化工原理課程設(shè)計--非標(biāo)準(zhǔn)系列管殼式氣體冷卻器的設(shè)計

1、<p><b>　　化工原理課程設(shè)計</b></p><p>　　作 者： </p><p>　　學(xué) 號： </p><p>　　學(xué) 院： 化學(xué)與生物工程學(xué)院 </p><p>　　專 業(yè)： 應(yīng)用化學(xué) </p><p>　　題 目：

2、非標(biāo)準(zhǔn)系列管殼式氣體冷卻器的設(shè)計 </p><p>　　指導(dǎo)者： </p><p>　　化工原理課程設(shè)計任務(wù)書</p><p>　　一、設(shè)計題目：非標(biāo)準(zhǔn)系列管殼式氣體冷卻器的設(shè)計 </p><p><b>　　二、設(shè)計條件</b></p><p>　　1.生產(chǎn)能力：混合氣體流量為6

3、000/h，混合氣的相對分子質(zhì)量為17.</p><p>　　2.混合氣進(jìn)口溫度為144.5℃，出口溫度為57℃，冷卻水入口溫度30℃，出口溫度36℃。</p><p>　　3．已知混合氣及冷卻水在定性溫度下的物性數(shù)據(jù)：</p><p>　　4.兩流體均無相變。</p><p><b>　　三、設(shè)計步驟及要求</b>&l

4、t;/p><p><b>　　1.確定設(shè)計方案</b></p><p>　?。?）選擇列管式換熱器的類型</p><p>　　（2）選擇冷卻劑的類型和進(jìn)出口溫度</p><p>　?。?）查閱介質(zhì)的物性參數(shù)</p><p>　?。?）選擇冷熱流體流動的空間及流速</p><p>

5、;　　2.初步估算換熱器的傳熱面積</p><p><b>　　3.初選換熱器規(guī)格</b></p><p><b>　　4.校核</b></p><p>　?。?）核算換熱器的傳熱面積，要求設(shè)計裕度不小于10%，不大于20%。</p><p>　?。?）核算管程和殼程的流體阻力損失。</p&g

6、t;<p>　　如果不符合上述要求重新進(jìn)行以上計算</p><p>　　5.附屬結(jié)構(gòu)如封頭、管箱、分程隔板、緩沖板、拉桿和定距管、人孔或手孔、法蘭、補(bǔ)強(qiáng)圈等的選型</p><p><b>　　四、設(shè)計成果</b></p><p>　　1.設(shè)計說明書（A4紙）</p><p>　?。?）內(nèi)容包括封面、任務(wù)書、

7、目錄、正文、參考文獻(xiàn)、附錄</p><p>　?。?）格式必須嚴(yán)格按照蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計的格式打印。</p><p>　　2.換熱器工藝條件圖（2號圖紙）（手繪）</p><p><b>　　五、時間安排</b></p><p>　?。?）第19周～第20周，于7月17號下午3點本人親自到指定地點交設(shè)計成果.</

8、p><p><b>　　六、設(shè)計考核</b></p><p>　?。?）設(shè)計是否獨(dú)立完成；</p><p>　?。?）設(shè)計說明書的編寫是否規(guī)范</p><p>　?。?）工藝計算與圖紙正確與否以及是否符合規(guī)范</p><p><b>　?。?）答辯</b></p>

9、<p><b>　　七、參考資料</b></p><p>　　1.《化工原理課程設(shè)計》 賈紹義 柴誠敬 天津科學(xué)技術(shù)出版社</p><p>　　2.《換熱器設(shè)計手冊》 化學(xué)工業(yè)出版社</p><p>　　3.《化工原理》 夏清 天津科學(xué)技術(shù)出版社</p><p><b>　　目錄</

10、b></p><p><b>　　1.摘要1</b></p><p><b>　　2.文獻(xiàn)綜述2</b></p><p>　　2.1熱量傳遞的概念與意義2</p><p>　　2.1.1熱量傳遞的概念2</p><p>　　2.1.2. 化學(xué)工業(yè)與熱傳遞的關(guān)系

11、2</p><p>　　2.1.3.傳熱的基本方式2</p><p>　　2.2換熱器簡介3</p><p>　　2.2.1固定管板式換熱器3</p><p>　　2.2.2浮頭式換熱器3</p><p>　　2.2.3 U形管式換熱器4</p><p>　　2.3 列管式換熱器設(shè)計一

12、般要求5</p><p>　　2.4 流體流徑的選擇6</p><p>　　2.5管殼式換熱器6</p><p>　　2.5.1工作原理6</p><p>　　2.5.2主要技術(shù)特性7</p><p><b>　　3.工藝計算8</b></p><p>　　3.

13、1 確定設(shè)計方案8</p><p>　　3.1.1確定流體的定性溫度8</p><p>　　3.1.2選擇列管式換熱器的形式8</p><p>　　3.1.3確定流體在換熱器中的流動途徑8</p><p><b>　　3.2設(shè)計參數(shù)8</b></p><p>　　3.3計算總傳熱系數(shù)8

14、</p><p>　　3.3.1.熱流量9</p><p>　　3.3.2冷卻水用量9</p><p>　　3.3.3計算傳熱面積9</p><p>　　3.3.4工藝結(jié)構(gòu)尺寸9</p><p>　　3.3.5傳熱計算10</p><p>　　3.3.6換熱器內(nèi)流體的流動阻力12&l

15、t;/p><p>　　4.換熱器主要結(jié)構(gòu)尺寸和計算結(jié)果15</p><p><b>　　5.參考文獻(xiàn)16</b></p><p><b>　　6.附錄17</b></p><p>　　6.1英文字母17</p><p>　　6.2 希臘字母17</p>&

16、lt;p><b>　　6.3下標(biāo)17</b></p><p><b>　　1.摘要</b></p><p>　　熱量傳遞不僅是化工、能源、宇航、冶金、機(jī)械、石油、動力、食品、國防等各工業(yè)部門重要的單元操作之一，它還在農(nóng)業(yè)、環(huán)境保護(hù)等其他部門中廣泛涉及。作為該單元操作的設(shè)備——換熱器在化工、煉油裝置中所占的比例，在建設(shè)費(fèi)用方面達(dá)20%-50

17、%之多。因此，無論從能源的利用，還是從工廠的效益來看，合理地選擇和設(shè)計換熱器，都具有重要的意義。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，對能源利用，開發(fā)和節(jié)約的要求不斷提高，因而對換熱器的要求也日益增強(qiáng)，換熱器的設(shè)計、制造、結(jié)構(gòu)改進(jìn)及傳熱機(jī)理等方面的研究也日益活躍。</p><p>　　在諸多類型的換熱器中以間壁式的應(yīng)用最為普遍。此類換熱器中，以管殼式應(yīng)用最廣。本設(shè)計的任務(wù)就是完成一個滿足生產(chǎn)要求的管殼式換熱器的設(shè)計或選型。</p

18、><p>　　管殼式換熱器設(shè)計或選型的核心是計算換熱器的傳熱面積，進(jìn)而確定換熱器的其他尺寸或選擇換熱器的型號。由總傳熱速率方程可知，要計算換熱器的傳熱面積，得確定總傳熱系數(shù)和平均溫度差。由于總傳熱系數(shù)與換熱器的類型、尺寸、流體流道等諸多因素有關(guān)，而平均溫度差與兩流體的流向、輔助物料終溫的選擇等有關(guān)，因此管殼式換熱器設(shè)計或選型需考慮許多問題，通過多次試算和比較才能設(shè)計出適宜的換熱器。</p><p&

19、gt;　　換熱器的工藝設(shè)計計算有兩種類型，即設(shè)計計算和校核計算，包括計算換熱面積和造型兩方面。設(shè)計計算的目的是根據(jù)給定的工作條件及熱負(fù)荷，選擇一種適當(dāng)?shù)膿Q熱器類型，確定所需的換熱面積，進(jìn)而確定換熱器的具體尺寸。校核計算的目的則是對已有的換熱器校核它是否滿足預(yù)定要求，這是屬于換熱器性能計算問題。無論是設(shè)計計算還是校核計算，所需的數(shù)據(jù)包括結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)、工藝數(shù)據(jù)和物性數(shù)據(jù)三大類。其中結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)的選擇在換熱器設(shè)計中最為重要。對于列管式換熱器的設(shè)計包括

20、殼體形式、管程數(shù)、管子類型、管長、管子排列形式、折流板形式、冷熱流體流動通道等方面的選擇。工藝數(shù)據(jù)包括冷熱流體的流量、進(jìn)出口溫度、進(jìn)口壓力、允許壓力降及污垢系數(shù)。物性數(shù)據(jù)包括冷熱流體在進(jìn)出口溫度或定性溫度下的的密度、比熱容、粘度、導(dǎo)熱系數(shù)等。</p><p>　　本設(shè)計針對乙醇冷凝的問題選擇一個滿足工藝要求的標(biāo)準(zhǔn)系列換熱器。通過對蘭州地區(qū)水資源情況、常年氣溫情況、水價、水質(zhì)等綜合考慮，最后確定冷卻水的用量、進(jìn)出口

21、溫差等。并根據(jù)工藝過程所規(guī)定的條件，如傳熱量、流體的熱力學(xué)參數(shù)以及在該參數(shù)下的物性進(jìn)行熱力學(xué)和流體力學(xué)計算，然后進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)系列換熱器的選型及校核。</p><p><b>　　2.文獻(xiàn)綜述</b></p><p>　　2.1熱量傳遞的概念與意義 </p><

22、p>　　2.1.1熱量傳遞的概念</p><p>　　熱量傳遞是指由于溫度差引起的能量轉(zhuǎn)移，簡稱傳熱。由熱力學(xué)第二定律可知，在自然界中凡是有溫差存在時，熱就必然從高溫處傳遞到低溫處，因此傳熱是自然界和工程技術(shù)領(lǐng)域中極普遍的一種傳遞現(xiàn)象。</p><p>　　2.1.2. 化學(xué)工業(yè)與熱傳遞的關(guān)系</p><p>　　化學(xué)工業(yè)與傳熱的關(guān)系密切。這是因為化工生產(chǎn)中的

23、很多過程和單元操作，多需要進(jìn)行加熱和冷卻，例如：化學(xué)反應(yīng)通常要在一定的溫度進(jìn)行，為了達(dá)到并保持一定溫度，就需要向反應(yīng)器輸入或輸出熱量；又如在蒸發(fā)、蒸餾、干燥等單元操作中，都要向這些設(shè)備輸入或輸出熱量。此外，化工設(shè)備的保溫，生產(chǎn)過程中熱能的合理利用以及廢熱的回收利用等都涉及到傳熱的問題，由此可見；傳熱過程普遍的存在于化工生產(chǎn)中，且具有極其重要的作用?？傊瑹o論是在能源，宇航，化工，動力，冶金，機(jī)械，建筑等工業(yè)部門，還是在農(nóng)業(yè)，環(huán)境等部門中

24、都涉及到許多有關(guān)傳熱的問題。</p><p>　　應(yīng)予指出，熱力學(xué)和傳熱學(xué)既有區(qū)別又有聯(lián)系。熱力學(xué)不研究引起傳熱的機(jī)理和傳熱的快慢，它僅研究物質(zhì)的平衡狀態(tài)，確定系統(tǒng)由一個平衡狀態(tài)變成另一個平衡狀態(tài)所需的總能量；而傳熱學(xué)研究能量的傳遞速率，因此可以認(rèn)為傳熱學(xué)士熱力學(xué)的擴(kuò)展。</p><p>　　2.1.3.傳熱的基本方式</p><p>　　根據(jù)載熱介質(zhì)的不同，熱傳遞

25、有三種基本方式：</p><p>　?。?）熱傳導(dǎo)（又稱導(dǎo)熱） 物體各部分之間不發(fā)生相對位移，僅借分子、原子和自由電子等微觀粒子的熱運(yùn)動而引起的熱量傳遞稱為熱傳導(dǎo)。熱傳導(dǎo)的條件是系統(tǒng)兩部分之間存在溫度差。</p><p>　?。?）熱對流（簡稱對流） 流體各部分之間發(fā)生相對位移所引起的熱傳遞過程稱為熱對流。熱對流僅發(fā)生在流體中，產(chǎn)生原因有二：一是因流體中各處溫度不同而引起密度的差別，使

26、流體質(zhì)點產(chǎn)生相對位移的自然對流；二是因泵或攪拌等外力所致的質(zhì)點強(qiáng)制運(yùn)動的強(qiáng)制對流。此外，流體流過固體表面時發(fā)生的對流和熱傳導(dǎo)聯(lián)合作用的傳熱過程，即是熱由流體傳到固體表面（或反之）的過程，通常稱為對流傳熱。</p><p>　?。?）熱輻射 因熱的原因而產(chǎn)生的電磁波在空間的傳遞稱為熱輻射。熱輻射的特點是：不僅有能量的傳遞，而且還有能量的轉(zhuǎn)移。</p><p><b>　　2.2換

27、熱器簡介</b></p><p>　　換熱器就是用于存在溫度差的流體間的熱交換設(shè)備，換熱器中至少有兩種流體，溫度較高則放出熱量，反之則吸收熱量。換熱器依據(jù)傳熱原理和實現(xiàn)熱交換的方法一般分為間壁式、混合式、蓄熱式三類。其中間壁式換熱器應(yīng)用最廣。它又可分為管式換熱器、板式換熱器、翅片式換熱器、熱管換熱器等。其中以管式（包括蛇管式、套管式、管殼式等）換熱器應(yīng)用最普遍。列管式和板式，各有優(yōu)點，列管式是一種傳統(tǒng)

28、的換熱器，廣泛應(yīng)用于化工、石油、能源等設(shè)備;板式則以其高效、緊湊的特點大量應(yīng)用于工業(yè)當(dāng)中。</p><p>　　2.2.1固定管板式換熱器</p><p>　　一般適用于殼體與管束間的溫度差低于50℃，殼程壓力小于6kgf/cm2的情況。這種換熱器具有結(jié)構(gòu)比較簡單、造價低廉的優(yōu)點；但其缺點是因管束不能抽出而使殼程清洗困難，因此要求殼程的流體應(yīng)是較清潔且不易結(jié)垢的物料。固定管板式換熱器的兩端

29、和殼體連為一體，管子則固定于管板上，它的結(jié)構(gòu)簡單；在相同的殼體直徑內(nèi)，排管較多，比較緊湊；由于這種結(jié)構(gòu)使殼側(cè)清洗困難，所以殼程宜用于不易結(jié)垢和清潔的流體。當(dāng)管束和殼體之間的溫差太大而產(chǎn)生不同的熱膨脹時，常會使管子與管板的接口脫開，從而發(fā)生介質(zhì)的泄露。為此常在外殼上焊一膨脹節(jié)，但它僅能減小而不能完全消除由于溫差而產(chǎn)生的熱應(yīng)力，且在多程換熱器中，這種方法不能照顧到管子的相對移動。由此可見，這種換熱器比較適合用于溫差不大或溫差較大但殼程壓力不

30、高的場合。</p><p>　　2.2.2浮頭式換熱器</p><p>　　其優(yōu)點是，當(dāng)殼體與管束因溫度不同而引起熱膨脹時，管束連同浮頭就可在殼體內(nèi)自由伸縮，而與殼體無關(guān)，從而解決熱補(bǔ)償問題。另外，由于固定端的管板是以法蘭與殼體相連接的，因此管束可以從殼體中抽出，便于清洗和檢修，所以浮頭式換熱器應(yīng)用較為普遍，其缺點是結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，金屬消耗量多，造價較高。</p><p&

31、gt;　　2.2.3 U形管式換熱器</p><p>　　這種型式換熱器結(jié)構(gòu)較簡單，重量輕，適用于高溫和高壓的情況。其主要缺點是管程清洗比較困難，且因管子有一定彎曲半徑，管板利用率較低，管程不易清洗，因此管程流體必須清潔。列管式換熱器的設(shè)計資料較完善，已有系列化標(biāo)準(zhǔn)。目前我國列管式換熱器的設(shè)計、制造、檢驗、驗收按“鋼制管殼式（即列管式）換熱器”（GB151）標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。列管式換熱器的設(shè)計和分析包括熱力設(shè)計、流動設(shè)計

32、、結(jié)構(gòu)設(shè)計以及強(qiáng)度設(shè)計。其中以熱力設(shè)計最為重要。不僅在設(shè)計一臺新的換熱器時需要進(jìn)行熱力設(shè)計，而且對于已生產(chǎn)出來的，甚至已投產(chǎn)使用的換熱器在檢驗它是否滿足使用要求時，均需進(jìn)行這方面的工作。</p><p>　　列管式換熱器的工藝設(shè)計主要包括以下內(nèi)容：</p><p>　　（1）根據(jù)換熱任務(wù)和有關(guān)要求確定設(shè)計方案；</p><p>　　（2）初步確定換熱器的結(jié)構(gòu)和尺寸；

33、</p><p>　　（3）核算換熱器的傳熱面積和流動阻力；</p><p>　?。?）確定換熱器的工藝結(jié)構(gòu)。</p><p>　　表1——換熱器結(jié)構(gòu)分類</p><p>　　2.3 列管式換熱器設(shè)計一般要求</p><p>　　列管式換熱器的設(shè)計資料較完善，已有系列化標(biāo)準(zhǔn)。目前我國列管式換熱器的設(shè)計、制造、檢驗、驗收

34、按“鋼制管殼式（即列管式）換熱器”（GB151）標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。</p><p>　　列管式換熱器的設(shè)計和分析包括熱力設(shè)計、流動設(shè)計、結(jié)構(gòu)設(shè)計以及強(qiáng)度設(shè)計。其中以熱力設(shè)計最為重要。不僅在設(shè)計一臺新的換熱器時需要進(jìn)行熱力設(shè)計，而且對于已生產(chǎn)出來的，甚至已投產(chǎn)使用的換熱器在檢驗它是否滿足使用要求時，均需進(jìn)行這方面的工作。</p><p>　　2.4 流體流徑的選擇</p><p&

35、gt;　　哪一種流體流經(jīng)換熱器的管程，哪一種流體流經(jīng)殼程，可以根據(jù)以下方法選擇（固定管板式換熱器）</p><p>　　1、不潔凈和易結(jié)垢的流體易走管內(nèi)，以便于清洗管子。</p><p>　　2、腐蝕性的流體易走管內(nèi)，以免殼體和管子同時受腐蝕，而且管子也便于清洗和檢修。</p><p>　　3、壓強(qiáng)高的流體易走管內(nèi)，以免殼體受壓。</p><p&

36、gt;　　4、飽和蒸汽易走管間，以便于及時排除冷凝液，且蒸汽較潔凈，冷凝傳熱系數(shù)與流速關(guān)系不大。</p><p>　　5、可利用外殼向外散熱的作用，以增強(qiáng)冷卻效果。</p><p>　　6、需要提高流速以增大其對流傳熱系數(shù)的流體易走管內(nèi)，因管程流通面積常小于殼程，且可采用多管程以增大流速。</p><p>　　7、粘度大的液體或流量較小的流體，易走管內(nèi)，因流體在有折

37、流擋板的殼程流動時，由于流速和流向的不斷改變，在低Re下即可達(dá)到湍流，以提高對流傳熱系數(shù)。</p><p>　　在選擇流體流徑時，上述各點常不能同時兼顧，應(yīng)視具體情況抓住主要矛盾。</p><p><b>　　2.5管殼式換熱器</b></p><p>　　管殼式換熱器是目前應(yīng)用最為廣泛的一種換熱器。它包括:固定管板式換熱器、U 型管殼式換熱器

38、、帶膨脹節(jié)式換熱器、浮頭式換熱器、分段式換熱器、套管式換熱器等。管殼式換熱器由管箱、殼體、管束等主要元件構(gòu)成。管束是管殼式換熱器的核心，其中換熱管作為導(dǎo)熱元件，決定換熱器的熱力性能。另一個對換熱器熱力性能有較大影響的基本元件是折流板（或折流桿）。管箱和殼體主要決定管殼式換熱器的承壓能力及操作運(yùn)行的安全可靠性。</p><p><b>　　2.5.1工作原理</b></p>&l

39、t;p>　　管殼式換熱器和螺旋板式換熱器、板式換熱器一樣屬于間壁式換熱器，其換熱管內(nèi)構(gòu)成的流體通道稱為管程，換熱管外構(gòu)成的流體通道稱為殼程。管程和殼程分別通過兩不同溫度的流體時，溫度較高的流體通過換熱管壁將熱量傳遞給溫度較低的流體，溫度較高的流體被冷卻，溫度較低的流體被加熱，進(jìn)而實現(xiàn)兩流體換熱工藝目的。</p><p>　　2.5.2主要技術(shù)特性</p><p>　　一般管殼式換熱器

40、與其它類型的換熱器比較有以下主要技術(shù)特性：</p><p>　　1、耐高溫高壓，堅固可靠耐用；</p><p>　　2、制造應(yīng)用歷史悠久，制造工藝及操作維檢技術(shù)成熟；</p><p>　　3、選材廣泛，適用范圍大。</p><p>　　2.5.3管板式換熱器的優(yōu)點(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6

41、000W/ 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,所有通過設(shè)備的流體都能在板片波紋的作用下形成湍流,進(jìn)行充分的換熱。完成同一項換熱過程, 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

42、換熱器比管殼式換熱器的占地面積和重量要少五分之四。(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 換熱板片通過夾緊螺柱的夾緊力組裝在一起,當(dāng)檢修、清洗時, 僅需松開夾緊螺柱即可卸下板片進(jìn)行沖刷清洗。 (5) 產(chǎn)品適用面

43、廣 </p><p>　　設(shè)備最高耐溫可達(dá)180 ℃, 耐壓2. 0MPa , 特別適應(yīng)各種工藝過程中的加熱、冷卻、熱回收、冷凝以及單元設(shè)備食品消毒等方面, 在低品位熱能回收方面, 具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益。各類材料的換熱板片也可適應(yīng)工況對腐蝕性的要求.當(dāng)然板式換熱器也存在一定的缺點, 比如工作壓力和工作溫度不是很高, 限制了其在較為復(fù)雜工況中的使用。同時由于板片通道較小,也不適宜用于雜質(zhì)較多,顆粒較大的介質(zhì)。&

44、lt;/p><p><b>　　3.工藝計算</b></p><p>　　3.1 確定設(shè)計方案</p><p>　　3.1.1確定流體的定性溫度</p><p>　　冷卻劑為自來水，取入口溫度為30℃，出口溫度為36℃.</p><p>　　混合氣：入口溫度為144.5℃（g），出口溫度為57℃（g）

45、.</p><p>　　水的定性溫度：tm=（30+36）/2=33℃.</p><p>　　混合氣的定性溫度：Tm=（144.5+57）/2=100.75℃.</p><p>　　兩流體的溫度差：Tm - tm=100.75-33=67.75℃.</p><p>　　3.1.2選擇列管式換熱器的形式</p><p>

46、　　兩流體的溫差較大，故選用板管式換熱器.</p><p>　　3.1.3確定流體在換熱器中的流動途徑</p><p>　　由于氣體的壓強(qiáng)高，則混合氣走管程，冷卻水走殼程。.</p><p><b>　　3.2設(shè)計參數(shù)</b></p><p><b>　　確定物性參數(shù)</b></p>

47、<p>　　混合氣的定性溫度：T=(57+144.5)/2=100.75 ℃     密度          ρi＝0.925kg/m3 定壓比熱容    Cpi＝1.9kJ/kg℃ 熱導(dǎo)率     

48、   λi＝0.058W/m℃ 粘度          μi＝0.0155mPa﹒s 水的定性溫度：t=(36+30)/2=33℃ 密度          ρo＝994.7kg/m3  定壓比熱容

49、60;   Cpo＝4.174kJ/kg℃ 熱導(dǎo)率        λo＝0.622W/ m℃ 粘度         μi＝0.757m Pa﹒s</p><p>　　3.3計算總傳熱系數(shù)</p><p>

50、<b>　　3.3.1.熱流量</b></p><p>　　Q=WhCp h(T1-T2)=6000×0.925×1.9×(144.5-57) kJ/h=256302.1W</p><p><b>　　平均傳熱溫差</b></p><p>　　△tm1=(△t1-△t2)/㏑(△t1/△t2)

51、=(108.5-27)/㏑(108.5/27)</p><p>　　式中：△t1 =T1-t2=108.5℃ ,△t2 =T2-t1=27℃</p><p>　　求得△tm=58.59℃</p><p>　　3.3.2冷卻水用量</p><p>　　W0=Q/△t Cp o＝36842.66(kg/h)</p><p>

52、;　　平均傳熱溫差校正系數(shù)</p><p>　　按單殼程，奇數(shù)管程結(jié)構(gòu)，溫差校正系數(shù)查有關(guān)圖表，可得</p><p>　　ψ△t=0.0.98</p><p><b>　　平均傳熱溫差</b></p><p>　　△tm=ψ△t △tm1=0.98×58.59=57.42℃</p><p&g

53、t;　　3.3.3計算傳熱面積</p><p>　　求傳熱面積需要先知道K值，根據(jù)資料查得混合氣和水之間的傳熱系數(shù)取K值為125W/(㎡.℃)計算</p><p>　　由Q=KS`△tm 得</p><p>　　設(shè)實際的面積S=1.2 S,=42m2</p><p>　　3.3.4工藝結(jié)構(gòu)尺寸</p><p>　　在決

54、定管數(shù)和管長時，首先要選定管內(nèi)流速ui，按書中表6-1冷卻水走管程的流速為5—30m/s，取流速為ui=27m/s，設(shè)所需單管程數(shù)為ns，選用¢ 25mmX2.5mm傳熱管（碳鋼）的內(nèi)徑為0.020m，從管內(nèi)體積流量</p><p><b>　　計算求得：</b></p><p><b>　　管長</b></p><

55、p><b>　　則取3m</b></p><p><b>　　管程</b></p><p>　　所以 此換熱器是的總管數(shù)</p><p>　　管子采用正三角形排列，相鄰兩管中心距</p><p>　　t =1.25 d0 =0.03125m,</p><p>　　橫過管

56、束中心線的管數(shù)</p><p>　　b, =1.2×d0=0.03m</p><p><b>　　殼體內(nèi)徑D </b></p><p><b>　　折流板間距 </b></p><p>　　B=0.5D = 265mm</p><p><b>　　折流板數(shù)

57、 </b></p><p>　　NB =3÷0.25-1=11（塊）</p><p>　　殼程流體進(jìn)出口接管，取u=1.0m/s</p><p><b>　　3.3.5傳熱計算</b></p><p>　?。?）管程給熱系數(shù)。</p><p><b>　　普蘭特準(zhǔn)數(shù)

58、</b></p><p>　　（2）殼程傳熱系數(shù)，</p><p>　　流體通過管間的最大截面積</p><p>　　A=BD(1-d0/h)=0.265×0.53×0.2=0.026m2</p><p><b>　　流體的流速</b></p><p>　　u0=V

59、0/A0=0.0103÷0.026=0.4m/s</p><p><b>　　水利半徑</b></p><p><b>　　雷諾準(zhǔn)數(shù)</b></p><p><b>　　普蘭特準(zhǔn)數(shù)</b></p><p>　　粘度校正 ()≈1.05</p><p

60、><b>　　即 </b></p><p>　　取Rsi=1.8×10-4 W/(㎡.℃); </p><p>　　Rs0=3.4×10-4W/(㎡.℃)</p><p><b>　　總傳熱系數(shù)K＇</b></p><p><b>　　K＇=</b&g

61、t;</p><p>　　=152W/(㎡.℃)</p><p>　　在1.15到1.25之間，滿足要求。</p><p><b>　　傳熱面積S</b></p><p>　　該換熱器的實際傳熱面積Sp</p><p>　　Sp=πd0L(n-nc)=3.14×0.0265×(

62、3-0.06)×(197-16)=41.8m2</p><p>　　與換熱器列出的面積S=29.5㎡比較，有29.40%的裕度。</p><p>　　3.3.6換熱器內(nèi)流體的流動阻力</p><p><b>　?。?）管程流動阻力</b></p><p><b>　　管程流通面積</b>&

63、lt;/p><p><b>　　管程流體流速</b></p><p>　　由Re=32094.5 傳熱管相對粗糙度，</p><p><b>　　查莫狄圖得摩擦系數(shù)</b></p><p><b>　　,</b></p><p><b>　　結(jié)構(gòu)校

64、正因數(shù)：</b></p><p><b>　　管程流動阻力</b></p><p>　　上式中：，Np=1,1.4，， </p><p><b>　　所以</b></p><p><b>　　滿足要求</b></p><p><b&g

65、t;　?。?）殼程流動阻力</b></p><p>　　取折流板間距B=0.265m</p><p><b>　　計算截面積 </b></p><p><b>　　流體流速</b></p><p><b>　　雷諾準(zhǔn)數(shù)</b></p><p>

66、;<b>　　Re0＞500</b></p><p><b>　　摩擦系數(shù) </b></p><p><b>　　殼程阻力損失 </b></p><p><b>　　流經(jīng)管束的阻力</b></p><p>　　，NB =11,u0=0.32m/s F=

67、0.5</p><p><b>　　故，</b></p><p>　　流體流經(jīng)折流板口的阻力</p><p>　　上式中：B=0.265m,D=0.53m</p><p><b>　　故，</b></p><p><b>　　總阻力損失</b></

68、p><p>　　總的阻力損失大于5245Pa小于設(shè)計壓力30KPa，壓力降合適。</p><p>　　4.換熱器主要結(jié)構(gòu)尺寸和計算結(jié)果</p><p><b>　　5.參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 賈紹義,柴誠敬主編.化工原理課程設(shè)計[M].天津:天津大學(xué)出版社,2002:47—51．</p>

69、<p>　　[2] 柴誠敬主編.化工原理（第二版）[M].北京：高等教育出版社，2005:209—271.</p><p>　　[3] 申迎華,郝曉剛主編.化工原理課程設(shè)計[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2009:86—89.</p><p>　　[4] 劉光啟,馬連湘,劉杰主編.化學(xué)化工物性數(shù)據(jù)手冊:有機(jī)卷［M］.北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2002:599－ 600．</p&g

70、t;<p>　　[5] 周濤主編.化工原理.北京：科學(xué)出版社，2010.6.</p><p><b>　　6.附錄</b></p><p><b>　　6.1英文字母</b></p><p>　　——污垢熱阻 </p><p>　　——平均傳熱溫差

71、 </p><p>　　W——質(zhì)量流量 </p><p>　　——定壓比熱容 (KJ/Kg·℃)</p><p>　　T——熱流體溫度 </p><p>　　t——冷流體溫度 </p><p>　　

72、P , R——因數(shù) </p><p>　　S ——傳熱面積 </p><p>　　Q——傳熱速率 W</p><p>　　A——傳熱面積 </p><p><b>　　n——管數(shù)</b></p><p>

73、<b>　　——結(jié)構(gòu)校正系數(shù)</b></p><p>　　——?dú)こ虊簭?qiáng)降的結(jié)垢校正系數(shù)</p><p>　　F——管子排列方法對壓強(qiáng)降的校正系數(shù)</p><p><b>　　——串聯(lián)的殼程數(shù)</b></p><p><b>　　N——程數(shù)</b></p><

74、p>　　d——管徑 m</p><p>　　——體積流量 </p><p>　　u——流速 </p><p>　　——傳熱系數(shù) </p><p><b>　　F——校正系數(shù)</b&

75、gt;</p><p>　　B——擋板間距 m</p><p>　　h——折流板圓缺高度 m</p><p>　　K——總傳熱系數(shù) (W/m2·K)</p><p>　　L——長度 m</p><

76、;p>　　P——壓強(qiáng) Pa</p><p>　　——當(dāng)量長度 m</p><p>　　D——換熱器內(nèi)徑 mm</p><p><b>　　Re——雷諾準(zhǔn)數(shù)</b></p><p><b>　　Pr——普

77、朗特準(zhǔn)數(shù)</b></p><p><b>　　6.2 希臘字母</b></p><p>　　——對流傳熱系數(shù) (W/m2·K)</p><p>　　——導(dǎo)熱系數(shù) (W/m2·K)</p><p>　　——粘度 P

78、a·s </p><p>　　——密度 </p><p><b>　　6.3下標(biāo)</b></p><p><b>　　——熱流體</b></p><p><b>　　——冷流體</b></p><p><