化工原理课程设计循环水冷却器设计Word格式.docx

1、2.2.2壳程流体传热系数 0 62.2.3计算总传热系数K0 62.3核算压强降 82.3.1管程压强降 82.3.2壳程压强降校核 103设备参数的计算 113.1确定换热器的代号 113.1.1换热器的代号 113.1.2确定方法 123.2计算壳体内径Di 123.3管根数及排列要求 123.4计算换热器壳体壁厚 123.4.1选适宜的壳体材料 123.4.2该钢板的主要工艺参数性能 133.4.3壁厚的计算 133.5选择换热器的封头 153.6选择容器法兰 163.6.1选择法兰的型式 163.6.2确定法兰相关尺寸 163.6.3选用法兰并确定其标记 163.7选择管法兰和接管

2、173.7.1热流体进出口接管 173.7.2冷流体进出口接管 183.7.3选择管法兰 183.8选择管箱 193.9折流档板的设计 193.10支座的选用 203.11拉杆的选用和设置 213.11.1拉杆的选用 213.11.2拉杆的设置 223.12确定管板尺寸 223.13垫片的选用 233.13.1设备法兰用垫片 233.13.2管法兰用垫片 244数据汇总 255总结评述 266参考文献 277主要符号说明 288附表 301主要物性参数表在定性温度下：t定冷=（20+30）/2=25Ct 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

3、据密度kg/m3P1987.1997.0比热容kJ/kg CCpi4.175Cp24.179粘度 Pa.s M030.53350.9028导热系数W/m- C入 10.650尼0.609进口温度CT160t120出口温度CT245t2302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 60C，出口温度45C;冷流体（冷却水）进口温度 20C，出口温度301 1冷水定性温度： tm - t1 t2 - 20 30 25C2 2热的循环水的定性温度：Tm 1 T1 T2 1 60 45 52.5C由于两流体温差小于50C,不必考虑热补偿。

4、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Qh mh C ph t1X 106W（2）冷却水流量的计算=30057.4kg/h=8.35kg/s （1）平均传热温差LA 0.25T1 t1 60 20、1.52 11 0.25 , z（2 0.25） 1 1.5 J.52 1、ln（ ） ln（ . ）1.5 1 1 1.5 0.25 （2 0.25） 1 1.5 1.52 10.94

5、可得： t =0.94，则有 tm=0.94 ：28=26.32C（2）确定管程数由于 t 0.94 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=900 w/（m2. ）6 则估算的传热面积为：A= 1.2561 10 53.7m2 ;K Atm 900 26（2）管径和管内流速选用25 2.5的碳钢传热器（Gb81632-87）取管内流速为Ui 0.5m/s（3）估算管程数和传热管数由 V ns d：Uj 得4ns -d2Ui由4.1.2可知冷却水流量 m= 8.35kg/sm 8.350.008375 m3/s根据列管式换热器传统标准，此数据可选取

6、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M L 15.8 曰、Np 4（根）l 4.5传热管总根数 Nt Npns 4 54 216（根）根据列管式换热器传统标准取传热总管根数 Nt 222（4）实际传热面积：S0 N n d（l 0.1） 222 3.14 0.025 （4.5 0.1） 76.6m2则要求过程的总传热系数为, Q 1.2561 106 厂c 2厂、ko = 630.70 w/（m . C）S0 tm 76.6 26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

7、：1.6 MPa总管数：Nt =222根管心距：t=32mm管尺寸：25 2.5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：76.7 m2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A0.023 Re0.8R0.4di0.023 0.609（10623）0.8（6.20）04 2416.9W （m2 C）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150mmD 壳体公称直径，取为 600mmdo 管子外径，为25mm热系数关联式计算o 0.36（）

8、（）0.55 （亘）3 （）0.14d e w壳程中的循环水被冷却，取（）0.14 0.95代入数据得:0.650 o. 55 13o o.36 （40738.4） 3.43 3 0.950.02025695.4W （m2 C）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oRsi, Rso 管内侧、外侧污垢热阻 m2 C /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:P22UiNp是管程数，为4（1）对于P的计算:管程流通截面A :（）2222 3.140.022=0.0174m2Np由此可知ui0.481m/sRei 10623设管壁

9、粗糙度 0.1mm 01 0.005di 20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0.0374 997 （0.481）20.02 2853.47Pa对于P2的计算门 3 u2 o 997 （0.481）2P2 3 346.00 Pa Pi的计算则： P （ P P2）RNp （853.47 346.00） 1.4 4 6717.03Pa2.3.2壳程压强降校核P0（R P2）FsNs12R Ff。nc（NB 1） U0Nb（3.5Fs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

10、Nc 1.1 n 1.1 222 16.40取折流板间距为150mm；N 传热管长B 折流板间距竺10.1529块;壳程的流通面积:u0（2）对于P2P2 Nb（3.52h） U0D ） 229 （3.52 0.15、987.1 （1.564） 101531.4Pa;0.5 -（3）对于（111648.8 101531.4） 1.15 1 245157.23Pa;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

11、号所选换热器的代号为 G-500-H 1.6 80133.1.2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：Di t（nc 1） 2b,t 管中心距，m对 25 2.5管，t取32mmnc横过管束中心线的管数，用 nc 1.1. 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：Di 0.032 （1.1-222 1） 2 1.5 0.025

12、0.568m 600mm3.3管根数及排列要求（1）换热器采用 25 25mm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 t 1.25d0 32mm 。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（ YB 536-69），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-20475C，可以作中低压设备，所以筒体材质选用 A3F 钢板，钢板标准 GB32743.4.3壁厚的计算（1） 公式： P C1 C2 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1.6MPaDi 壳体内径，mmt