20万吨列管式换热器的设计.docx
上传人:王子****青蛙 上传时间:2024-09-13 格式:DOCX 页数:11 大小:225KB 金币:10 举报 版权申诉
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摘要换热器主要是化学、石油化学及石油炼制工业中以及其他一些行业中广泛使用的热量交换设备,它不仅可以单独作为加热器、冷却器等使用,而且是一些化工单元操作的重要附属设备。一般来说,优秀的换热器有以下特点:换热效率高,本身热阻小,热惯性低,灵敏度高,节省材料和空间,节省动力,流动阻力小,噪音低等。仔细研究了指导教师下达的设计任务书,明确了设计任务。首先通过查阅资料确定所要的物性数据;选择换热器的类型及对管程进行安排,初步估算传热面积并确定换热器的面积。其次是对换热器的结构进行设计,根据已知条件对壳体的内径、接管、折流板、管数、管程数进行设计计算,最后编写说明书及绘制换热器设备图。欲冷却二十万吨混合气,我采用了342根m2,欲度面积为25%,经过认真多次核算,该换热是合理的。关键词:混合气;换热器;设计目录TOC\o"1-3"\h\u1概述11112工艺计算及结构设计332.4.1热流量5562.4.4冷却水用量73结论164设计过程的评述和有关问题的讨论17参考文献171概述换热器是化学、石油化学及石油炼制工业中以及其他一些行业中广泛使用的热量交换设备,它不仅可以单独作为加热器、冷却器使用,而且是一些化工单元操作的重要附属设备,通常在工厂的建设中换热器投资比例为11%,在炼油厂中高达40%。由于工业生产中所用换热器的目的和要求各不相同,换热设备的类型也多种多样。按换热器设备的传热方式划分主要有直接接触式、蓄热式和间壁式三类。虽然直接接触式和蓄热式换热设备具有结构简单、制造容易等特点,但由于在换热过程中,有高温流体和低温流体相互混合或部分混合,使其在应用上受到限制。因此工业上所用换热设备以间壁式换热器居多。间壁式换热器从结构上大致可分为管式混热器和板式换热器。管式换热器主要包括蛇管、套管和列管式换热器;板式换热器主要包括型板式、螺旋板式和板壳式换热器。一般来说板式换热器单位体积的传热面积较大,设备紧凑(250﹣1500),材料耗量低(15),传热系数大,热损失小。但承压能力差,处理量较小,且制造工艺复杂,成本较高。而管式换热器虽然在传热性能和设备的紧凑性上不及板式换热器,但它具有结构简单,加工制造容易,结构坚固,性能可靠,适应面广等突出优点,广泛用于化工生产中,特别是列管式换热气应用最为广泛,而且设计资料和数据较为完整,技术上比较成熟。1)螺旋折流板换热器管壳式换热器由于具有应用范围广、结构简单、造价低廉、清洗方便等优点而在石油、化工、炼油、核能利用等领域占据着重要地位.由于壳侧流体流动方向改变频繁,且存在漏流等现象,因此壳侧流动与换热是这种换热器的瓶颈所在.弓型折流板换热器是最普遍应用的一种传统管壳式换热器,但它的弊端在于:沿程压降较大;易出现流动死区、旁流和漏流,且容易积垢;较高的质量流速易诱导换热管的振动,缩短了寿命.针对其壳侧流动的缺点,人们提出了螺旋折流板换热器的概念,并由20世纪90年代初由ABB公司开发出系列产品,在实际应用中取得了良好的效果,尤其对于高粘度流体效果更加突出。理想的螺旋折流板结构其轴线应当与换热器壳体轴线重合,从而形成连续的螺旋状回转空间。这种结构的优点在于:首先,流体在壳程流动时,由于螺旋折流板回转面的约束,最大流动截面只有壳体纵向截面的1/2(一个周期内),在相同的流量下,和普通单壳程弓形折流板换热器相比,其特征流速理论上增大为后者的2倍左右。根据经典的对流换热无因次经验公式,壳程流速的增加将有效提高换热器壳程对流给热系数,从而提高换热器的整体传热效率。其次,由于流体与折流板表面相切接触,消除了因垂直阻挡而在折流板根部附近形成的回流区,能有效抑制污垢的积累沉淀,防止壳程结垢,延长换热器的有效使用周期。此外,螺旋化折流板换热器的加工制造过程,以最大限度节省制造费用和材料浪费。2)麻花扁管换热器麻花扁管的制造包括“压扁”和“热扭”两个工序。由于管子结构独特是管程和壳程同时处于螺旋流运动,促进了湍流。该换热器的传热系数叫现有换热器提高40%,而压力降几乎相等。该型换热亲的特点是改进了传热,减少了污垢,真正逆流,无振动,节省空间,无折流元件,降低了成本。3)Haitian绕丝花环换热器该型换热器是英国CalGavinLtd公司开发的一种新产品,采用一种称之为Haitianmatrixelements的丝状花内插物,可使流体在低速下产生径向位移和螺旋流相叠加的三维复杂流动,可提高诱发湍流和增强沿温度梯度方向上的流体扰动,能在不增加阻力的条件下大大提高传热系数。内插件不仅可以促进管内流体形成湍流,同时可以扩大传热面积,提高传热效率。目前,管内内插物主要是利用各种金属的条、带、片和丝等绕制或