管壳式热交换器设计全解2.pptx
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1、设计内容设计内容设计内容设计内容1、工艺设计:、工艺设计:通过物料衡算和热量衡算,确定传热系数通过物料衡算和热量衡算,确定传热系数K 传热面积传热面积A,管子长度及数量,管板的布置及流体的流向,管子长度及数量,管板的布置及流体的流向。2、结构设计:、结构设计:壳体壁厚的确定,管子及其与管板的连接、各流壳体壁厚的确定,管子及其与管板的连接、各流体进、出口的结构设计,温差的影响,各部位的焊接结构。体进、出口的结构设计,温差的影响,各部位的焊接结构。三、管壳式换热器的选用三、管壳式换热器的选用三、管壳式换热器的选用三、管壳式换热器的选用1、分析了解设计任务,掌握各项参数及工艺特点、分析了解设计任务,
2、掌握各项参数及工艺特点物料的进、出口温度及操作压力物料的进、出口温度及操作压力物料的物性参数物料的物性参数物料的物理化学性质及耐腐蚀性物料的物理化学性质及耐腐蚀性2、确定选择换热器的型式,确定流体流动空间、确定选择换热器的型式,确定流体流动空间3、设计计算、设计计算根据物料进、出口的温度,计算对数平均温差根据物料进、出口的温度,计算对数平均温差根据物料的物性参数,确定根据物料的物性参数,确定1,2,R1,R2 计算总传热计算总传热系数系数K计算热负荷计算热负荷确定传热面积确定传热面积A,确定管径管数,确定管径管数 确确定定流流动动路路径径,根根据据任任务务计计算算传传热热负负荷荷,确确定定流流
3、体体进进、出出的的温温度度,选选定定换换热热器器形形式式,计计算算定定性性温温度度,查查取取物物性性,计计算算平平均均温温差差,根根据据温温度度校校正正系系数不小于数不小于0.80.8的原则,确定壳程数。的原则,确定壳程数。依依据据总总传传热热系系数数经经验验值值范范围围,或或按按生生产产实实际际选选定定总总传传热热系系数数K K估估值值,估估算算传传热热面面积积A A估估。选选定定换换热热器器的的基基本本尺尺寸寸,如如管管径径、管管长长、管管数数及及排排列列等等;若若选用,在标准中选择换热器型号。选用,在标准中选择换热器型号。计计算算管管程程和和壳壳程程的的压压降降,根根据据初初选选设设备备
4、规规格格,计计算算管管、壳壳程程流流体体压压降降,检检查查结结果果是是否否满满足足工工艺艺要要求求,若若压压降降不不合合要要求求,要要调调整整流流速速,再再确确定定管管程程数数或挡板间距,或选择另一规格的设备,重新计算压降至满足要求。或挡板间距,或选择另一规格的设备,重新计算压降至满足要求。(二二)列管换热器的选用和设计的步骤列管换热器的选用和设计的步骤 计算总传热系数,核算传热面积,计算管、壳程的换热系数计算总传热系数,核算传热面积,计算管、壳程的换热系数 1 1和和 2 2,确确定定污污垢垢热热阻阻R Rs1s1和和R Rs2s2,计计算算总总传传热热系系数数K K计计,并并计计算算传传热
5、热面面积积A A计计,比比较较K K估估和和K K计计,若若K K估估/K/K计计=1.15=1.151.251.25,则则初初选选的的设设备备合合适适,否否则则需需另另设设K K估估值值,重复以上步骤。重复以上步骤。生生产产任任务务进出口温度进出口温度型式型式流径流径定性温度定性温度物性参数物性参数平均温差平均温差壳程数壳程数0.80.8Q初选初选K选选A管方管方尺寸尺寸壳方壳方尺寸尺寸选择规格选择规格计计算算压压降降合理合理NO液体液体101000KPa00KPa气体气体1 110KPa10KPayes计算计算s st t计算计算R Rs s R Rt tK K计计/K/K选选1.151.
6、151.251.25设计选型合格设计选型合格yesENDNOK计一.设计任务书1.已知热流体热量已知热流体热量 ,温度,温度 、,冷却介质冷却介质 温度温度2.确定换热面积及选定换热器确定换热面积及选定换热器3.选用一台合适的离心泵选用一台合适的离心泵实例实例qm1T1qm1T2t1t2二.设计步骤1.求出换热器的热流量求出换热器的热流量2.作出适当的选择并计算作出适当的选择并计算3.根据经验估计传热系数根据经验估计传热系数 ,计算传热面积,计算传热面积4.计算冷、热流体与管壁的计算冷、热流体与管壁的5.压降校核压降校核6.计算传热系数,校核传热面积计算传热系数,校核传热面积7.选用一台合适的
7、离心泵选用一台合适的离心泵三三.设计结果设计结果换热器的型号换热器的型号离心泵的型号离心泵的型号流程安排流程安排.求出换热器的热流量求出换热器的热流量根据已知条件根据已知条件 、,求求 实例实例.作出适当的选择并计算作出适当的选择并计算流向的选择流向的选择确定确定冷却介质冷却介质出口温度出口温度 ,求对数平均推动力,求对数平均推动力对对 进行进行 修正修正查图得到查图得到 一般逆流优于并流一般逆流优于并流实例实例.根据经验估计传热系数根据经验估计传热系数 ,计算传热面积计算传热面积根据根据 初选初选换热器换热器实例实例.计算冷、热流体与管壁的计算冷、热流体与管壁的确定冷、热流体走管程或壳程确定
8、冷、热流体走管程或壳程确定管内流速确定管内流速根据所选换热管确定根据所选换热管确定管子的排列管子的排列目前我国国标采用目前我国国标采用 和和管长管长 有有1.5、2、3、4.5、6、9m核定管壳式换热器内常用流速范围核定管壳式换热器内常用流速范围管程数管程数管子数管子数折流挡板折流挡板安装折流挡板的目的是为了提高管外安装折流挡板的目的是为了提高管外对圆缺形挡板,弓形缺口的常见高度对圆缺形挡板,弓形缺口的常见高度国标挡板间距:国标挡板间距:取壳体内径的取壳体内径的20%和和25%固定管板式:固定管板式:100、150、200、300、450、600、700mm 浮头式:浮头式:100、150、2
9、00、250、300、350、450 (或(或480)、)、600mm管程换热系数管程换热系数若若 ,则改变管程数重新计算或重新估计,则改变管程数重新计算或重新估计物性系数在定性温度下求得物性系数在定性温度下求得实例实例壳程给热系数壳程给热系数若若 太小,则可减少挡板间距太小,则可减少挡板间距实例实例.压降校核压降校核 管程阻力校核管程阻力校核管程数管程数管程结垢校正系数,对三角形排列取管程结垢校正系数,对三角形排列取1.5,正方形排列取,正方形排列取1.4改变管程数,应兼顾传热与流体压降两方面改变管程数,应兼顾传热与流体压降两方面的损失的损失必须调整管程数目重新计算必须调整管程数目重新计算实
10、例实例 壳程阻力损失壳程阻力损失可增大挡板间距可增大挡板间距折流板数目折流板数目横过管束中心线的管子数横过管束中心线的管子数折流板间距折流板间距壳体内径壳体内径按壳程流动面积按壳程流动面积 计算所得的壳程流速计算所得的壳程流速管子排列形式对压降的校正系数管子排列形式对压降的校正系数壳程流体摩擦系数壳程流体摩擦系数实例实例.计算传热系数计算传热系数 校核传热面积校核传热面积根据流体的性质选择适当的根据流体的性质选择适当的 垢层热阻垢层热阻否则重新估计否则重新估计 ,重复以上计算,重复以上计算实例实例 冷却介质的选择是一个经济上的权衡问题,按设冷却介质的选择是一个经济上的权衡问题,按设备费用和操作
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