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化工原理課程設(shè)計(jì),管殼式換熱器的選型,一.設(shè)計(jì)任務(wù)書,1.已知熱流體熱量，溫度、，冷卻介質(zhì)溫度,2.確定換熱面積及選定換熱器,3.選用一臺(tái)合適的離心泵,,,,,,,qm1,T1,qm1,T2,t1,t2,二.設(shè)計(jì)步驟,1.求出換熱器的熱流量,2.作出適當(dāng)?shù)倪x擇并計(jì)算,3.根據(jù)經(jīng)驗(yàn)估計(jì)傳熱系數(shù)，計(jì)算傳熱面積,4.計(jì)算冷、熱流體與管壁的,5.壓降校核,6.計(jì)算傳熱系數(shù)，校核傳熱面積,,7.選用一臺(tái)合適的離心泵,8.實(shí)例,三.設(shè)計(jì)結(jié)果,換熱器的型號(hào)離心泵的型號(hào)流程安排,,Ⅰ.求出換熱器的熱流量,根據(jù)已知條件、、、、，求,,Ⅱ.作出適當(dāng)?shù)倪x擇并計(jì)算,①流向的選擇,②確定冷卻介質(zhì)出口溫度，求對(duì)數(shù)平均推動(dòng)力,③對(duì)進(jìn)行修正,查圖得到,一般逆流優(yōu)于并流,,Ⅲ.根據(jù)經(jīng)驗(yàn)估計(jì)傳熱系數(shù)，計(jì)算傳熱面積,根據(jù)初選換熱器,,Ⅳ.計(jì)算冷、熱流體與管壁的,①確定冷、熱流體走管程或殼程,②確定管內(nèi)流速,③根據(jù)所選換熱管確定管子的排列,目前我國(guó)國(guó)標(biāo)采用和,管長(zhǎng)有1.5、2、3、4.5、6、9m,核定管殼式換熱器內(nèi)常用流速范圍,管程數(shù),管子數(shù),④折流擋板,安裝折流擋板的目的是為了提高管外,國(guó)標(biāo)擋板間距：,取殼體內(nèi)徑的20%和25%,固定管板式：100、150、200、300、450、600、700mm,浮頭式：100、150、200、250、300、350、450（或480）、600mm,對(duì)圓缺形擋板，弓形缺口的常見高度,⑤管程給熱系數(shù),若，則改變管程數(shù)重新計(jì)算或重新估計(jì),物性系數(shù)在定性溫度下求得,⑥殼程給熱系數(shù),若太小，則可減少擋板間距,,當(dāng)量直徑de,Ⅴ.壓降校核,①管程阻力校核,管程數(shù),管程結(jié)垢校正系數(shù)，對(duì)三角形排列取1.5，正方形排列取1.4,改變管程數(shù)，應(yīng)兼顧傳熱與流體壓降兩方面的損失,必須調(diào)整管程數(shù)目重新計(jì)算,②殼程阻力損失,可增大擋板間距,折流板數(shù)目,橫過(guò)管束中心線的管子數(shù),折流板間距,殼體內(nèi)徑,按殼程流動(dòng)面積計(jì)算所得的殼程流速,管子排列形式對(duì)壓降的校正系數(shù),殼程流體摩擦系數(shù),,Ⅵ.計(jì)算傳熱系數(shù)校核傳熱面積,根據(jù)流體的性質(zhì)選擇適當(dāng)?shù)墓笇訜嶙?否則重新估計(jì)，重復(fù)以上計(jì)算,,冷卻介質(zhì)的選擇是一個(gè)經(jīng)濟(jì)上的權(quán)衡問(wèn)題，按設(shè)備費(fèi)用和操作費(fèi)用的最低原則確定冷卻介質(zhì)的最優(yōu)出口溫度,,根據(jù)一般經(jīng)驗(yàn)過(guò)程要有一定的推動(dòng)力，,冷卻介質(zhì)若是工業(yè)用水，含有、等鹽類，其溶解度隨著溫度上升而降低，為了防止鹽類析出，形成垢層，工業(yè)冷卻水出口溫度應(yīng)小于,,?若根據(jù)、在圖上找不到相應(yīng)的點(diǎn)，表明此種流型無(wú)法完成指定換熱任務(wù)，應(yīng)改為其他流動(dòng)方式。?若，經(jīng)濟(jì)上不太合理，且操作溫度變化時(shí)，可能使急劇下降，影響操作的穩(wěn)定性，應(yīng)改為其他流動(dòng)方式。,,,,原則：,①不潔凈和易結(jié)垢的液體宜在管程,,②腐蝕性流體宜在管程,③壓強(qiáng)高的流體宜在管程,④飽和蒸汽宜走殼程,⑤被冷卻的流體宜走殼程,⑥若兩流體溫差較大，對(duì)于剛性結(jié)構(gòu)的換熱器，宜將給熱系數(shù)大的流體通入殼程,⑦流量小而粘度大的液體一般以殼程為宜,列管式換熱器內(nèi)常用的流速范圍,不同粘度液體的流速,,,較大,給熱效果較差管外清洗方便,大,,,do：換熱管外徑，t：管中心距,當(dāng)量直徑的計(jì)算：,,l為相鄰兩管的中心距,B為兩塊擋板間距離，D為殼體直徑,◆總傳熱系數(shù)K的經(jīng)驗(yàn)值范圍（列管）,,工藝要求,要求將溫度為的某液態(tài)有機(jī)物冷卻至，此有機(jī)物的流量為?，F(xiàn)擬用溫度為的冷水進(jìn)行冷卻。要求換熱器管殼兩側(cè)的壓降皆不應(yīng)超過(guò)。已知有機(jī)物在時(shí)物性數(shù)據(jù)如下：,流程,管路布置如圖（參考圖），已知泵進(jìn)口段管長(zhǎng)，泵出口段管長(zhǎng)。（均不包括局部阻力損失）,初選換熱器,選冷凝水出口溫度定性溫度,計(jì)算,據(jù)此定性溫度，查表得水的物性數(shù)據(jù),初擬定采用單殼程，偶數(shù)管程的浮頭式換熱器。由圖查得修正系數(shù)。,參照表，初步估計(jì)，傳熱面積,由換熱器系列標(biāo)準(zhǔn)，初選型換熱器,根據(jù)經(jīng)驗(yàn)估計(jì)傳熱系數(shù)，計(jì)算傳熱面積,管程流動(dòng)面積,管內(nèi)冷卻水流速,管程給熱系數(shù),,,,,,,,,,管程給熱系數(shù)計(jì)算,殼程給熱系數(shù)計(jì)算,,殼程中有機(jī)物被冷卻，取,,，可行,取管壁粗糙度，查圖得管程壓降,管程壓降的校核,取折流擋板間距，因系正方形排列，管束中心線管數(shù),殼程流動(dòng)面積,因故,殼程壓降校核,管子排列為正方形，斜轉(zhuǎn)安裝，取校正系數(shù),取垢層校正系數(shù)擋板數(shù)殼程壓降,，可行,查表，取，,根據(jù)所選換熱器,傳熱面積校核,符合要求,型換熱器適合,∴,∴,管徑初選,初取水經(jīng)濟(jì)流速,由于87mm不是標(biāo)準(zhǔn)管徑，因此確定經(jīng)計(jì)算符合經(jīng)濟(jì)流速范圍故確定，,壓頭,在水槽液面及壓力表2處列柏努利方程，如圖,取，，,查圖得λ=0.025局部阻力：底閥1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)90彎頭3個(gè)球心閥1個(gè),流入換熱器流出換熱器故換熱器壓降∴∴,,根據(jù)流量qv=32m3/s,He=16.4m,查得IS型離心泵型號(hào)：IS-80-65-125或者IS-100-65-250,,,常見流體的污垢熱阻,,由換熱器系列標(biāo)準(zhǔn)選型換熱器,,,