换热器设计说明书Word格式.docx
《换热器设计说明书Word格式.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《换热器设计说明书Word格式.docx（16页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
冬季操作时，其进口温度会降低，考虑到这一因素，估计该换热器
的管壁温度和壳体温度之差较大，因此初步确定选用浮头式换热
2.管程安排
从两物流的操作压力看，应使混合气体走管程，循环冷却水走壳
程。
但由于循环冷却水较易结垢，若其流速太低，将会加快污垢增
长速度，使换热器的热流量下降，所以从总体考虑，应使循环水走
管程，混和气体走壳程。
浮头式换热器介绍
浮头式换热器的特点是有一端管板不与外壳连为一体，可以
沿轴向自由浮动。
这种结构不但完全消除了热应力的影响，且由于
固定端的管板以法兰与壳体连接，整个管束可以从壳体中抽出，因此便于清洗和检修。
故浮头式换热器应用较为普遍，但它的结构比较复杂，造价较高。
浮头式列管换热器
东方仿<
copyright.2000
确定物性数据
定性温度：
对于一般气体和水等低黏度流体，其定性温度可取流体进出口温度的平均值。
故壳程混和气体的定性温度为
T=11060=85°
2
管程流体的定性温度为
t=392934°
根据定性温度，分别查取壳程和管程流体的有关物性数据。
对混合气体来说，最可靠的无形数据是实测值。
若不具备此条件，则应分别查取混合无辜组分的有关物性数据，然后按照相应的加和方法求出混和气体的物性数据。
混和气体在35C下的有关物性数据如下（来自生产中的实测值）：
Cp1=3.297kj/kgC
1=1.5x10Pas
循环水在34C下的物性数据:
3
1=994.3kg/m
Cpi=4.174kj/kgC
i=0.624w/mC
-3
1=0.742x10Pas
算传热面积
1.
热流量
Q=m）1Cp1t1
=237301x3.297x（110-60）=3.91x107kj/h=1.086x107kw2.平均传热温差先按照纯逆流计算，得
（WO39）（6029）
m.11039.
In
6029
3.传热面积
由于壳程气体的压力较高，故可选取较大的K值。
Ap=
旦迴四7伽2
Ktm32048.3
4.冷却水用量
假设K=320W/仲k）则估算的传热面积为
工艺结构尺寸
1.管径和管流速选用①25X2.5较高级冷拔传热管（碳钢），取
管流速U1=1.35m/s。
2.管程数和传热管数
可依据传热管径和流速确定单程传热管数
按单程管计算，所需的传热管长度为
按单程管设计，传热管过长，宜采用多管程结构。
根据本设计实际情况，采用非标设计，现取传热管长l=7m，则该换热器的管程数为
Np=L伫2
l7
3.平均传热温差校正及壳程数平均温差校正系数按式（3-13a）和
式（3-13b）有R=1106053929
P=39290.124
11029
按单壳程，双管程结构，查图3-9得
t0.96
平均传热温差tmttm塑0.9648.346.4°
由于平均传热温差校正系数大于0.8，同时壳程流体流量较
大，故取单壳程合适。
4.传热管排列和分程方法采用组合排列法，即每程均按正三角形
排列，隔板两侧采用正方形排列。
见图3-13。
取管心距t=1.25d0,则t=1.25X25=31.25〜32mm
隔板中心到离其最.近一排管中心距离按式（3-16）计算
S二"
2+6=32/2+6=22m
各程相邻管的管心距为44mm。
管数的分成方法，每程各有传热管642根，其前后关乡中隔板设置
和介质的流通顺序按图3-14选取。
5.壳体径采用多管程结构，壳体径可按式（3-19）估算。
取管
板利用率n=0.75，则壳体径为
D=1.05t,Nt/1.05321236/0.71411.9mm
按卷制壳体的进级档，可取D=1400mm
6.折流板采用弓形折流板，去弓形之流板圆缺高度为壳体径的
25%则切去的圆缺高度为
H=0.25x1400=350m
取折流板间距B=0.3D，贝SB=0.3x1400=420mm可取B为
450mm
折流板数目
NB一传热官长17000114.514
折流板间距450
7.其他附件
拉杆数量与直径按表选取（换热管①25=>
拉杆①16换热
管700根=>
拉杆16根）
壳程入口处，应设置防冲挡板
8接管
壳程流体进出口接管：
取接管气体流速为Ui=10m/s，则接管径
4V4237301/（360090）
V3.1410
圆整后可取管径为300mm
管程流体进出口接管：
取接管液体流速U2=2.5m/s，则接管径为
j‘4936655.5/（3600994.3）
3.142.5
D20.364m
圆整后取管径为360mm
当量直径，依式（3-23b）
壳程流通截面积，依式3-25得
壳程流体流速及其雷诺数分别为
普朗特数
i0.023」Re0.8Pr0.4
di
管程流体流通截面积
Si0.7850.02212360.194
936655.5/（3600994.3）1295m/s
0.1982.
Re0.021.295994.3/（0.742103）34706.8
33
m4.174100.74210…
Pr4.96
0.624
i0.02334706.80'
84.96045840w/m2.k
0.02
（3）污垢热阻和管壁热阻按表3-10，可取
管外侧污垢热阻Ro0.0004m2k/w
管侧污垢热阻Ri0.0006m2k/w
管壁热阻按式3-34计算，依表3-14，碳钢在该条件下的热导率
（4）传热系数Kc依式3-21有
（5）
Rwdo
dm
Ro
’402w/mk
1
-）
o
（6）传热面积裕度依式3-35可得所计算传热面积Ac为
AQ11.086107—2
A-582.6m
Ketm40246.4
该换热器的实际传热面积为Ap
Apd°
INT3.140.02571236681.3m2
该换热器的面积裕度为
Ac582.6
传热面积裕度合适，该换热器能够完成生产任务
2.壁温计算
因为管壁很薄，而且壁热阻很小，故管壁温度可按式3-
42计算。
由于该换热器用循环水冷却，冬季操作时，循环水的进口温度将会降低。
为确保可靠，取循环冷却水进口温度为15C,
出口温度为39C计算传热管壁温。
另外，由于传热管侧污垢热阻较大，会使传热管壁温升高，降低了壳体和传热管壁温之差。
但在操作初期，污垢热阻较小，壳体和传热管间壁温差可能较大。
计算中，应该按最不利的操作条件考虑，因此，取两侧污垢热阻为零计算传热管壁温。
于是，按式4-42有
Cm
T
式中液体的平均温度tm和气体的平均温度分别计算为
tm0.4X39+0.6X15=24.6°
Tm（110+60）/2=85C
ci5872w/m「k
921.5w/川.k
传热管平均壁温tw32.9°
壳体壁温，可近似取为壳程流体的平均温度，即T=85C。
壳体
壁温和传热管壁温之差为t8532.952.1C。
该温差较大，故需要设温度补偿装置。
由于换热器壳程压力较
大，因此，需选用浮头式换热器较为适宜。
3.换热器流体的流动阻力
（1）管程流体阻力
Pt（PipJNsNpFs
Ns1,Np2,
由Re=34706.8,传热管对粗糙度0.01，查莫狄图得i0.04，流速
u=1.302m/s,
994.3kg/m3,所以,
Pi0.04
71.302994.3一”ccPa
0.022
11/PO.O1«
2u
994.31.3022
Pr
3-
2528.44Pa
P1（11798.8
2528.44）21.5
42981.726Pa
管程流体阻力在允许围之
（2）壳程阻力按式计算
Ps（PoPi）FsNs,N
1,Fs1
流体流经管束的阻力
FfoNTC（NB
1）
Uo
F=0.5
fo56120000.2880.2397
Ntc1.1Nt0.51.112620.539.07
NB14UO5.03m/s
=74976a
流体流过折流板缺口的阻力
总阻力
Ps74976+43553=1.2X106Pa
由于该换热器壳程流体的操作压力较高，所以壳程流体的阻力也比较适宜。
数
参
9
/3
9/
pa
压
4
6
物性
C//度温性定
34
85
\73m
^/f\度密
90
kgf\
•」k--
Fk定？
97
\7
SSPPf\度粘
市W/f\率
>
热
数特朗普
6£
73
.7
设备结构参数
式头浮
数程壳
mm径体壳
00
mm管
X
①
32
mm
<
/管
70
列•三一子管
△
根目数管
个数板流折
m
帕mm
数程管
质材
钢碳
mm速流
02
.3
06
?
m2
工一一--
‘一一衣
87
i?
m2
48.
--?
m2z（\
/%度裕
参考文献：
3．GB4557.1——84机械制图图纸幅面及格式
4．GB150——98钢制压力容器
5．机械工程学会焊接学会编，焊接手册，第3卷，焊接结构，；
机械工业1992年。
6．杜礼辰等编，工程焊接手册，，原子能，1980
7．化工部六院编，化工设备技术图样要求，化学工业设备设计中心站，1991年。
升级会员 