固定管板式列管换热器的设计.pptx
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1、固定管板式列管换热器1目 录十、对本设计的评述或有关问题的分析讨论十一、参考文献十二、工作总结十三、设计创新点固定管板式列管换热器2摘 要本次课程设计属于化工课程设计的一个重要方面,在工业生产中有着广泛的应用。目的在于考察我们对相关化工原理基本理论知识的掌握程度,提高对化工设备的认知以及培养分工与独立工作的能力。我们的课题为“固定管板式列管换热器的设计”,通过已知的苯进口温度,管程壳程的压力降要求,水的常温温度等条件设计一符合实际工作要求的换热器,并且通过一工艺流程图展现其在某种特定用途下的操作流程。由于水的出口温度并不已知,笔者通过选择合理的泵来推算出其出口温度,进而对后续的计算问题迎刃而解
2、。后期的校核计算中,所得的换热面积、压力降及壁温均符合要求,标明所设计的换热器是满足一定生产负荷下正常工作要求的。固定管板式列管换热器3一、固定管板式换热器的介绍1、固定管板式换热器的结构特点 此种换热器的特点是管束以焊接或胀接在两块管板上,管板分别焊接在外壳的两端并在其上连接有顶盖,顶盖和壳体上装有流体进出口接管。固定管板式列管换热器42、固定管板式换热器的性能优点 与其他形式的换热器相比,它的结构简单,制造成本较低。管内不易积累污垢,即使产生了污垢也便于清洗。3、固定管板式换热器的性能缺点 无法对管子的外表面进行检查和机械清洗,因而不适宜处理脏的或有腐蚀性的介质。由于管子和管板与壳体的连接
3、都是刚性的,当管子与壳体的壁温或材料的线膨胀系数相差较大时,在壳体和管子中将产生很大的温差应力,以致管子扭弯或从管板上脱落,甚至损坏整个换热器。固定管板式列管换热器5二、设计方案的确定及流程说明1、确定设计方案(1)已知设计条件 生产负荷(按每年7200小时计算):11.6万吨纯苯/年 苯进料状况:80的液体 苯出口状况:55的液体 冷却介质:循环水(1535)管程和壳程压降:不大于10kpa(2)设计的前期处理 壳程和管程所走流体的选择 选择依据:1)有毒的流体走管程,减少泄漏的机会,而苯是一种可至白血病有毒液体;2)粘性大的或流量小的液体宜走壳程,因流体在有折流板的壳程流动时,在较小的雷诺
4、数(Re100)下,即可达到湍流,有利于提高传热系数,而一般正常温度下,苯的粘性小,水的粘性大;3)苯是高温液体,在管内热膨胀,水是低温流体,在壳内冷缩,从而使管子不会从管板上脱落。固定管板式列管换热器6 由此,笔者选定让水走壳程,苯走管程。对水的假定 假设所用水的水源来自于清河水,在使用它作为冷却介质前,需对其做一定的化学处理:先通过一净水池将较大的颗粒除去;再通过另一净水池,使用絮凝剂,将钙离子和镁离子沉淀,这样得到的水可近似认为是污垢热阻很小的蒸馏水。同样的,考虑到设备是长期工作的,难免保证水不蒸发、泄露而损耗,需进行定期的补给。水入口温度的选定 笔者假定换热器的常年平均工作温度为20,
5、亦即室外温度基本恒定在20。符合这样条件的地区分布在大陆的低纬度地区,以广州地区为宜。所以,水入口的温度选择为20。固定管板式列管换热器7水出口温度的设计思路 笔者是通过选择泵来确定水的出口温度的。下面即为设计的思路:一般情况下,水的流速在12.5m/s之间取。取TR32-160型离心式液下泵(化工设备设计手册P1530),已知其体积流量qV=9m/h,出口直径d为32mm,由u=qV/A解得出口流速为2.07m/s,正好符合上述的流速范围内;由的选定,得到20条件下水的密度为998.2kg/m,知道质量流量qm=qV*=998.2*9kg/h=2.4955kg/s;在根据热负荷计算式 Q=1
6、Cp1(T1-T2)=2Cp2(t2-t1)可计算得水的出口温度 =40.50540.50 因此,水的出口温度设定为40.5。其中,热负荷Q=213580J 固定管板式列管换热器8输送苯对应泵的选择 由苯的年产量可知其质量流量,再由苯的进口温度查得其对应密度,结合质量流量和入口密度即可求得苯入口的体积流量(为20.23m3/h)。选用ZA 型卧式离心泵,型号ZA40-200 对应C型叶轮,额定流量Q=22m3/h(摘自化工设备设计手册下卷P1512)下面确定泵操作的流量富余量,以确定所选泵是否符合要求。泵的流量富余量应尽量减少,这样所选泵的型号、规格的额定工况接近操作工况,泵的一次性投资较小,
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