换热器的设计说明书Word下载.docx
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能逆流操作，用于传热面积较小的冷却器、冷凝器及预热器
板
板式
拆洗方便，传热面能调整，主要用于粘性加大的液体间换热
螺旋板板
制造简单，紧凑，可用于带颗粒物料，温位利用好；
不易检修
伞板式
制造简单、紧凑、成本低、易清洗，使用压力不大于1.2Mpa,
使用温度不大于150C
板壳式
板数类似管束，可抽出清洗检查，压力不能太高
蓄
执
八、、
回旋式
盘式
传热效率咼，用于咼温烟气冷却等
鼓式
用于空气预热器等
固疋格至式
紧凑
适用于低温到咼温的各种条件
非紧
凑式
适用于咼温及腐蚀性气体场合
表面
扩展
板翅式
紧凑、效率高。
可多股物流同时换热，使用温度不大于150C,主要
用于粘性加大的液体间换热
管翅式
咼效而紧凑，换热面积大，传热效果好
在过程工业中，由于管壳式换热器具有制造容易，生产成本低，选材范围广,清洗方
便，适应性强，处理量大，工作可靠，且能适应高温高压等众多优点，管壳式换热器被使用
最多。
工业中使用的换热器超过90躺E是管壳式换热器，在工业过程热量传递中是应用
最为广泛的一种换热器。
结合上述优点和本工艺的特点，本工艺的换热器主要选用管壳式换
热器。
1.2管壳式换热器的选用
1.2.1结构参数的确定
⑴管径
管径越小换热器越紧凑、便宜，但压力降会增加。
为了满足允许的压降，一般选用
19mr的管子；
对于物流流量较大的，采用25mm以上的管子。
⑵管长
无相变传热时，管子长则换热系数增加，对于相同的换热面积，管子长则管程数减
小，使得压力降减小，每平方米传热面积比降低。
我国生产的标准钢管长度为6m故系列标
准中管长有1.5m，2m，3m，6m和9m五种。
因此，一般管长取4-6m,对大面积，无相变换热器管长可取至8?
9m
⑶管子配布
换热管在管板上的排列方式主要有正三角形、正方形和转角正三角形、转角
正方形。
正三角形排列形式最为普遍，由于管距都相等，可以在同样的管板面积上排列最
多的管数。
但因管外不易清洗，其适用场合受到限制，主要适用于壳程介质污垢少，且不需
要进行机械清洗的场合。
而采用正方形和转角正方形排列的管束，能够使管间小桥形成一条
直线通道，便于管外机械清洗。
⑷管心距
管心距小设备紧凑，但将引起管板增厚、清洁不便、壳程压降增大。
故一般选用范围
为1.25?
1.5d（d为管外径）。
表1-2换热管管心距
换热管外径/mm
19
25
32
38
换热管中心距/mm
40
48
分程隔板槽两侧相邻管中心距/mm
44
52
60
⑸管程数
管程数增加，管内流速增加，传热系数增加。
管程数一般有1、2、4、&
8、
10、12等七种。
但管程数不能分得太多，以免压力降过大，且隔板要占用相当大
的布管面积。
⑹折流板
折流板可以改变壳程流体的方向，使其垂直于管束流动，提高流速，从而增加流体流动的湍流程度，获得较好的传热效果。
折流板型式可分为圆缺形（弓形）折流板、盘环形折流板、孔式折流板和折流圈。
表1-3折流板间距常用数值
管长（mm）
折流板间距（mm）
<
3000
100
200
300
450
600
4500?
6000
1500?
150
7500,9000
750
6000
6000?
9000
1.3换热器详细设计
本工艺共有41台换热设备（换热器、再沸器、冷凝器、预热器），这里我们以浮头式
换热器（E0602）详细设计为例。
热物流经该换热器换热温度降至目标温度，冷却物流为循
环冷却水。
由Aspen软件得到冷热工艺物流数据:
表1-4工艺操作参数
操作参数
参数
壳程
管程
介质
循环冷却水
甲苯回收塔塔底去一级结晶
质量流量（Kg/h）
343740.0
84194.9
入口温度（C）
20.00
138.00
出口温度（C）
30.00
34.00
入口压力（bar）
3.00
2.87
出口压力（bar）
2.7413
初步选择换热器的形式后，根据任务要求利用AspenExchangerDesign&
RatingV7.2进行模拟计算，模拟出来的换热器工艺参数如图1-1所示：
1
Cornog-
2
_ocalion
3
SeivireofUnit:
OurReferenee:
4
1ternNOJ丫ourReferencei
5
Da<
e:
RBVNQ-JobNa.:
G
Size750-5950mmTypeBETHoiConnectedin1parallel1swifts
7
SuHg曲]1736nPShels/unit15urF/shel（eff.）1736
PERFORMANCEOFONEUNll
9
zluidAlocation
ShelSide
TubeSidle
HJ
zluidFWfts
:
令却冰
甲苯塔据底去一级皓晶
11
zluidquantityATotal
95.4E
533
23.3693
V4PO4（In/Out）
13
Liqud
95.4335
35.4535
213693
Z3L3E93
14
Moncondsnsable
15
1R
TempefJture（In/Out）
20
30
134
17
Dew/Bubblepoint
18
VapoiAiquidkg/mi?
/saa.st
/389.22
f759.9
/857.77
1J
Vi$CA$A
/1.0214
/eise
/.2272
/.574S
Moteoiarwt.Vap
丨
MolecJarvjt,NC
22
Spedficheat
/4.S39
/4.832
/2.12
/1.E81
TheimalconductiviA
/.5991
/.6132
/.1042
/■伽
24
atentheat
巧
Piessne（ab$）
272566
2.07
258C26
26
Velocitym/s
1.35
77
PrKSWdrop,alloA./calc
.527414
.28374
28
zouingresist,[min]
.00017
.0001?
.00022Acbased
严
Healexchanged46147MTDcotrected3497
Transferrate.Service760.1Dirtv7G7.3Clean10976
筍
CONSTRUCTIONOFONESHELLSketch
She!
Side
FiteSide
tfr
JJ
Dejign/vAc/testpressureg
4/
4/i
34
Designtemperature
E5
170
35
Numberpassespershell
霑1
匚onsionjllowanee
A18
118
37'
Comimections
nmm
1304.3/
11524/
JU:
Size/iAUng
Oul
1254/
l1S24/
39
Nominal
nteriwiJAte
f
/
4U'
TubeNo.514OD19TksAvg2mmLength5850mmPitch25
-11-
「ubeiyptPlainMaterialCarbonSled1Tubepattern30
42:
ShelCarbonSteelID750OD774
ShellcoverCarbonSteell
4J「
ChannelorbonnetCabonSttftl
ChannslcoverCarbonSteel
44'
「ubesheet-AtationaryCaibcmSteel-
TijbeAheet-floatingCarbonSt@el
45
loatingheadcoverCaiitnnSteel
ImpingementproteclionNone
常
B-afrlt'
CtossingCarbonSte?
lTypsSinglesegmentalCoi（Ad）39.15HApdcing:
c/c525
47
BaffleJong-Sealtppe|Inlet46E.48
4U:
Supp<
NU4ubeU-bendType
4A
日ypasswalTube-tubesheetjo?
nrExp.
50
Expansioinjoint?
TypeNone
51
：
lhcV2'
ldetnozzle1714Bundteentranee8G3Bunde?
Kit2394
52'
Gaskets-ShellsideFJatMetalJacketFibeTubeSideFlatMetalJacketFibe
FloatingheadFhtMetalJacketFibe
利「
CodelequirementsASMECadeSecVIIIDiv1TEMAclassR-refineryservice
55'
WeiATShell52297Fifedwith775313Bundle2974.1
Rem#k$
57
ba
图1-1换热器工艺参数
⑴结构设计利用AspenExchangerDesign&
RatingV7.2软件也可以对换热器进行结构
设计，模拟出来的结果如下
1换热管设计
Tubes
Type
Plain
Totalriumber
514
Outsidediameter
mm
Numberoftubesplugged
C
nsidediameter
Tubelengthactual
5950
Wallthickness
Tubelengtheffective
5650
ArearatioAoMi
127
Tubeiheetthickness
44.52
Pitch
Material
CarbonSteel
Pattern
Thermalconductivity
艸EK）
517845
ExternalenPiAricement
Intefnalenhancement
图1-2换热管基本参数
ocrooocooAooooo<
>
o
loe&
oc_o
2>
oo
00000000000I
OOOOOOOOQOO
oo&
eoo&
oeooo
OOOOOOOOCOOO.000000000000
Bn*1l.b
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*-.CA
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图1-3换热管排列方式
换热管为平滑管，外径
19mm壁厚为2mm管间距为25mm管长
5850mm换热管根数514根。
管子排列方式为正三角形排列。
2折流板和管口设计
折流板的设置主要是为了提高壳程的流速，增加扰动，改善传热。
这里选择
单弓形折流板，并且圆缺方向的高度为壳体公称直径的0.15?
0.45,折流板间距
般不小于圆筒内径的1/5。
折流板的数目及厚度等基本参数见图1-4所示
Baffles
Singlesegmenkl
Dfllfiecwt-inner/outerfinterrn
Tutiesinwindow
Yes
Actual（Zdiameler]
39.15/
Number
10
Nominal偽darneter）
40/
Spacing（center-center）
525
Actual[%area）
36.3/
Spacingmtinlet
45B.43
CUIorientation
H
Spaoingatoutlet
4S6.48
Thickress
a52
Spacingatcentralin/outforGXI
」$hell$
mirn
TuterowsinIwffleoverlap
SpadingmtcenterofHshell
Tuberowsinbafflewindow
11.5
Endlengtha*fronthead
rpj|rr|
BAflehole-tubeoddiamclearanee
.4
Endlengthatrearhead
611
Shelid-baffleoddiamclearanee
4.7S
图1-4折流板基本参数
折流板数目为6,折流板型式为单弓形，切割率为39.15%。
折流板朝向为水
平，与进出口间隔（第一块与进口或最后一块与出口端面的距离）为466.48mm
两块板间隔为525.00mm
ShellSide
TubeSide
Nozzletype
Inlet
Outlet
IrJet
Numberofnozzles
Actualoutsidediameler
mini
32395
27305
ica28
iee.28
Insidediameter
304,8
254.51
154.05
Heightundernozzle
11a别
45.99
图1-5管口基本参数
管程进、出口管口各有一个。
其中，管程进口管口外径为168.28mm内径
154.05mm管程出口管口外径168.28mm内径154.05mm壳程进、出口管口亦各
有一个，壳程进口管口外径为323.85mm内径304.8mm壳程出口管口外径
273.05mm内径254.51mm
3管束
Bundie
ShellIDtocenter1sttuberow
Tubepasses
z
Fromtop
4599
Tubep力口glayout
Mixed（H）
Frombottom
110.94
Tubepass□ne"
tion
ndard（harizontal）
Fromright
71.47
UAbendorientation
undefined
FromLeft
Horizontalpa铀lane刊with
19.06
mpingementproteclion
None
Verticalp*sglanewidth
iaos
mpingementdistanee
Interpas;
tubealignment
No
mpingernenlplatediameter
Deviationin讪女口pm舞
a56
mpingementplatewidth
mmi
Outerhislimit
619
mpingernenlplatelength
Shelid-bundleotldiamdearanee
1131
mpingementplatethickness
Tierodnumber
6
Grasssurfaceareaiperihell
m?
179.5
Tieroddiar*eter
12.7
EffectivesurfaceareaperAhell
173.6
Seafing曲ips（pairs）
j
BaretubeareapersTiel
1736
Tubetobubesheeljoint
Exp.
tinnedareaperdieN
TubeproiecticnfromfrontM
UattendAieapershell
Tubepiojeclionfromreartsht
图1-6管束基本参数
如图为管束信息，主要对管束布置、布置限定、定位杆拉杆和管束布置图进行详细设
hr*丁SvU
--1
H.
SfieiBiTuoetxwarj=T
1讨
■?
jn
Mm.
5Mon
■:
!
F
A
“PT
3£
FTI
Zoa<
n
17C
Sr.m*rt二yf
IK=■；
丁
■=」一亠5
SettngiPlan
EFT7£
D?
SESfl
「i
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11TB
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询auc-sr
■:
X.r
W
J-1NI?
J=rtl:
"
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-二疋TB~
=A*=pg「Ap-,
匸
Q
g
■■?
*■?
'
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■尸■岩
Drar*irgN」mber
dsci
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