化工原理課程設(shè)計--120萬噸冷卻器的工藝設(shè)計

1、<p>　　化工原理課程設(shè)計題目</p><p>　　120萬噸冷卻器的工藝設(shè)計</p><p><b>　　換熱器的設(shè)計</b></p><p>　　學 院：化學化工學院</p><p>　　專 業(yè)：化學工程與工藝</p><p><b>　　姓 名： &l

2、t;/b></p><p><b>　　學 號： </b></p><p><b>　　指導教師： </b></p><p>　　日 期：2013年10月21日</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　列管換熱器

3、是化學、石油化學及石油煉制工業(yè)中以及其他一些行業(yè)中廣泛使用的熱量交換設(shè)備，它不僅可以單獨作為加熱器、冷卻器等使用，而且是一些化工單元操作的重要附屬設(shè)備。</p><p>　　由于工業(yè)生產(chǎn)中所用華北熱氣的目的和要求各不同，換熱設(shè)備的類型也多種多樣。按換熱設(shè)備的傳熱方式劃分主要有直接接觸式、蓄熱式和間壁式三類。雖然直接接觸式和蓄熱式換熱設(shè)備具有結(jié)構(gòu)簡單、制造容易等特點，但由于在換熱過程中有高溫流體和低溫流體相互混合或

4、部分混合，實在其作用上受到限制。而間壁式換熱器的特點則是冷熱流體被固體壁面隔開，不相混和，因此工業(yè)上所用換熱設(shè)備以間壁式換熱器居多。 </p><p>　　列管式換熱器在化工生產(chǎn)中主要作為加熱（冷卻）器、蒸發(fā)器再沸器和冷凝器使用。在這些不同的傳熱工程中，有些為無相變化傳熱，有些是有相變化傳熱，的傳熱機理，則就遵循不同的流體力學和傳熱規(guī)律，因此在設(shè)計上就存在著一些差別。</p><p>&l

5、t;b>　　關(guān)鍵詞： </b></p><p>　　實際化工生產(chǎn)過程中換熱設(shè)備的作用；</p><p>　　換熱設(shè)備的分類和各自的優(yōu)缺點；</p><p>　　最常用和最常見的換熱器；</p><p>　　進行換熱器設(shè)計的重要意義；</p><p><b>　　目錄</b><

6、;/p><p><b>　　1概述</b></p><p>　　1.1.換熱器的應(yīng)用- 3-</p><p>　　1.2換熱器的常見類型- 3 -</p><p>　　1.3新型的換熱器- 6-</p><p>　　2工藝計算及結(jié)構(gòu)設(shè)計</p><p>　　2.1設(shè)計任務(wù)

7、及設(shè)計條件- 8-</p><p>　　2.2設(shè)計方案的確定- 8-</p><p>　　2.2.1換熱器類型的選擇- 8-</p><p>　　2.2.2流程安排- 8 -</p><p>　　2.3確定物性數(shù)據(jù)- 9 -</p><p>　　2.4估算傳熱面積- 10 -</p><

8、p>　　2.4.1熱流量- 10 -</p><p>　　2.4.2平均傳熱溫差- 10 -</p><p>　　2.4.3.傳熱面積- 12 -</p><p>　　2.4.4.冷卻水用量- 12 -</p><p>　　2.5換熱器的選擇- 12 -</p><p>　　2.5.1管徑和管內(nèi)流體流速

9、- 12 -</p><p>　　2.5.2殼程流體流速的選擇- 12 -</p><p>　　2.5.3管長及管程數(shù)- 12 -</p><p>　　2.5.4標準換熱器的選擇- 13 -</p><p>　　2.5.5主要參數(shù)的核算- 13 -</p><p>　　2.6結(jié)構(gòu)設(shè)計- 14 -</p

10、><p>　　2.6.1殼體- 14 -</p><p>　　2.6.2管箱封頭- 15 -</p><p>　　2.6.3接管- 16 -</p><p>　　2.6.4管箱分程隔板- 17 -</p><p>　　2.6.5折流板- 17 -</p><p>　　2.6.6其他附件-

11、 18-</p><p>　　2.7換熱器核算- 18-</p><p>　　2.7.1傳熱面積核算- 18 -</p><p>　　2.7.2壁溫計算-19-</p><p>　　2.7.3．換熱器內(nèi)流體的流動阻力- 20-</p><p><b>　　3結(jié)論</b></p>

12、<p>　　4設(shè)計過程的評述和有關(guān)問題的討論</p><p><b>　　換熱器的設(shè)計</b></p><p><b>　　1 概述</b></p><p>　　1.1.換熱器的應(yīng)用</p><p>　　換熱器是化學、石油化學及石油冶煉工業(yè)中以及其他一些行業(yè)中廣泛使用的熱量交換設(shè)備，它

13、不僅可以單獨作為加熱器、冷卻器等使用，而且是一些化工單元操作的重要附屬設(shè)備，通常在化工的建設(shè)中換熱器投資比例為11%，在煉油廠中高達40%。</p><p>　　按用途它可分為加熱器、冷卻器、冷凝器、蒸發(fā)器和再沸器等。根據(jù)冷、熱流體熱量交換的原理和方式可分為三大類：混合式、蓄熱式、間壁式。</p><p>　　間壁式換熱器又稱表面式換熱器或間接式換熱器。在這類換熱器中，冷、熱流體被固體壁面

14、隔開，互不接觸，熱量從熱流體穿過壁面?zhèn)鹘o冷流體。該類換熱器適用于冷、熱流體不允許直接接觸的場合。間壁式換熱器的應(yīng)用廣泛，形式繁多。將在后面做重點介紹。</p><p>　　直接接觸式換熱器又稱混合式換熱器。在此類換熱器中，冷、熱流體相互接觸，相互混合傳遞熱量。該類換熱器結(jié)構(gòu)簡單，傳熱效率高，適用于冷、熱流體允許直接接觸和混合的場合。常見的設(shè)備有涼水塔、洗滌塔、文氏管及噴射冷凝器等。</p><

15、p>　　蓄熱式換熱器又稱回流式換熱器或蓄熱器。此類換熱器是借助于熱容量較大的固體蓄熱體，將熱量由熱流體傳給冷流體。當蓄熱體與熱流體接觸時，從熱流體處接受熱量，蓄熱體溫度升高后，再與冷流體接觸，將熱量傳給冷流體，蓄熱體溫度下降，從而達到換熱的目的。此類換熱器結(jié)構(gòu)簡單，可耐高溫，常用于高溫氣體熱量的回收或冷卻。其缺點是設(shè)備的體積龐大，且不能完全避免兩種流體的混合。</p><p>　　工業(yè)上最常見的換熱器是間壁

16、式換熱器。根據(jù)結(jié)構(gòu)特點，間壁式換熱器可以分為管殼式換熱器和緊湊式換熱器。</p><p>　　緊湊式換熱器主要包括螺旋板式換熱器、板式換熱器等。</p><p>　　管殼式換熱器包括了廣泛使用的列管式換熱器以及夾套式、套管式、蛇管式等類型的換熱器。其中，列管式換熱器被作為一種傳統(tǒng)的標準換熱設(shè)備，在許多工業(yè)部門被大量采用。列管式換熱器的特點是結(jié)構(gòu)牢固，能承受高溫高壓，換熱表面清洗方便，制造工

17、藝成熟，選材范圍廣泛，適應(yīng)性強及處理能力大等。這使得它在各種換熱設(shè)備的競相發(fā)展中得以繼續(xù)存在下來。</p><p>　　使用最為廣泛的列管式換熱器把管子按一定方式固定在管板上，而管板則安裝在殼體內(nèi)。因此，這種換熱器也稱為管殼式換熱器。常見的列管換熱器主要有固定管板式、帶膨脹節(jié)的固定管板式、浮頭式和U形管式等幾種類型。</p><p>　　1.2換熱器的常見類型</p><

18、;p>　　根據(jù)列管式換熱器的結(jié)構(gòu)特點，主要分為以下四種。以下根據(jù)本次的設(shè)計要求，介紹幾種常見的列管式換熱器。</p><p><b>　　傳熱器的結(jié)構(gòu)分類 </b></p><p>　　1.2.1． 固定管板式換熱器</p><p>　　這類換熱器如圖1-1所示。固定管辦事?lián)Q熱器的兩端和殼體連為一體，管子則固定于管板上，它的結(jié)余構(gòu)簡單；在

19、相同的殼體直徑內(nèi)，排管最多，比較緊湊；由于這種結(jié)構(gòu)式殼測清洗困難，所以殼程宜用于不易結(jié)垢和清潔的流體。當管束和殼體之間的溫差太大而產(chǎn)生不同的熱膨脹時，用使用管子于管板的接口脫開，從而發(fā)生介質(zhì)的泄漏。</p><p>　　1.2.2.U型管換熱器</p><p>　　U型管換熱器結(jié)構(gòu)特點是只有一塊管板，換熱管為U型，管子的兩端固定在同一塊管板上，其管程至少為兩程。管束可以自由伸縮，當殼體與U

20、型環(huán)熱管由溫差時，不會產(chǎn)生溫差應(yīng)力。U型管式換熱器的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，只有一塊管板，密封面少，運行可靠；管束可以抽出，管間清洗方便。其缺點是管內(nèi)清洗困難；喲由于管子需要一定的彎曲半徑，故管板的利用率較低；管束最內(nèi)程管間距大，殼程易短路；內(nèi)程管子壞了不能更換，因而報廢率較高。此外，其造價比管定管板式高10%左右。</p><p>　　1.2.3. 浮頭式換熱器</p><p>　　浮頭式換熱

21、器的結(jié)構(gòu)如下圖1-3所示。其結(jié)構(gòu)特點是兩端管板之一不與外科固定連接，可在殼體內(nèi)沿軸向自由伸縮，該端稱為浮頭。浮頭式換熱器的優(yōu)點是黨環(huán)熱管與殼體間有溫差存在，殼體或環(huán)熱管膨脹時，互不約束，不會產(chǎn)生溫差應(yīng)力；管束可以從殼體內(nèi)抽搐，便與管內(nèi)管間的清洗。其缺點是結(jié)構(gòu)較復雜，用材量大，造價高；浮頭蓋與浮動管板間若密封不嚴，易發(fā)生泄漏，造成兩種介質(zhì)的混合。</p><p>　　1.2.4.填料函式換熱器</p>

22、<p>　　填料函式換熱器的結(jié)構(gòu)如圖1-4所示。其特點是管板只有一端與殼體固定連接，另一端采用填料函密封。管束可以自由伸縮，不會產(chǎn)生因殼壁與管壁溫差而引起的溫差應(yīng)力。填料函式換熱器的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)較浮頭式換熱器簡單，制造方便，耗材少，造價也比浮頭式的低；管束可以從殼體內(nèi)抽出，管內(nèi)管間均能進行清洗，維修方便。其缺點是填料函乃嚴不高，殼程介質(zhì)可能通過填料函外樓，對于易燃、易爆、有度和貴重的介質(zhì)不適用。</p><

23、p><b>　　1.3新型的換熱器</b></p><p><b>　　螺旋折流板換熱器</b></p><p><b>　　麻花扁管換熱器</b></p><p>　　麻花扁管的制造包括“壓扁”和“熱扭”兩個工序。由于管子結(jié)構(gòu)獨特是管程和殼程同時處于螺旋流運動，促進了湍流。該換熱器的傳熱系數(shù)叫

24、現(xiàn)有換熱器提高40%，而壓力降幾乎相等。</p><p>　　特點：改進了傳熱，減少了污垢，真正逆流，無振動，節(jié)省空間，無折流元件，降低了成本。</p><p>　　Hitan繞絲花環(huán)換熱器</p><p>　　該型換熱器是英國Cal Gavin Ltd公司開發(fā)的一種新產(chǎn)品,采用一種稱之為Hitan matrix elements的絲狀花內(nèi)插物,可使流體在低速

25、下產(chǎn)生徑向位移和螺旋流相疊加的三維復雜流動,可提高誘發(fā)湍流和增強沿溫度梯度方向上的流體擾動,能在不增加阻力的條件下大大提高傳熱系數(shù)。</p><p>　　內(nèi)插件不僅可以促進管內(nèi)流體形成湍流,同時可以擴大傳熱面積,提高傳熱效率。</p><p>　　目前,管內(nèi)內(nèi)插物主要是利用各種金屬的條、帶、片和絲等繞制或扭曲成螺旋形,如麻花鐵、螺旋線、螺旋帶及螺旋片等,或沖成帶有缺口的插入帶。</

26、p><p>　　氣動噴涂翅片管換熱器</p><p>　　俄羅斯提出了一種先進方法，即氣動噴涂法，來提高翅片化表面的性能。其實質(zhì)是采用高速的冷的或稍微加溫的含微粒的流體給翅片表面噴鍍粉末粒子。</p><p>　　通常在實踐中翅片底面的接觸阻力是限制管子加裝翅片的因素之一。</p><p>　　采用在翅片表面噴涂AC-鋁,并添加了24A白色電爐氧

27、化鋁的試驗，將試驗所得數(shù)據(jù)加以整理,便可評估翅片底面的接觸阻力。得出的結(jié)論是:氣動噴涂翅片的底面的接觸阻力對效率無實質(zhì)性影響。氣動噴涂法不但可用于成型,還可用來將按普通方法制造的翅片固定在熱換器管子的表面上,也可用來對普通翅片的底面進行補充加固?？梢灶A計,氣動噴涂法在緊湊高效的換熱器生產(chǎn)中將會得到廣泛應(yīng)用</p><p>　　2工藝計算及結(jié)構(gòu)設(shè)計</p><p>　　2.1設(shè)計任務(wù)及設(shè)計條

28、件</p><p><b>　　冷凝物料：甲苯</b></p><p>　　甲苯入口溫度100℃，出口溫度50℃</p><p>　　冷卻介質(zhì)：循環(huán)水，入口溫度18℃，出口溫度42℃</p><p>　　允許壓降：≦105Pa</p><p>　　每年按330天算，每天24小時連續(xù)運行</p

29、><p>　　處理1.2×106 t/a (a表示年) </p><p>　　2.2設(shè)計方案的確定</p><p>　　2.2.1換熱器類型的選擇</p><p>　　兩流體溫度變化情況：熱流體進口溫度100℃，出口溫度50℃；冷流體進口溫度18℃，出口溫度42℃，該換熱器用循環(huán)冷卻水冷卻，冬季操作時，其進口溫度會降低，估

30、計該換熱器的管壁溫和殼體壁溫之差不大，滿足，因此初步確定固定管板式換熱器，且不需考慮補償圈。</p><p><b>　　2.2.2流程安排</b></p><p>　　在浮頭式換熱器中，對于流體流徑的選擇一般可以考慮以下幾點： </p><p>　　(1) 不潔凈和易結(jié)垢的流體宜走管內(nèi)，以便于清洗管子。</p><

31、;p>　　(2) 腐蝕性的流體宜走管內(nèi)，以免殼體和管子同時受腐蝕，而且管子也便清洗和檢修。 </p><p>　　(3) 壓強高的流體宜走管內(nèi)，以免殼體受壓。 </p><p>　　(4) 飽和蒸氣宜走管間，以便于及時排除冷凝液，且蒸氣較潔凈，冷凝傳熱系數(shù)與流速關(guān)系不大。</p><p>　　(5) 被冷卻的流體宜走管間

32、，可利用外殼向外的散熱作用，以增強冷卻效果。</p><p>　　(6) 需要提高流速以增大其對流傳熱系數(shù)的流體宜走管內(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，宜走管間，因流體在有折流擋板的殼程流動時，由于流速和流向的不斷改變，在低Re(Re>100)下即可達到湍流，以提高對流傳熱系數(shù)。&l

33、t;/p><p>　　叢兩物流的操作壓力看，應(yīng)使甲苯走管程，循環(huán)水走殼程。但由于循環(huán)水較易結(jié)垢，若其流速太低，將會加快污垢增長速度，使換熱器的熱流量下降，所以從總體考慮，應(yīng)使循環(huán)水走管程，甲苯走殼程。</p><p><b>　　2.3確定物性數(shù)據(jù)</b></p><p>　　定性溫度：對于一般氣體和水等低粘度流體，其定性溫度可取流體進口溫度的平均

34、值。故管程循環(huán)水的定性溫度為</p><p>　?。ā痘ぴ韀1]（上）》第二版（夏清、賈紹義主編）（天津大學出版社））</p><p>　　殼程甲苯流體的定性溫度為</p><p>　　（《化工原理[1]（上）》第二版（夏清、賈紹義主編）（天津大學出版社））</p><p>　　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)。對甲苯來

35、說，最可靠的物性數(shù)據(jù)是實測值。若不具備此條件，則應(yīng)分別查取定性溫度下甲苯和循環(huán)水的物性數(shù)據(jù)。</p><p>　　甲苯在75℃下的有關(guān)物性數(shù)據(jù)如下：</p><p>　　循環(huán)冷卻水在30℃下的物性數(shù)據(jù)：</p><p><b>　　2.4估算傳熱面積</b></p><p><b>　　2.4.1熱流量<

36、/b></p><p>　　考慮到節(jié)假日以及設(shè)備檢修等，把一年的實際設(shè)備運轉(zhuǎn)時間折合為，一年330天，一天24小時。</p><p><b>　　甲苯流量</b></p><p>　　（《化工原理[1]（上）》第二版（夏清、賈紹義主編）（天津大學出版社）） </p><p>　?。ā痘ぴ韀1]（上）》第二

37、版（夏清、賈紹義主編）（天津大學出版社））</p><p>　　2.4.2平均傳熱溫差</p><p>　　按單殼程多管程進行計算，對逆流傳熱溫度差進行校正</p><p>　　根據(jù)《化工原理[1]（上）》第二版（夏清、賈紹義主編）（天津大學出版社）得逆流傳熱溫差為</p><p><b>　　而 </b>&

38、lt;/p><p>　　所以修正后的傳熱溫度差為</p><p>　　2.4.3.傳熱面積</p><p>　　由《化工原理（上）》P234，查得循環(huán)水與甲苯之間的傳熱系數(shù)在430-850w/(m2.oC)，初步設(shè)定K=520w/(m2.oC)。</p><p>　　根據(jù)《化工原理（上）》P235，公式（4-43）估算的傳熱面積為</p&g

39、t;<p>　?。ā痘ぴ韀1]（上）》第二版（夏清、賈紹義主編）（天津大學出版社））</p><p>　　2.4.4.冷卻水用量</p><p><b>　　2.5換熱器的選擇</b></p><p>　　2.5.1管徑和管內(nèi)流體流速</p><p>　　選用Φ25×2.5的傳熱管（碳鋼管），

40、管內(nèi)徑di=0.025-0.0025×2=0.02，取管內(nèi)流速=1.2m/s</p><p>　　2.5.2殼程流體流速的選擇</p><p>　　由于甲苯走殼程，流速一般為0.2~1.5m/s，取殼程流體流速為</p><p><b>　　=1.0m/s.</b></p><p>　　2.5.3管長及管程數(shù)&

41、lt;/p><p>　　根據(jù)《化工原理課程設(shè)計[7]》P62，公式3-9可依據(jù)傳熱內(nèi)徑和流速確定單程傳熱管數(shù)</p><p>　　按單管程計算，所需的傳熱管長度為</p><p>　　按單管程設(shè)計，傳熱管過長，現(xiàn)取傳熱管長l=7，則該換熱器管程數(shù)為</p><p>　　熱管總根數(shù) N=105×4=420(根）

42、 </p><p>　　2.5.4標準換熱器的選擇</p><p>　　2.5.5主要參數(shù)的核算</p><p>　　2.5.5.1殼程表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)</p><p><b>　　根據(jù)式3－22得：</b></p><p>　　當量直徑，依式3－23b得</p><

43、p>　　殼程流通截面積，依式3－25得</p><p>　　殼程流體流速及其雷諾數(shù)分別為：</p><p><b>　　普朗特數(shù)</b></p><p>　　粘度校正系數(shù) </p><p>　　2.5.5.2 管內(nèi)表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)</p><p>　　按式3－32和式3－33有</p

44、><p><b>　　管程流體流通截面積</b></p><p><b>　　管程流體流速</b></p><p><b>　　普朗特數(shù)</b></p><p><b>　　2.6結(jié)構(gòu)設(shè)計</b></p><p><b>　　

45、2.6.1殼體</b></p><p>　　采用組合排列法，即每程內(nèi)均按正三角形排列，隔板兩側(cè)采用正方形排列。其中，每程內(nèi)的正三角形排列，其優(yōu)點為管板強度高，流體走短路的機會少，且管外流體擾動較大，因而對流傳熱系數(shù)較高，相同的殼程內(nèi)可排列更多的管子。由《化工過程及設(shè)備課程設(shè)計》圖3-13取管心距t=1.25，則t=1.25×25=31.25≈32(mm)。</p><p&

46、gt;　　采用多管程結(jié)構(gòu)，取管板利用率 η=0.7，由《流體力學與傳熱》P206，公式4-115，得殼體內(nèi)徑為</p><p>　　圓整可取 D=900mm。</p><p><b>　　2.6.2管箱封頭</b></p><p>　　長軸長等于殼體直徑為Dg=900mm，短軸長為+=225+40=265mm，壁厚為S=12mm。</p&

47、gt;<p><b>　　2.6.3接管</b></p><p>　　殼程流體進出口接管：取接管內(nèi)甲苯流速為 u＝1.0 m/s，則接管內(nèi)徑為 </p><p>　　d===0.257m</p><p>　　經(jīng)圓整采用Φ273mm×9.5mm 熱軋無縫鋼管(GB8163-87) ,取標準管徑為273mm。</p&g

48、t;<p>　　管程流體進出口接管：取接管內(nèi)循環(huán)水流速 u＝1.5 m/s，則接管內(nèi)徑為</p><p>　　d===0.183m </p><p>　　經(jīng)圓整采用Φ194m×17mm 熱軋無縫鋼管( GB8163-87) ,取標準管徑為194mm.</p><p>　　2.6.4管箱分程隔板</p><p>　　

49、采用組合排列法，即每程內(nèi)均按正三角形排列，隔板兩側(cè)采用正方形排列。其中，每程內(nèi)的正三角形排列，其優(yōu)點為管板強度高，流體走短路的機會少，且管外流體擾動較大，因而對流傳熱系數(shù)較高，相同的殼程內(nèi)可排列更多的管子。由《化工過程及設(shè)備課程設(shè)計》圖3-13取管心距t=1.25d0，則t=1.25×25=31.25≈32(mm)。</p><p>　　由《化工原理[2]（上）》P282，公式（4-119），得橫過管束

50、中心線的管數(shù)為</p><p>　　由《化工單元過程及設(shè)備課程設(shè)計》P67頁，公式（3-16），隔板中心到離其最近一排中心距離，取各程相鄰管的管心距為44mm。其前后箱中隔板設(shè)置和介質(zhì)的流通順序按《化工過程及設(shè)備課程設(shè)計》圖3-14選取。</p><p><b>　　2.6.5折流板</b></p><p>　　采用弓形折流板，取弓形折流板圓缺

51、高度為殼體內(nèi)徑的25%，則切去的圓缺高度為</p><p>　　取折流板間距 B=0.3D，則B=0.3×900=270mm 取板間距B=270mm</p><p><b>　　折流板數(shù) </b></p><p><b>　　2.6.6其他附件</b></p><p><b>　

52、　2.7換熱器核算</b></p><p>　　2.7.1傳熱面積核算</p><p>　　2.7.1.1 污垢熱阻和管壁熱阻</p><p>　　按表3－10，可取管外側(cè)污垢熱阻</p><p><b>　　管內(nèi)側(cè)污垢熱阻</b></p><p>　　管壁熱阻按式3－34計算，依表3

53、－11，碳鋼在該條件下的熱導率為50W/m·K。所以</p><p>　　2.7.1.2傳熱系數(shù)Kc</p><p><b>　　依式3－21有</b></p><p><b>　?。?41.74（）</b></p><p>　　2.7.1.3 傳熱面積裕度</p><

54、p>　　依式3－35可得所計算傳熱面積Ac為：</p><p>　　該換熱器的實際傳熱面積Ap</p><p>　　該換熱器的面積裕度按式3－36計算為</p><p>　　傳熱面積裕度合適，該換熱器能夠完成生產(chǎn)任務(wù)。</p><p><b>　　2.7.2壁溫計算</b></p><p>

55、　　因管壁很薄，且管壁熱阻很小，故管壁度可按式3－42計算。由于該換熱器用循環(huán)水冷卻，冬季操作時，循環(huán)水的進口溫度將會降低。為了確?？煽?，取循環(huán)水冷卻進口溫度為18℃，出口溫度為42℃計算傳熱管壁溫。另外，由于傳熱管內(nèi)側(cè)污垢熱阻較大，會使傳熱管壁溫升高，降低了殼體和傳熱管壁溫之差。但在操作初期，污垢熱阻較小，殼體和傳熱管間壁溫差可能較大。計算中，應(yīng)按最不利的操作條件考慮，因此，取兩側(cè)污垢熱阻為零計算傳熱管壁溫。于是，按式4－42有<

56、;/p><p>　　式中液體的平均溫度和氣體平均溫度分別按式3－44和3－45計算為</p><p><b>　　傳熱管平均壁溫</b></p><p><b>　?。?4℃</b></p><p>　　殼體壁溫，可近似取為殼程流體的平均溫度，即T＝75℃。</p><p>　　

57、殼體壁溫和傳熱管壁溫之差為</p><p>　　該溫差不大，故不需設(shè)溫度補償裝置。由于換熱器殼體液體壓力較高，因此，需選用浮頭式換熱器較為適宜。</p><p>　　2.7.3．換熱器內(nèi)流體的流動阻力</p><p>　　2.7.3.1 管程流體阻力</p><p>　　依式3－47～3－49可得</p><p>　　

58、Ns=1 ，Np=2</p><p>　　由Re=2944.3，傳熱管對粗糙度，查莫狄圖得＝0.04，流速u=1.299m/s，ρ＝995.7kg/m3，所以</p><p>　　管程流體阻力在允許范圍之內(nèi)。</p><p>　　2.7.3.2 殼程阻力</p><p>　　按式3－50～3－54計算</p><p>

59、<b>　　Ns=1，F(xiàn)s=1</b></p><p><b>　　流體流經(jīng)管束的阻力</b></p><p><b>　　F＝0.5</b></p><p>　　NB＝25，u0=0.97m/s</p><p>　　流體流過折流板缺口的阻力</p><p&

60、gt;　　，B＝0.27m，D＝0.9m</p><p><b>　　總阻力</b></p><p>　　由于該換熱器殼程流體的操作壓力較高，所以殼程流體阻力也比較適宜。</p><p><b>　　3結(jié)論</b></p><p>　　4設(shè)計過程的評述和有關(guān)問題的討論</p><

61、p>　　在換熱器的設(shè)計過程中,我感覺我的理論運用于實際的能力得到了提升，主要有以下幾點：</p><p>　　在計算方面，這是設(shè)計第一階段的主要任務(wù)，數(shù)據(jù)計算的準確性直接影響到后面的各階段，這就需要我們具有極大的耐心。從拿到原始設(shè)計數(shù)據(jù)到確定最終參數(shù)，持續(xù)了將近一周，確定需要求的參數(shù)，查質(zhì)料找公式，標準值等，一步一步計算。 </p><p>　　在查找資料方面，通過本次設(shè)計，我學會了

62、根據(jù)工藝過程的條件查找相關(guān)資料，并從各種資料中篩選出較適合的資料，根據(jù)資料確定主要工藝流程，主要設(shè)備，以及如何計算出主要設(shè)備及輔助設(shè)備的各項參數(shù)及數(shù)據(jù)。通過課程設(shè)計可以鞏固對主體設(shè)備圖的了解，以及學習到工藝流程圖的制法。對化工原理設(shè)計的有關(guān)步驟及相關(guān)內(nèi)容有一定的了解。通過本次設(shè)計熟悉了化工原理課程設(shè)計的流程，加深了對冷卻器設(shè)備的了解。在設(shè)計的過程培養(yǎng)了大膽假設(shè)，小心求證的學習態(tài)度。</p><p>　　耐心、細心