化工原理课程设计循环水冷却器设计Word格式.docx
《化工原理课程设计循环水冷却器设计Word格式.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《化工原理课程设计循环水冷却器设计Word格式.docx（29页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
2.2.2壳程流体传热系数06
2.2.3计算总传热系数K06
2.3核算压强降8
2.3.1管程压强降8
2.3.2壳程压强降校核10
3设备参数的计算11
3.1确定换热器的代号11
3.1.1换热器的代号11
3.1.2确定方法12
3.2计算壳体内径Di12
3.3管根数及排列要求12
3.4计算换热器壳体壁厚12
3.4.1选适宜的壳体材料12
3.4.2该钢板的主要工艺参数性能13
3.4.3壁厚的计算13
3.5选择换热器的封头15
3.6选择容器法兰16
3.6.1选择法兰的型式16
3.6.2确定法兰相关尺寸16
3.6.3选用法兰并确定其标记16
3.7选择管法兰和接管17
3.7.1热流体进出口接管17
3.7.2冷流体进出口接管18
3.7.3选择管法兰18
3.8选择管箱19
3.9折流档板的设计19
3.10支座的选用20
3.11拉杆的选用和设置21
3.11.1拉杆的选用21
3.11.2拉杆的设置22
3.12确定管板尺寸22
3.13垫片的选用23
3.13.1设备法兰用垫片23
3.13.2管法兰用垫片24
4数据汇总25
5总结评述26
6参考文献27
7主要符号说明28
8附表30
1主要物性参数表
在定性温度下：
t定冷=（20+30）/2=25C
t定循=（60+45）/2=525C
表3-1物性参数表
物性
壳程（循环水）
管程（冷却水）
符号
数据
密度kg/m3
P1
987.1
997.0
比热容kJ/kgC
Cpi
4.175
Cp2
4.179
粘度Pa.sM0"
3
0.5335
0.9028
导热系数W/m-C
入1
0.650
尼
0.609
进口温度C
T1
60
t1
20
出口温度C
T2
45
t2
30
2工艺计算
2.1确定设计方案2.1.1选择换热器的类型
（1）两种流体的变化情况：
热流体（循环水）进口温度60°
C，出口温度45°
C;
冷流体（冷却水）进口温度20°
C，出口温度30°
11
冷水定性温度：
tm-t1t2-203025C
22
热的循环水的定性温度：
Tm1T1T21604552.5C
由于两流体温差小于50°
C,不必考虑热补偿。
因此初步确定选择用固定管板式换热器
固定管板式换热器
（2）流程安排
由于是常温冷却，并且循环水相对比较洁净，所以选择循环水走管间，冷却水走管内，既有利于冷却水冷却效率，也可借助于外界温度加速循环水冷却。
2.1.2计算热负荷和冷却水流量
（1）热负荷的计算
QhmhCpht1
X106W
（2）冷却水流量的计算
=30057.4kg/h=8.35kg/s
（1）平均传热温差
LA0.25
T1t16020
、1.521」10.25,z（20.25）11.5J.521、
ln（）ln（.）
1.5111.50.25（20.25）11.51.521
0.94
可得：
t=0.94，则有tm=0.94：
28=26.32°
C
（2）确定管程数
由于t0.94>
0.8，故此换热器应选用单壳程
2.1.4工艺结构尺寸
（1）初选换热器的规格假设K=900w/（m2.°
）
6则估算的传热面积为：
A=^^1.25611053.7m2;
KAtm90026
（2）管径和管内流速
选用252.5的碳钢传热器（Gb81632-87）
取管内流速为Ui0.5m/s
（3）估算管程数和传热管数
由Vnsd：
Uj得
4
ns^-d2Ui
由4.1.2可知冷却水流量m=8.35kg/s
m8.35
0.008375m3/s
根据列管式换热器传统标准，此数据可选取
按单程算，所需的单程热管长程度
按单管程设计，传热管过长，宜采用多管程结构。
先取传热管长
l=4.5m
则该换热器的管程数为
ML15.8"
曰、
Np4（根）
l4.5
传热管总根数NtNpns454216（根）
根据列管式换热器传统标准取传热总管根数Nt222
（4）实际传热面积：
S0Nnd（l0.1）2223.140.025（4.50.1）76.6m2
则要求过程的总传热系数为
Q1.2561106厂…c〃2厂、
ko=630.70w/（m.C）
S0tm76.626
该换热器的基本结构参数如下：
表4-1换热器的基本结构参数
公称直径：
600mm
公称压强：
1.6MPa
总管数：
Nt=222根
管心距：
t=32mm
管尺寸：
252.5
管程数：
m=4
管程流通面积S：
0.0174m2
中心排管数：
17
管长：
4.5m
公称面积：
76.7m2
管子排列方式：
正三角形排列
2.2核算总传热系数
2.2.1管程对流传热系数A
0.023Re0.8R0.4
di
0.0230.609（10623）0.8（6.20）042416.9W（m2C）
0.02
换热器列管之中心距t=32mm则液体通过管间最大截面积为:
A=hD（1-d0）
t
其中：
h折流板间距，取为150mm
D——壳体公称直径，取为600mm
do管子外径，为25mm
热系数关联式计算
o0.36（—）（）0.55（亘）"
3（—）0.14
dew
壳程中的循环水被冷却，取（——）0.140.95
代入数据得:
0.650o.5513
oo.36（40738.4）3.4330.95
0.0202
5695.4W（m2C）
223
计算总传热系数Ko（管壁热阻可忽略时，总传热系数Ko为）
Ko
（丄
o
Rsi,Rso管内侧、外侧污垢热阻m2C/w;
核算表明该换热器可以完成任务
2.3核算压强降
2.3.1管程压强降
其中:
P2
2
Ui
Np是管程数，为4
（1）对于P的计算:
管程流通截面
A:
（¥
）2
2223.14
0.022=0.0174m2
Np
由此可知ui
0.481m/s
Rei10623
设管壁粗糙度0.1mm010.005
di20
由《化工原理》（天津大学出版社，上）第54页Re关系图查得
0.037代入P计算式
0.037
4997（0.481）2
0.022
853.47Pa
⑵对于P2的计算
门3u2o997（0.481）2
P23346.00Pa
⑶Pi的计算
则：
P（PP2）RNp
（853.47346.00）1.446717.03Pa
2.3.2壳程压强降校核
P0
（R'
P2'
）FsNs[12]
R'
Ff。
nc（NB1）U0
Nb（3.5
Fs是壳程压强降届垢校正因数，液体取1.15;
Ns是壳程数，为1。
（1）对于R'
的计算
由于换热器列管呈三角形排列F=0.5
Nc1.1n1.122216.40
取折流板间距为150mm；
N传热管长
B折流板间距
竺1
0.15
29块;
壳程的流通面积:
u0
（2）对于P2'
P2Nb（3.5
2h）U0
D）2
29（3.5
20.15、987.1（1.564）
）101531.4Pa;
0.5-
（3）对于
（111648.8101531.4）1.151245157.23Pa;
计算表明：
管程压强降为6717.03Pa,小于设计压1.6Mpa；
壳程
压强降为245157.23Pa亦小于设计压强降1.6MPa；
综上可知，管程和壳程压强降均能满足题设要求。
3设备参数的计算
3.1确定换热器的代号
3.1.1换热器的代号
所选换热器的代号为G-500-H1.680[13]
3.1.2确定方法
此代号根据工艺计算反列管式固定管板式换热器系列标准对G系
列列管式固定管板换热器的规定。
查化学化工出版社《化工工艺设计手册》（上）第120页表3-10《列管式固定管板换热器标准图号和设备型号》得到壳体内径Di，公称压强，管根数及排列要求而确定。
3.2计算壳体内径Dj
公式：
Dit（nc1）2b,
t管中心距，m对252.5管，t取32mm
nc――横过管束中心线的管数，用nc1.1.n计算
b'
——管束中心线上2管的中心至壳体内壁的距离，取b,1.5d°
计算：
Di0.032（1.1-2221）21.50.0250.568m600mm
3.3管根数及排列要求
（1）换热器采用2525mm的无缝钢管，材质选用可焊性好的
10号钢，管长4.5m,共222根管。
（2）排列方式及管中心距的确定
1）可该换热器列管采用三角形排列；
2）管子与管板采用焊接，故可取t1.25d032mm。
3.4计算换热器壳体壁厚
3.4.1选适宜的壳体材料
根据《化工设备设计手册.材料与部件》（上海）第102页压力容
器用碳素钢及普通低合金厚钢板（YB536-69），换热器公称压强为
1.6MPA选用钢A3F板
3.4.2该钢板的主要工艺参数性能加工工艺性能好，可冷卷，气割下料开坡口，炭弧气刨挑焊根开
坡口。
冷冲压力热冲压性能好，使用温度-20~475C，可以作中低压设
备，所以筒体材质选用A3F钢板，钢板标准GB3274
3.4.3壁厚的计算
（1）公式：
PC1C2
P——钢板在不考虑加工裕量时的厚度，mm；
——计算厚度，mm；
C1——钢板负偏差，mm；
C2——腐蚀裕量，mm；
——圆整值。
Pc——设计压力，取1.6MPa
Di壳体内径，mm
[]t――
升级会员 