制药化工原理——换热器的设计11

列管式换热器课程设计

化工原理课程设计

题 目： 学生姓名： 刘灿 雷立 学 号： 1011403009

1011403010 系 别： 化学化工系 专 业： 制药工程 指导教师： 刘 艳 起止日期：

2012年 月 日

列管式换热器课程设计

设计任务书

设计题目；热水冷却器的设计

设计参数：（1）处理能力：1.8×104t/a热水； （2）设备形式：列管式换热器。 一、操作条件

①热水：入口温度75℃，出口温度60℃；

②冷却介质：循环水，入口温度32℃，出口温度40℃； ③允许压降：不大于105Pa；

④每天按330天，每天按24小时连续运行。 ⑤建厂地址：湖南地区 二、设计内容及要求 （1）计算热负荷 （2）计算平均温差 （3）初估换热面积 （4）核算总传热系数K （5）计算传热面积S （6）换热器规格选型 （7）附属设备的选型

（8）换热工艺流程图，主体设备工艺条件图。

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目 录

设计任务书 ............................................... 2 1、 概述 ................................................. 1 1.1 列式管换热器简介 .................................. 1 2、 列式管换热器选型 ..................................... 5 2.1换热器类型选择 ..................................... 5 2.2流径的选择 ........................................ 5 2.3材质的选择 ........................................ 6 2.4流速的选择 ........................................ 6 2.5管程结构 .......................................... 7 2.6壳程结构 .......................................... 8 3、 设计方案确定 ......................................... 9 3.1设计流程图：...................................... 10 4、工艺设计计算 ......................................... 11 4.1确定物性数据...................................... 11 4.2计算热负荷 ....................................... 11 4.3计算平均传热温差 .................................. 12 4.4估算总传热系数 .................................... 12 4.5初估换热面积及初选版型 ............................ 13 4.6选取附属设备...................................... 14 4.7换热器核算 ....................................... 15 4.8计算压降 ......................................... 17

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5、换热器主要技术参数 ................................... 19 5.1换热器主要结构尺寸和计算结果 ...................... 19 工艺流程图 ........................................... 20 主体设备图 ........................................... 20 5.2 设计评述 ......................................... 20 6、 附录 ................................................ 21 6.2公式符号说明...................................... 21 6.2参考文献 ......................................... 22

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1、概述

1.1 列式管换热器简介

列式管换热器又称为管壳式换热器，是一种传统的、应用最

广泛的热交换设备。

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列管式换热器主要由管箱、换热管、壳体、管束、折流板、管板和封头等部件组成。管壳式换热器的核心，安装在壳体内，两端固定在管板上。换热管作为导热元件，与折流板一起决定换热器的传热性能。管箱与壳体则决定管壳式换热器的承压能力及操作运行的安全可靠性。管壳式换热器属于间壁式换热器，其换热管内构成的流体通道和称为管程，换热管外构成的流体通道称为壳程。管程和壳程分别通过两种不同温度的流体时，温度较高的流体通过换热管壁将热量传递给温度较低的流体，温度较高的流体被冷却，温度较低的流体被加热，进而实现两流体换热工艺目的。封头用螺栓与壳体两端的法兰相连。其优点是单位体积内所具有的传热面积较大，结构简单坚固，选材广泛，制作容易，传热效果好，并具有较大的操作弹性，因而在制药化工生产中有着广泛的应用。

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1.2列式管换热器常见类型 1、固定管板式

固定管板式换热器的两端管板和壳体制成一体，当两流体的温度差较大时，在外壳的适当位置上焊上一个补偿圈，（或膨胀节）。当壳体和管束热膨胀不同时，补偿圈发生缓慢的弹性变形来补偿因温差应力引起的热膨胀。

特点：结构简单，造价低廉，壳程清洗和检修困难，壳程必须

是洁净不易结垢的物料。

2、U形管式

U形管式换热器每根管子均弯成U形，流体进、出口分别安装在同一端的两侧，封头内用隔板分成两室，每根管子可自由伸缩,来解决热补偿问题。

特点：结构简单，质量轻，适用于高温和高压的场合。管程清洗困难，管程流体必须是洁净和不易结垢的物料。

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3、浮头式

换热器两端的管板，一端不与壳体相连，该端称浮头。管子受热时，管束连同浮头可以沿轴向自由伸缩，完全消除了温差应力。

特点：结构复杂、造价高，便于清洗和检修，完全消除温差应力，应用普遍。

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2、列式管换热器选型 2.1换热器类型选择

根据固定管板式的特点：结构简单，造价低廉，壳程清洗和检修困难，壳程必须是洁净不易结垢的物料。U形管式特点：结构简单，质量轻，适用于高温和高压的场合。管程清洗困难，管程流体必须是洁净和不易结垢的物料。浮头式特点：结构复杂、造价高，便于清洗和检修，完全消除温差应力，应用普遍。我们设计的换热器的流体是冷热水，不易结垢，再根据造价低，经济的原则我们选用固定管板式换热器。 2.2流径的选择

(1) 腐蚀性的流体宜走管内，以免壳体和管子同时受腐蚀，而且管子也便于清洗和检修。

(3) 压强高的流体宜走管内，以免壳体受压。

(4) 饱和蒸气宜走管间，以便于及时排除冷凝液，且蒸气较洁净，冷凝传热系数与流速关系不大。

(5) 被冷却的流体宜走管间，可利用外壳向外的散热作用增强冷却效果。

(6)需要提高流速以增大其对流传热系数的流体宜走管内，因管程流通面积常小于壳程，且可采用多管程以增大流速。

(7)粘度大的液体或流量较小的流体，宜走管间，因流体在有折

流挡板的壳程流动时，由于流速和流向的不断改变，在低

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Re(Re>100)下即可达到湍流，以提高对流传热系数。我们选择冷水走管程，热水走壳程。

(8)不洁净和易结垢的流体宜走管内，以便于清洗管子。

2.3材质的选择

列管换热器的材料应根据操作压强、温度及流体的腐蚀性等来选用。在高温下一般材料的机械性能及耐腐蚀性能要下降。同时具有耐热性、高强度及耐腐蚀性的材料是很少的。目前 常用的金属材料有碳钢、不锈钢、低合金钢、铜和铝等；非金属材料有石墨、聚四氟乙烯和玻璃等。根据实际需要，可以选择使用碳钢材料。 2.4流速的 …… 此处隐藏：4830字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……