化工原理课程设计--水冷却25%甘油的列管式换热器的设计.docx

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1、水冷却25%甘油的列管式换热器的设计目录1说明书21.1 设计题目21.2 设计条件31.3 设计任务32设计方案简介32.1 选择换热器的类型32.2 管程安排32.3 流向的选择33流体物性的确定43.1 流体定性温度的确定43.2 定性温度下流体的物性44工艺计算及主体设备设计计算及选型44.1 计算热负荷和冷却水量54.2 计算两流体的对数平均温度（暂按单壳程、多管程进行计算）54.3 初选换热器规格54.4 折流板65核算总传热系数65.1 管程传热系数a265.2 壳程传热系数四75.3 污垢系数85.4 总传热系数K85.5 传热面积裕度85.6 管壁温度人86压力损失的计算96

2、.1 管程的压力损失96.2 壳程的压力损失97辅助设备的计算及选型97.1 管箱97.2 封头107.3 旁路挡板107.4 接管107.5 导流筒107.6 放气孔、排气孔108设计结果一览表119对设计的评述12参考文献131说明书用水冷却25%甘油的列管式换热器的设计1.2 设计条件(1)甘油处理量：Wc=58960kgh进口温度：100,出口温度：40、压强降：VIOI.3kPa(2)冷却水进口温度：25,出口温度：35、压强降：0.8合理，故可用单壳程。矫正后的温度=Z”诞=0.925X34.10=31.54C4.3 初选换热器规格设总传热系数Ko=513W(oQ,故所需要传热面积

3、为= 230.79wz2Q3734184KAf51331.54据此，由换热器系列标准选定换热器，相关参数如下表：壳径(mm)1100管子直径(mm)25x2.5公称压强MPa2.5管长(m)4.5管程数(N)4管子总数(n)716换热管材料碳钢管管子排列方法正方形斜转45管程流通面积(in?)0.0562表二BES1100-2.5-243.4-4I型浮头式换热器25根据上述所选换热器，其总传热面积可以查得为，则在此条件下总传热面积K = -At3734184243.431.54= 486.4W(zn2oC)4.4 折流板本设计中采用圆缺形挡板，挡板切口高度与直径之比一般是0.15飞.45之间,

4、且常见的是0.20和0.25这两种，故选用0.25型。即挡板高度人=0.25x1100=275/%/挡板间距B=150mmt折流挡板数乂=至-1=29块。cB0.155核算总传热系数5.1管程传热系数%由图表一可知30时水的物性常数0水=995.7=0.617W(m,oC)；出=252x2.5=20/用,2=4.187KJ(.oC)/=0.8007103Pt75.每程管程的侧面积：At=-d2-=-0.022X=0.056川4N44管程冷却水的体积流量：/=纭=色丝=0.0899/3sp995.79管程冷却水流速：%=2=鳍更=L60而s(0.5,3)之间，故符合要求；A,0.056Re=也e

5、=%沙丝孕2=39793.18KXXX),故管程内流体运动属于湍0.8007103流区对于管程中的冷却水来说其被加热，故管程传热系数2=0.023X(也产(2产=0.023竺X(竺出”字产X(4.178x0.8007产=66762y酒2J20.02O.8OO71O30.6175.2壳程传热系数四取管心距为t=53.28加o则流体通过管间最大面积为Ne+120+1SmaX=以1-，)=0.15l.ll(l-)=0.07360.05328qn,=pqv.=qv.=_j57n3/srt,1,v,p1040.44qmax00157=0.213n5(0.2,1.5),符合要求0.0736管群排列方式为正

6、方形斜转45,管群当量直径为由4(r2-J22)4(0.053282-0.0252)dt,=支一=-4=0.120md,%X0.025SJl20x0.213x040=36792.20.7225W3nc3.81030.7255103Pr=-l-=5.350.515壳程中0.25%甘油被冷却，故取(K严=0.95,故4ra=0.36()(R,严5x(pr)3(JL)=0.36(36792.2)055(5.35)70.954，,w0120=Ilo7.4W(OC)5.3 污垢系数得查阅相关资料可得，管内外的污垢热阻分别为Rsi=0.000342/./wRs=0.000172w2oCw5.4 总传热系数

7、KDDdlI41cnnneCnnnm。您10.025+RS+R.+L+0.000172+0.000342X+XWd2a2d21107.40.026676.260.02=591.Sm2oCw5.5 传热面积裕度Ai-3734184=20054l=纪”=Ll51(1.15J.25)面积裕度符合要求591.8x31.54Aif.200.055.6 管壁温度小Tax-ta1701119.12+306676.26_.0r一a1+a21119.12+6676.26根据相关资料查得35.74C时25*甘油的粘度为4=5.399x10-34.S,7化时甘油的粘度为=3.47X10-3.$。对于壳体:3.47

8、10 Q1415.39910 3 ；=0.940 0.95故壳体壁温可近似等于壳体流体的定性温度即，壳体壁温和传热管壁温温差*=T-h.=70-35.74=34.26oC,该温差较大，需要温度补偿装置，故选用浮头式比较合理。6压力损失的计算6.1 管程的压力损失设管壁粗糙度为=0.2%,则相对粗糙度为=丝=0(X)8,d225Re=39793.18根据摩擦系数4与雷诺数Re及相对粗造度上的关系图查得a4=0.038,管子排列方式为正方形斜转45,其中/=1.4,N=4Ini24SQQS7x162pz=(-+3)V-=(0.0038+3)1.44：=27.5KPaaO1.3KPad220.022,符合要求。6.2 壳程的压力损失M=/Mc(N+l)+N(3.5普)卜耳，其中N=29,n=716,N7c=119();=31.84,F=O.4v=1.15,y0=5.0Rer0228=5.0x(36792.2)-0228=0.454”八一olox/2八CCSU2x0.151IlU995.70.2132pv=0.4X0.45431.84(29l)+29(3.5)1.15=6.94KPa10L3KP符合要求。7辅助设备的计算及选型7.1 管箱因为D=I100mm,在Iloon