列管式换热器设计说明书设计者:班级:姓名:学号:日期:指导教师设计成绩日期列管式换热器设计说明书目录一,方案简介3二,方案设计41,确定设计方案42,确定物性数据43,计算总传热系数44,计算传热面积55,工艺结构尺寸56,换热器核算7三,设计结果一览表10四,对设计的评述11五,附图(主体设备设计条件图)(详情参见图纸)六,参考文献12七,主要符号说明12附图2列管式换热器设计说明书一,方案简介本设计任务是利用冷流体(水)给硝基苯降温.利用热传递过程中对流传热原则,制成换热器,以供生产需要.下图(图1)是工业生产中用到的列管式换热器.选择换热器时,要遵循经济,传热效果优,方便清洗,复合实际需要等原则.换热器分为几大类:夹套式换热器,沉浸式蛇管换热器,喷淋式换热器,套管式换热器,螺旋板式换热器,板翅式换热器,热管式换热器,列管式换热器等.不同的换热器适用于不同的场合.而列管式换热器在生产中被广泛利用.它的结构简单,坚固,制造较容易,处理能力大,适应性大,操作弹性较大.尤其在高压,高温和大型装置中使用更为普遍.所以首选列管式换热器作为设计基础.3列管式换热器设计说明书二,方案设计某厂在生产过程中,需将硝基苯液体从93℃冷却到50℃.处理能力为1×105吨/年.冷却介质采用自来水,入口温度27℃,出口温度37℃.要求换热器的管程和壳程的压降不大于10kPa.试设计能完成上述任务的列管式换热器.(每年按300天,每天24小时连续运行)1.确定设计方案.(1)选择换热器的类型)两流体温度变化情况:热流体进口温度93℃,出口温度50℃冷流体.冷流体进口温度27℃,出口温度37℃.从两流体温度来看,估计换热器的管壁温度和壳体壁温之差不会很大,因此初步确定选用固定管板式换热器.(2)流动空间及流速的确定)由于硝基苯的粘度比水的大,因此冷却水走管程,硝基苯走壳程.另外,这样的选择可以使硝基苯通过壳体壁面向空气中散热,提高冷却效果.同时,在此选择逆流.选用ф25×2.5的碳钢管,管内流速取ui=0.5m/s.2,确定物性数据,定性温度:可取流体进口温度的平均值.壳程硝基苯的定性温度为:管程流体的定性温度为:T=t=93+50=71.5℃227+37=32℃2根据定性温度,分别查取壳程和管程流体的有关物性数据.硝基苯在71.5℃下的有关物性数据如下:密度ρo=1154kg/m3定压比热容cpo=1.558kJ/(kg℃)导热系数λo=418.4×30.9×10-5=0.129W/(m℃)粘度μo=0.000979Pas冷却水在32℃下的物性数据:密度ρi=994.3kg/m3定压比热容cpi=4.24kJ/(kg℃)导热系数λi=0.618W/(m℃)粘度μi=0.000818Pas3.计算总传热系数(1)热流量)Wo=1×105×1000÷300÷24≈13889kg/hQo=WocpoΔto=13889×1.558×(93-50)=930479.7kJ/h=258.5kW4列管式换热器设计说明书(2)平均传热温差)t'm=t1t2(9337)(5027)=≈37.1℃t19337lnlnt25027(3)冷却水用量)Wi=QO930479.7==21945.3kg/h(cpiti4.24×3727)(4)总传热系数K)管程传热系数Re=diuipii=0.02×0.5×994.3=121150.000818λidup0c0αi=0.023(iii).8pii).4(diiλi=0.023×0.6184.24×103×0.0008180.4×121150.8×()0.020.618=2618.2W(m℃)/壳程传热系数假设壳程的传热系数αo=290W/(m2℃);污垢热阻Rsi=0.000344m2℃/W,Rso=0.000172m2℃/W管壁的导热系数λ=45W/(m℃)K=1dodbd1+Rio+o+Rso+αididiλdmαo=10.0250.0250.0025×0.0251+0.000344×++0.000712+2618.2×0.0200.02045×0.0225290=400W(m℃)/4,计算传热面积S''=Q285.5×103==19.24m2Ktm400×37.1考虑15%的面积裕度,S=1.15×S''=1.15×19.24=22.12m25,工艺结构尺寸5列管式换热器设计说明书(1)管径和管内流速及管长)选用ф25×2.5传热管(碳钢),取管内流速ui=0.5m/s,选用管长为3m(2)管程数和传热