化工原理课程设计答案参考模板 管壳式换热器选型.docx
一、刖百热交换器是进行热交换操作的通用工艺设备,被广泛应用于各个工业部门,尤其在石油、化工生产中应用更为广泛。换热器分类方式多样,依据其工作原理可分为:干脆接触式换热器、蓄能式换热器和间壁式换热器三大类,其中间壁式换热器用燧最大.据统计,这类换热器占总用房的99%。间壁式换热器乂可分为管壳式和板壳式换热潺两类,其中管壳式换热器以其高度的牢靠性和广泛的适应性,在长期的操作过程中枳累了丰富的阅历,其设计资料比较齐全,在很多国家都有了系列化标准。近年来尽管管壳式换热器也受到了新型换热器的挑战,但由于管充式热交换器具有结构简洁、坚固、操作弹性大、应用材料广等优点,管壳式换热器目前仍是化工、石油和石化行业中运用的主要类型换热器,尤其在高温、高压和大型换热设备中仍占有肯定优势。如何确定最佳的换热器,是换热器优化的问题。本说明书对指定仃机物进行冷却选择合适的换热胧,并且合理支配操作管路以及选择合适的离心泵作出具体的计尊说明.二、设计任务班级：姓名：学号：任课老师:选择一个合适的换热器，冷却78oC的某液态有机物至arc,此有机物的流量为82kgs:(I)合理支配操作管路：(2)选择一台合适的高心泉：(3)有机物69(的物理性质：p=997kgm'=0.6mPas;Cp=2.22kJ.1.kg0C;=0.16W.11oC.(4)冷却水:进口温度h=2(C:(5)操作条件：换热器管壳两侧的压降皆不应超过SIMPa,三、书目-It*I二设计任务2四计算明细表4I管光式换热器规格42离心系的里号规格43计算数据结果记录5五计算过程6I选择合适的换热器61.1 热力学数据的获得61.2 计算热负荷Q和初61.3 计算温差和估计传热系数61.4 估算换热面积71.5 计算管程压降和给热系数71.6 计算无程压降和给热系数81.7 计算传热系数91.8 校核传热面枳92支配管路和选择合适的禹心泵92.1 管径初选92.2 压头计算IO六M*12七符号说明13期说明15九一靖15四、计算结果明细表(I)管光式换热器的规格DMmm公公成力PNyMPa筲探效Nn中心推管教NTmvM而松Jtn'例9x2UIE换热甘K/41.mm管心距/m换妁面枳70042574270.0507450025150.8(2)离心系的型号规格型号转速n(r<in)ifttt扬程/«效率/%功率必需气及Irt(NPSII>m帧M(泵/)kr»7h1.yS轴功率电机功率IS1.SO-125-250115012053.322.57110.418.5XO758/15820055.6208113.53.024066.717.57814.73.5（3）计算数据结果记录项目结果单位冷却剂出口温度40循环水定性温度30热负荷3276.72kW冷却水质量流量39.25kg；S并流对数平均温差35.7逆流对数平均温差39.0估兑换热面积147.4m2管程流淌面积0.0507广管内冷却水流速0.78m!s管程给热系数39691.V(m2-oc)摩擦系数0.036管程压降12539.7Pa壳程流淌面积0.134克程有机物流速0.61m/s当量宜径0.0173m壳程给热系数1315Iir(m2-°C)亮程压降548332Pa核算传热系数693JF(m2oc)校核传热面枳,24m2冷却水流量144m3fh总局部阻力系数21.64阻力损失7.5m压头（扬程）15.96m五、计算过程-选择合适的换热器1热力学数丹的获得冷却剂：河水，从Atm>10C及防止水中盐类析出为原则，选选择出口温度：£30。C循环水的定性温度：入口温度为1.=2(C,出口温度为=40"C循环水的定性温度为/“=(20+40)/2=30'C两流体的温差7；-J=69-30=39C<50C两流体在定性温度下的物性数据如下性流温度r密度kgmi粘度mPas比热容kj(kgD导热系数W(m"C)有机物699970.62.220.16循环水30995.70.80124.1740.61712计算热负荷Q和心2由热员衡算3276.72=39.25kgsQ=qycpi(-)=822.22×(78-60)=3276.72kW1.,mi-cf,2(t2-1.,)4.174x(40-20)3计算温基A/.和估计传热系数KR并流时,M=78-20=58。CM=60-40=20°C=包二必=生型-,58/,In一20逆流时，M=78-40=38°CM=60-20=40=39.0,-Af2-38-403一一I38In-1.In-M40依据管程走循环水，壳程走有机物，总传热系数K现暂取:K=570W.,m24估算换热面积=147.4nQ_3276.72×10K¼1,i1-570×391.依据A仙可以选择下述标准换热器（隹附录得）：（排列方式：正三角形）公称直径DNJmm公称压力PN,'MPa管程数N管子根数n中心排管数NT管程流通面积m201.92um换热管长度1.Zmm管心距11un换热面积m270042574270.0507450025150.85计算管程压降AH及管热系数依据标准换热器供应的参数管程流淌面积%=0.0507/管内冷却水流速39.25Ag/sQ=3276.72(2-1.)4.174x(40-20)%39.25PM995.7×0.0507=0.78MS14500dua0.015X0.78x995.7M-0.8012×IO-5a管程绐热系数,=0.023Re严Prg=0.023Rejc1.,d,=。,如潞XM5叫g4=3969IV(oC)取钢的管壁粗糙度为0h廊，则)2)0.036管程压降(,I、1.、，Ptjz4.5小，995.7x0.78,=+3f1.N1.,-=0.036×+3×1.5×2×'1.d)'p20.015)2=12539.7Pa<0.1P06计算光程仄降八忆及绐热系数°rA2挡板间距B取0.9m,=BD0.9×0.71-|=0.15/I0.025)82=0.55"isD.I5997de=3.I4×O.OI9O.6×IORcn=跖0"=°°73x055x997=U×0.0252-0.785×0.0192=O.OI73w=8.325Pr=222×1.0'×06×1°0.16亮程中有机物被冷却，j)=0.95n«<z0=0.36Rede=0.36-016×160000SSX8.325%0.950.0173=1315M(n2)取折流挡板间距8=0.9,”管束中心线管数NrC=27克程流淌面积A2=B(D-NKdj=0.9x(0.7-27×0.019)=0.1Im282一997x0.17=0.48，”/S因Rc>500.=5Rc02m=5×(1.5×1.22*=.56管子排列为三角形,F=0.5,f=1.15挡板数：3=5-1=葛-1=4壳程压降Ae=FjUNTANS)+1)+Nj35-治/Bp=0,50.56×27(4+1.)+43.5-,15997×=5483.32PaV(MA,7计算传热系数号.污垢热阻和管壁热阻管外储污垢热阻=0.000176wroCW管内侧污垢热版K1.i=O.O21.oroCW+0.000176+0.00021+396913152x10取钢管壁厚6=2×103m.热导率4=45.4WmTK45.4693W(m-oC)8校械传热面积=121.24m2二03276.72x10'计一Kmeit693×39×1所选换热器:f=150.WA=150.83121.24=1.24所以选择的换热器符合要求。C二支配管路和选择合适的离心泵1管径初选瞑2=39.25植/$«=a1.=×3600=0.0394”/fs=4.9mihrYVP1995.7'初取水经济流速"=15ms39.25995.7×1.5=0.026"J4=(/=4=冷=J崎詈=182.由T182mm不是标准管径，因此确定Jf=150mn%，39.25_.u=-2=2.23m/sPd995.7×-×O.1524符合经济流速范围故确定：4=150"，"."=2.23m/s2反头He在水槽液面及压力表处列柏努利方程区+=+&+!_+，PS'PS2g取e=0.15nm./7<=().,Rc=<i,pu=O.I5×995.72.23/0.801210,=4.21.O5查图得2=0.021局部阻力：底阀1个标准90°弯头3个球心阀1个J=8.54=0.75x3<=9.5流入换热器4=(-J1)2=(1.-0.1.51/O.72)3=0.91流出换热器4=0.5(1-/J,i)=0.5(-0.I520.72)=0.48故=8.5+0,75x3+9.5+0.91+0.48=21.64换热器压降=I0.021XPR115+5，'+21.64×0.15)2.232A例=12539.7Pa12539.7,U+=7.5/w2×9.81.995.7x9.81：仙=公二WJ明PS2g20000995.7x9.81223+8+7.5=I5.96m2x9.81io-it=2.23nsnq.=uA,=2.23x×0.15:=0.04m5s=1447z,ih4依据或和e以及IS型离心系系列特性曲线可以选择型号为IS1.50T25-250的离心系.六、附录(1)物理性质流体温度T密度kg/m粘度mPas比热容kj(kgC)导热系数W(m-C)有机物699970.62.22
