等。換熱器按傳熱方式的不同可分為：混合式、蓄熱式和間壁式。其中間壁式換熱器應(yīng)用最廣泛，按照傳熱面的形式和形狀和機(jī)構(gòu)特點(diǎn)又可分為管殼式換熱器、板面式換熱器

14、和擴(kuò)展表面式換熱器（板翅式、管翅式等），如表2-1所示。</p><p>　　完善的換熱器在設(shè)計(jì)或選型時(shí)應(yīng)滿足以下各項(xiàng)基本要求。</p><p>　?。?）合理地實(shí)現(xiàn)所規(guī)定的工藝條件</p><p>　　傳熱量、流體的熱力學(xué)參數(shù)（溫度、壓力、流量、相態(tài)等）與物理化學(xué)性質(zhì)（密度、粘度、腐蝕性等）是工藝過(guò)程所規(guī)定的條件。設(shè)計(jì)者應(yīng)根據(jù)這些條件進(jìn)行熱力學(xué)和流體力學(xué)的計(jì)算，經(jīng)

15、過(guò)反復(fù)比較，使所設(shè)計(jì)的換熱器具有盡可能小的傳熱面積，在單位時(shí)間內(nèi)傳遞盡可能多的熱量。其具體做法如下。</p><p>　?、僭龃髠鳠嵯禂?shù)? 在綜合考慮流體阻力及不發(fā)生流體誘發(fā)振動(dòng)的前提下，盡量選擇高的流速。 　　②提高平均溫差? 對(duì)于無(wú)相變的流體，盡量采用接近逆流的傳熱方式。因?yàn)檫@樣不僅可提高平均溫差，還有助于減少結(jié)構(gòu)中的溫差應(yīng)力。在允許的條件時(shí)，可提高熱流體的進(jìn)口溫度或降低冷流體的進(jìn)口溫度。 　?、弁咨撇贾?/p>

16、傳熱面? 例如在管殼式換熱器中，采用合適的管間距或排列方式，不僅可以加大單位空間內(nèi)的傳熱面積，還可以改善流體的流動(dòng)特性。錯(cuò)列管束的傳熱方式比并列管束的好。如果換熱器中的一側(cè)有相變，另一側(cè)流體為氣相，可在氣相一側(cè)的傳熱面上加翅片以增大傳熱面積，更有利于熱量的傳遞。 （2）安全可靠 　　換熱器是壓力容器，在進(jìn)行強(qiáng)度、剛度、溫差應(yīng)力以及疲勞壽命計(jì)算時(shí)，應(yīng)遵照我國(guó)《鋼制石油化工壓力容器設(shè)計(jì)規(guī)定》與《鋼制管殼式換熱器設(shè)計(jì)規(guī)定》等有關(guān)規(guī)定與標(biāo)準(zhǔn)

17、。這對(duì)保證設(shè)備的安全可靠起著重要的作用。</p><p>　?。?）有利于安裝、操作與維修 　　直立設(shè)備的安裝費(fèi)往往低于水平或傾斜的設(shè)備。設(shè)備與部件應(yīng)便于運(yùn)輸與裝拆，在廠房移動(dòng)時(shí)不會(huì)受到樓梯、梁、柱的妨礙，根據(jù)需要可添置氣、液排放口，檢查孔與敷設(shè)保溫層。 （4）經(jīng)濟(jì)合理 　　評(píng)價(jià)換熱器的最終指標(biāo)是：在一定的時(shí)間內(nèi)（通常為1年）固定費(fèi)用（設(shè)備的購(gòu)置費(fèi)、安裝費(fèi)等）與操作費(fèi)（動(dòng)力費(fèi)、清洗費(fèi)、維修費(fèi)等）的總和為最小

18、。在設(shè)計(jì)或選型時(shí)，如果有幾種換熱器都能完成生產(chǎn)任務(wù)的需要，這一指標(biāo)尤為重要。 　　動(dòng)力消耗與流速的平方成正比，而流速的提高又有利于傳熱，因此存在一最適宜的流速。 　　傳熱面上垢層的產(chǎn)生和增厚，使傳熱系數(shù)不斷降低，傳熱量隨之而減少，故有必要停止操作進(jìn)行清洗。在清洗時(shí)不僅無(wú)法傳遞熱量，還要支付清洗費(fèi)，這部分費(fèi)用必須從清洗后傳熱條件的改善得到補(bǔ)償，因此存在一最適宜的運(yùn)行周期。 嚴(yán)格地講，如果孤立地僅從換熱器本身來(lái)進(jìn)行經(jīng)濟(jì)核算以確定適宜的

19、操作條件與適宜的尺寸是不夠全面的，應(yīng)以整個(gè)系統(tǒng)中全部設(shè)備為對(duì)象進(jìn)行經(jīng)濟(jì)核算或設(shè)備的優(yōu)化。但要解決這樣的問(wèn)題難度很大，當(dāng)影響換熱器的各項(xiàng)因素改變后對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的效益關(guān)系影響不大時(shí)，按照上述觀點(diǎn)單獨(dú)地對(duì)換熱器進(jìn)行</p><p>　　1.1換熱器設(shè)計(jì)任務(wù)書</p><p><b>　　一、 目的與要求</b></p><p>　　1. 要求學(xué)生能綜合

20、運(yùn)用本課程和前修課程的基本知識(shí)，進(jìn)行融會(huì)貫通的獨(dú)立思考，在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成列管換熱器設(shè)計(jì)任務(wù)。</p><p>　　2. 使學(xué)生了解工程設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容，掌握化工設(shè)計(jì)的主要程序和方法，培養(yǎng)學(xué)生分析和解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力。</p><p>　　3. 熟悉和掌握查閱技術(shù)資料、國(guó)家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，正確地選用公式和數(shù)據(jù)。</p><p><b>　　二、 主要內(nèi)容<

21、;/b></p><p>　　設(shè)計(jì)方案簡(jiǎn)介 對(duì)給定或選定的工藝流程、主要設(shè)備的型式進(jìn)行簡(jiǎn)要的論述。</p><p>　　主要設(shè)備的工藝設(shè)計(jì)計(jì)算 包括工藝參數(shù)的選定、物料衡算、熱量衡算、設(shè)備的工藝尺寸計(jì)算及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。</p><p>　　設(shè)計(jì)任務(wù)及操作條件：</p><p>　　3.1處理能力：2.16×104kg/h 釜

22、殘液</p><p>　　3.2設(shè)備型式：列管換熱器</p><p><b>　　3.3操作條件：</b></p><p>　　3.3.1釜?dú)堃海喝肟跍囟龋?02℃ 出口溫度：40℃</p><p>　　3.3.2冷卻介質(zhì)：井水入口溫度：30℃ 出口溫度：40℃</p><p>　

23、　3.3.3允許壓強(qiáng)降：不大于50kPa</p><p>　　3.3.4釜?dú)堃憾ㄐ詼囟认碌奈镄詤?shù)：密度986kg/m3 粘度5.4×10-4Pa·s </p><p>　　比熱容4.19kJ/kg·℃ 導(dǎo)熱系數(shù)0.662W/m·℃</p><p>　　2.3.5井水定性溫度下的物性參數(shù)：密度994kg/m2

24、粘度7.28×10-4Pa·s</p><p>　　比熱容4.174kJ/kg·℃ 導(dǎo)熱系數(shù)0.662W/ m·℃</p><p>　　主體設(shè)備工藝條件圖 。</p><p><b>　　三、 進(jìn)度計(jì)劃</b></p><p><b>　　四、 設(shè)計(jì)成果要求</

25、b></p><p><b>　　1. 標(biāo)題頁(yè)；</b></p><p><b>　　設(shè)計(jì)任務(wù)書；</b></p><p><b>　　目錄；</b></p><p><b>　　設(shè)計(jì)方案簡(jiǎn)介；</b></p><p>　　工

26、藝計(jì)算及主體設(shè)備設(shè)計(jì)； </p><p>　　輔助設(shè)備的計(jì)算及選型；</p><p><b>　　設(shè)計(jì)結(jié)果一覽表；</b></p><p><b>　　對(duì)本設(shè)計(jì)的評(píng)述；</b></p><p>　　主體設(shè)備的工藝條件圖；</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)。<

27、;/b></p><p><b>　　五、 考核方式</b></p><p>　　根據(jù)課程設(shè)計(jì)報(bào)告評(píng)定成績(jī)。</p><p>　　1.2、換熱器的結(jié)構(gòu)形式</p><p><b>　　1.管殼式換熱器</b></p><p>　　管殼式換熱器又稱列管式換熱器，是一種通用

28、的標(biāo)準(zhǔn)換熱設(shè)備，它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，堅(jiān)固耐用，造價(jià)低廉，用材廣泛，清洗方便，適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用最為廣泛。管殼式換熱器根據(jù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分為以下幾種：</p><p><b>　　固定管板式換熱器</b></p><p>　　固定管板式換熱器兩端的管板與殼體連在一起，這類換熱器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉，但管外清洗困難，宜處理兩流體溫差小于50℃且殼方流體較清潔及不易結(jié)垢的物料。<

29、;/p><p>　　帶有膨脹節(jié)的固定管板式換熱器，其膨脹節(jié)的彈性變形可減小溫差應(yīng)力，這種補(bǔ)償方法適用于兩流體溫差小于70℃且殼方流體壓強(qiáng)不高于600Kpa的情況。</p><p><b>　　浮頭式換熱器</b></p><p>　　浮頭式換熱器的管板有一個(gè)不與外殼連接，該端被稱為浮頭，管束連同浮頭可以自由伸縮，而與外殼的膨脹無(wú)關(guān)。浮頭式換熱器的管

30、束可以拉出，便于清洗和檢修，適用于兩流體溫差較大的各種物料的換熱，應(yīng)用極為普遍，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價(jià)高。</p><p><b>　　填料涵式換熱器</b></p><p>　　填料涵式換熱器管束一端可以自由膨脹，與浮頭式換熱器相比，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)低，但殼程流體有外漏的可能性，因此殼程不能處理易燃，易爆的流體。</p><p><b>　

31、　2.蛇管式換熱器</b></p><p>　　蛇管式換熱器是管式換熱器中結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單，操作最方便的一種換熱設(shè)備，通常按照換熱方式不同，將蛇管式換熱器分為沉浸式和噴淋式兩類。</p><p><b>　　3.套管式換熱器</b></p><p>　　套管式換熱器是由兩種不同直徑的直管套在一起組成同心套管，其內(nèi)管用U型時(shí)管順次連接，外管

32、與外管互相連接而成，其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，能耐高壓，傳熱面積可根據(jù)需要增減，適當(dāng)?shù)剡x擇管內(nèi)、外徑，可使流體的流速增大，兩種流體呈逆流流動(dòng)，有利于傳熱。此換熱器適用于高溫，高壓及小流量流體間的換熱。</p><p>　　1.3、換熱器材質(zhì)的選擇</p><p>　　在進(jìn)行換熱器設(shè)計(jì)時(shí)，換熱器各種零、部件的材料，應(yīng)根據(jù)設(shè)備的操作壓力、操作溫度。流體的腐蝕性能以及對(duì)材料的制造工藝性能等的要求來(lái)選取。

33、當(dāng)然，最后還要考慮材料的經(jīng)濟(jì)合理性。一般為了滿足設(shè)備的操作壓力和操作溫度，即從設(shè)備的強(qiáng)度或剛度的角度來(lái)考慮，是比較容易達(dá)到的，但材料的耐腐蝕性能，有時(shí)往往成為一個(gè)復(fù)雜的問(wèn)題。在這方面考慮不周，選材不妥，不僅會(huì)影響換熱器的使用壽命，而且也大大提高設(shè)備的成本。至于材料的制造工藝性能，是與換熱器的具體結(jié)構(gòu)有著密切關(guān)系。 一般換熱器常用的材料，有碳鋼和不銹鋼。 （1）碳鋼 價(jià)格低，強(qiáng)度較高，對(duì)堿性介質(zhì)的化學(xué)腐蝕比較穩(wěn)定，很容易被酸

34、腐蝕，在無(wú)耐腐蝕性要求的環(huán)境中應(yīng)用是合理的。如一般換熱器用的普通無(wú)縫鋼管，其常用的材料為10號(hào)和20號(hào)碳鋼。 （2）不銹鋼 奧氏體系不銹鋼以1Crl8Ni9Ti為代表，它是標(biāo)準(zhǔn)的18-8奧氏體不銹鋼，有穩(wěn)定的奧氏體組織，具有良好的耐腐蝕性和冷加工性能。</p><p>　　正三角形排列結(jié)構(gòu)緊湊；正方形排列便于機(jī)械清洗；同心圓排列用于小殼徑換熱器，外圓管布管均勻，結(jié)構(gòu)更為緊湊。我國(guó)換熱器系列中，固定管板

35、式多采用正三角形排列；浮頭式則以正方形錯(cuò)列排列居多，也有正三角形排列。 （2）管板 管板的作用是將受熱管束連接在一起，并將管程和殼程的流體分隔開(kāi)來(lái)。 管板與管子的連接可脹接或焊接。脹接法是利用脹管器將管子擴(kuò)脹，產(chǎn)生顯著的塑性變形，靠管子與管板間的擠壓力達(dá)到密封緊固的目的。脹接法一般用在管子為碳素鋼，管板為碳素鋼或低合金鋼，設(shè)計(jì)壓力不超過(guò)4 MPa，設(shè)計(jì)溫度不超過(guò)</p><p><b>　

36、　350℃的場(chǎng)合。</b></p><p>　?。?）封頭和管箱 封頭和管箱位于殼體兩端，其作用是控制及分配管程流體。</p><p>　　①封頭 當(dāng)殼體直徑較小時(shí)常采用封頭。接管和封頭可用法蘭或螺紋連接，封頭與殼體之間用螺紋連接，以便卸下封頭，檢查和清洗管子。 ②管箱 換熱器管內(nèi)流體進(jìn)出口的空間稱為管箱,殼徑較大的換熱器大多采用管箱結(jié)構(gòu)。由于清洗、檢修管子時(shí)

37、需拆下管箱，因此管箱結(jié)構(gòu)應(yīng)便于裝拆。</p><p>　?、鄯殖谈舭?當(dāng)需要的換熱面很大時(shí)，可采用多管程換熱器。對(duì)于多管程換熱器，在管箱內(nèi)應(yīng)設(shè)分程隔板，將管束分為順次串接的若干組，各組管子數(shù)目大致相等。這樣可提高介質(zhì)流速，增強(qiáng)傳熱。管程多者可達(dá)16程，常用的有2、4、6程。在布置時(shí)應(yīng)盡量使管程流體與殼程流體成逆流布置，以增強(qiáng)傳熱，同時(shí)應(yīng)嚴(yán)防分程隔板的泄漏，以防止流體的短路。</p><p>

38、;　　1.4、管板式換熱器的優(yōu)點(diǎn)(1) 換熱效率高,熱損失小        在最好的工況條件下, 換熱系數(shù)可以達(dá)到6000W/ m2K, 在一般的工況條件下, 換熱系數(shù)也可以在3000～4000 W/ m2K左右,是管殼式換熱器的3～5倍。設(shè)備本身不存在旁路,所有通過(guò)設(shè)備的流體都能在板

39、片波紋的作用下形成湍流,進(jìn)行充分的換熱。完成同一項(xiàng)換熱過(guò)程, 板式換熱器的換熱面積僅為管殼式的1/ 3～1/ 4。(2) 占地面積小重量輕     除設(shè)備本身體積外, 不需要預(yù)留額外的檢修和安裝空間。換熱所用板片的厚度僅為0. 6～0. 8mm。同樣的換熱效果, 板式換熱器比管殼式換熱器的占地面積和重量要

40、少五分之四。(3) 污垢系數(shù)低        流體在板片間劇烈翻騰形成湍流, 優(yōu)秀的板片設(shè)計(jì)避免了死區(qū)的存在, 使得雜質(zhì)不易在通道中沉積堵塞,保證了良好的換熱效果。(4) 檢修、清洗方便    換熱板片通過(guò)夾緊螺柱的夾緊力組裝在一起,當(dāng)檢修、清洗時(shí), 僅需松開(kāi)夾

41、緊螺柱即可卸下板片進(jìn)行沖刷清洗。(5) 產(chǎn)品適用面廣     設(shè)備最高耐溫可達(dá)180 ℃, 耐壓2. 0MPa , 特別適應(yīng)各種工藝</p><p>　　1.5、列管式換熱器的結(jié)構(gòu)</p><p>　　介質(zhì)流經(jīng)傳熱管內(nèi)的通道部分稱為管程。 （1）換熱管布置和排列間距 常用換熱

42、管規(guī)格有ф19×2 mm、ф25×2 mm(1Crl8Ni9Ti)、ф25×2.5 mm(碳鋼10)。小直徑的管子可以承受更大的壓力，而且管壁較薄；同時(shí)，對(duì)于相同的殼徑，可排列較多的管子，因此單位體積的傳熱面積更大，單位傳熱面積的金屬耗量更少。換熱管管板上的排列方式有正方形直列、正方形錯(cuò)列、三角形直列、三角形錯(cuò)列和同心圓排列。</p><p>　?。ˋ） （B）（C）<

43、;/p><p>　?。―） （E）</p><p>　　圖 1-4 換熱管在管板上的排列方式(A) 正方形直列     （B）正方形錯(cuò)列    (C) 三角形直列</p><p>　　（D）三角形錯(cuò)列  （E）同心圓排列 </p><p>

44、　　正三角形排列結(jié)構(gòu)緊湊；正方形排列便于機(jī)械清洗；同心圓排列用于小殼徑換熱器，外圓管布管均勻，結(jié)構(gòu)更為緊湊。我國(guó)換熱器系列中，固定管板式多采用正三角形排列；浮頭式則以正方形錯(cuò)列排列居多，也有正三角形排列。 （2）管板 管板的作用是將受熱管束連接在一起，并將管程和殼程的流體分隔開(kāi)來(lái)。 管板與管子的連接可脹接或焊接。脹接法是利用脹管器將管子擴(kuò)脹，產(chǎn)生顯著的塑性變形，靠管子與管板間的擠壓力達(dá)到密封緊固的目的。脹接法一般用在管子為

45、碳素鋼，管板為碳素鋼或低合金鋼，設(shè)計(jì)壓力不超過(guò)4 MPa，設(shè)計(jì)溫度不超過(guò)350℃的場(chǎng)合。 </p><p>　?。?）封頭和管箱 封頭和管箱位于殼體兩端，其作用是控制及分配管程流體。</p><p>　?、俜忸^ 當(dāng)殼體直徑較小時(shí)常采用封頭。接管和封頭可用法蘭或螺紋連接，封頭與殼體之間用螺紋連接，以便卸下封頭，檢查和清洗管子。 ②管箱 換熱器管內(nèi)流體進(jìn)出口的空間稱為管箱,殼

46、徑較大的換熱器大多采用管箱結(jié)構(gòu)。由于清洗、檢修管子時(shí)需拆下管箱，因此管箱結(jié)構(gòu)應(yīng)便于裝拆。</p><p>　?、鄯殖谈舭?當(dāng)需要的換熱面很大時(shí)，可采用多管程換熱器。對(duì)于多管程換熱器，在管箱內(nèi)應(yīng)設(shè)分程隔板，將管束分為順次串接的若干組，各組管子數(shù)目大致相等。這樣可提高介質(zhì)流速，增強(qiáng)傳熱。管程多者可達(dá)16程，常用的有2、4、6程。在布置時(shí)應(yīng)盡量使管程流體與殼程流體成逆流布置，以增強(qiáng)傳熱，同時(shí)應(yīng)嚴(yán)防分程隔板的泄漏，以防止

47、流體的短路。</p><p>　　1.6、管板式換熱器的類型及工作原理</p><p>　　板式換熱器按照組裝方式可以分為可拆式、焊接式、釬焊式等形式;按照換熱板片的波紋可以分為人字波、平直波、球形波等形式; 按照密封墊可以分為粘結(jié)式和搭扣式。各種形式進(jìn)行組合可以滿足不同的工況需求,在使用中更有針對(duì)性。比如同樣是人字形波紋的板片還因采用粘結(jié)式還是搭扣式密封墊而有所不同, 

48、;采用搭扣式密封墊可以有效的避免膠水中可能含有的氯離子對(duì)板片的腐蝕, 并且設(shè)備拆裝更加方便。又如焊接式板式換熱器的耐溫耐壓明顯好于可拆式板式換熱器, 可以達(dá)到250 ℃、2. 5MPa 。因此同樣是板式換熱器, 因其形式的多樣性,可以應(yīng)用于較為廣泛的領(lǐng)域,在大多數(shù)熱交換工藝過(guò)程都可以使用。 雖然板式換熱器有多種形式, 但其工作原理大致相同。板式換熱器主要是通過(guò)

49、外力將換熱板片夾緊組裝在一起, 介質(zhì)通過(guò)換熱板片上的通孔在板片表面進(jìn)行流動(dòng), 在板片波紋的作用下形成激烈的湍流, 猶如用筷子攪動(dòng)杯中的熱水, 加大了換熱的面積。冷熱介質(zhì)分別在換熱板片的兩側(cè)流動(dòng),湍流形成的大量換熱面與板片接觸, 通過(guò)板片來(lái)進(jìn)行充分的熱傳遞,達(dá)到最終的換熱效果。冷熱介質(zhì)的隔離主要通過(guò)密封墊的分割, 或者通過(guò)大量的焊縫來(lái)保證, 在換熱板</p>

50、<p>　　2.計(jì)算并初選換熱器規(guī)格</p><p><b>　　釜?dú)堃旱亩ㄐ詼囟龋?lt;/b></p><p>　　℃     密度          ρ0＝986kg/m3</p><p>　　定壓比熱容&#

51、160;   Cp0＝2.20kJ/kg℃ 熱導(dǎo)率        λ0＝0.662W/m℃ 粘度          μ0＝5.4mPa﹒s 水的定性溫度：</p><p>　　密度 

52、60;        ρi＝994kg/m3  定壓比熱容    Cpi＝4.174kJ/kg℃ 熱導(dǎo)率        λi＝0.626W/ m℃ 粘度      

53、;   μi＝7.28m Pa﹒s</p><p>　　2.1、確定流體通入的空間。</p><p>　　因釜?dú)堃簽楦g性介質(zhì)，適于走管內(nèi)，將冷卻水通入殼程空間。冷卻介質(zhì)為井水，取入口溫度為30℃，出口溫度為40℃.</p><p><b>　　釜?dú)堃旱亩ㄐ詼囟龋?lt;/b></p><p><

54、;b>　　水的定性溫度：</b></p><p>　　兩流體溫差： T – t = 71 – 35 = 36 ℃</p><p>　　由于兩流體溫差不大于50℃，故選用固定管板式列管換熱器。</p><p>　　計(jì)算熱負(fù)荷Q.按管內(nèi)釜?dú)堃河?jì)算，即 </p><p>　　若忽略換熱器的熱損失，冷卻水的用量可由

55、熱平衡求得，即</p><p>　　2.3、計(jì)算平均溫差，并確定殼程數(shù)。</p><p><b>　　逆流溫差 </b></p><p><b>　　式中：℃ ,℃</b></p><p><b>　　求得℃</b></p><p><b>

56、　　R=</b></p><p><b>　　P=</b></p><p>　　查圖2-13(a)得平均傳熱溫差校正系數(shù)為0.82，則</p><p><b>　　℃</b></p><p>　　又因平均傳熱溫差校正系數(shù) .故可選用單殼程的列管換熱器。</p><p&

57、gt;　　初選換熱器規(guī)格。根據(jù)管內(nèi)為有機(jī)的液體，管外為水，值范圍為280—850 W/(m2℃)</p><p>　　初選 W/(m2℃)</p><p>　　故初選固定板式換熱器G-600-100-222-4，其規(guī)格尺寸如下:</p><p>　　殼徑D 600 mm </p><p>　　公稱面積S100 m

58、2 </p><p>　　管程數(shù)Np 4</p><p>　　管數(shù)n 222 </p><p>　　管長(zhǎng)L 6 m</p><p>　　管子直徑 Φ25×2.0 mm(不銹鋼管)</p><

59、p>　　管子排列方法 正三角形</p><p><b>　　換熱器實(shí)際傳熱面積</b></p><p>　　S0=n∏d0(l-0.1) = 222×3.14×0.025×5.9=102.8m2</p><p>　　換熱器要求的總傳熱系數(shù)為</p><p><

60、b>　　W/(m2℃)</b></p><p><b>　　3、核算總傳熱系數(shù)</b></p><p>　　3.1、核算管程傳熱系數(shù)，因?yàn)?lt;/p><p><b>　　管程流通面積 </b></p><p><b>　　管內(nèi)流速 </b></p&g

61、t;<p><b>　　所以 </b></p><p>　　3.2、計(jì)算殼程對(duì)流傳熱系數(shù)</p><p>　　換熱器中心附近管排中流體截面積為：</p><p>　　—折流擋板間距，取300mm</p><p>　　—管中心距，對(duì)Φ25×2.0 mm，t=32mm.</p>&l

62、t;p><b>　　因?yàn)?所以</b></p><p><b>　　由正三角形排列，得</b></p><p><b>　　de= ==</b></p><p><b>　　=</b></p><p>　　因?yàn)樵诜秶鷥?nèi)，故可用下式計(jì)算</p&g

63、t;<p><b>　　= = </b></p><p>　　由于液體被加熱，取=，所以</p><p><b>　　W/(m2℃)</b></p><p>　　3.3、確定污垢熱阻。</p><p>　　m2℃/W.(有機(jī)液體)</p><p>　　m2℃/

64、W. （井水）</p><p><b>　　3.4、總傳熱系數(shù)</b></p><p><b>　　=</b></p><p>　　因釜?dú)堃咕哂懈g性，管子材料選用不銹鋼。取其導(dǎo)熱系數(shù)λw=W/(m2℃)</p><p><b>　　所以</b></p><

65、;p><b>　　=</b></p><p><b>　　==</b></p><p>　　選用該換熱器時(shí)，要求過(guò)程總傳熱系數(shù)為648 W/(m2℃)，在傳熱任務(wù)所規(guī)定的條件下。計(jì)算出 W/(m2℃),所選擇的換熱器安全系數(shù)為：</p><p><b>　?。?％.</b></p>

66、<p>　　故選擇的換熱器是符合要求的。</p><p><b>　　計(jì)算壓強(qiáng)降。</b></p><p>　　4.1、計(jì)算管程壓強(qiáng)降。</p><p><b>　　=（）</b></p><p>　　前已算出:， (湍流)。</p><p>　　取不銹鋼管壁粗糙

67、度為0.1mm,</p><p>　　則，由摩擦系數(shù)圖查得。所以</p><p><b>　　==Pa</b></p><p><b>　　Pa</b></p><p>　　對(duì)于Φ25×2.0 mm的管子。</p><p>　　所以 Pa<50KPa</

68、p><p>　　4.2、計(jì)算殼程壓強(qiáng)降。</p><p><b>　　其中</b></p><p>　　管子為正三角形排列，取</p><p><b>　　折流板間距</b></p><p><b>　　折流板數(shù)</b></p><p&g

69、t;<b>　　m2</b></p><p><b>　　>500 </b></p><p><b>　　所以Pa</b></p><p>　　以上計(jì)算可知，該換熱器管程與殼程的壓強(qiáng)降均滿足題設(shè)要求，故所選換熱器合適。</p><p>　　固定管板式條件工藝圖</p

70、><p><b>　　結(jié)束語(yǔ)</b></p><p>　　化工原理課程設(shè)計(jì)是培養(yǎng)個(gè)人綜合運(yùn)用本門課程及有關(guān)選修課程的基本知識(shí)去解決某一設(shè)計(jì)任務(wù)的一次訓(xùn)練，也起著培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立工作能力的重要作用。</p><p>　　在換熱器的設(shè)計(jì)過(guò)程中,我感覺(jué)我的理論運(yùn)用于實(shí)際的能力得到了提升，主要有以下幾點(diǎn)： </p><p>　　(1)掌

71、握了查閱資料，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；</p><p>　　(2)樹(shù)立了既考慮技術(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；</p><p>　　(3)培養(yǎng)了迅速準(zhǔn)確的進(jìn)行工程計(jì)算的能力；</p><p>　　(4)學(xué)會(huì)了用

72、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。</p><p>　　從設(shè)計(jì)結(jié)果可看出，若要保持總傳熱系數(shù)，溫度越大、換熱管數(shù)越多，折流板數(shù)越多、殼徑越大，這主要是因?yàn)楦獨(dú)堃旱某隹跍囟仍龈?，總的傳熱溫差下降，所以換熱面積要增大，才能保證Q和K.因此，換熱器尺寸增大，金屬材料消耗量相應(yīng)增大.通過(guò)這個(gè)設(shè)計(jì)，我們可以知道，為提高傳熱效率，降低經(jīng)濟(jì)投入，設(shè)計(jì)參數(shù)的選擇十分重要.</p><p>&