甲苯式列管换热器设计方案流程.docx

1、甲苯式列管换热器设计方案流程甲苯式列管换热器设计流程换热器是进行热交换操作的通用工艺设备，广泛应用于化工、石油、石油化工、动力、冶金等工业部门，特别是在石油炼制和化学加工装置中，占有重要地位。换热器的操作技术培训在整个操作培训中尤为重要。 本单元设计采用列管式换热器。将来自界外的冷物流由泵送至换热器的壳程被流经管程的热物流加热至指定温度。冷物流流量由自动控制阀控制。来自另一设备的高温物流经泵送至换热器与经冷物流进行热交换,热物流出口温度由自动控制阀，控制在指定温度。某厂用循环冷却水甲苯从80冷却到50C，甲苯年处理能力为18000ta，压力为6.5MPa,循环冷却水的入口温度为25C，出口温度

2、为35C，要求冷凝器允许压降不大于500000Pa,试设计一台管壳式卧式换热器完成该生产任务。每年按330天计算，每天按24小时连续运行。流体定性温度C 密度m粘度mPas比热容热导率甲苯658660.4451.91kJK0.1273wm.k循环冷却水30994.30.7424.174kJ(kgC0.624w(m.C设计要求1）换热器工艺设计计算2）换热器工艺流程图3）换热器设备结构图4）设计说明一、标题页32、方案设计4三、 确定设计方案4四、 确定物性数据4五、 计算总传热系数4六、 计算传热面积5七、 工艺结构尺寸计算5八、 换热器核算7九换热器主要结构参数和设计结果一览表10一十、 对

3、本设计的评价11十一、自设计使用该换热器的工艺流程图12十二、参考文献12二、方案设计某厂在生产过程中，需将甲苯从80冷却到50。甲苯年处理能力为18000ta。压力为6.5Mpa，冷却水入口温度25，出口温度35。要求冷凝器压降不大于500KPa。试设计能完成上述任务的管壳式换热器。三、确定设计方案 1）选择换热器的类型两流体温度变化情况：热流体进口温度80，出口温度50冷流体。冷流体进口温度25，出口温度35。由于管壁与壳壁的温差低于6070，而且考虑到制作简单便宜，因此采用逆流，初步确定选用固定管板式换热器。2=30根据定性温度，由已知图表数据提供可得： 甲苯在70下的有关物性数据如下：

4、 密度 o=886kg/m3比热容cpo=1.91kJ/(kg热导率 o=0.1273 W/(m粘度 o=0.000445Pas冷却水在30下的物性数据： 密度 i=994.3kg/m3定压比热容 cpi=4.174kJ/(kg热导率 i=0.624 W/(m粘度i=0.000742 Pas五计算总传热系数/3600 =36174.24kW(2 冷却水用量 qm2= Qo/cp2t2=36174.24/191003600=6818.18kJ/h3）平均传热温差Tm=80-35502580-355025=34.034）初算传热面积查表可得：假设K=600 W/m2 . oCA=QKTm=1.77

5、2m2 取安全系数1.3，A=2.3 m25、工艺结构尺寸 ，管长取2m，则需要管字数为N N=Adl=2.33.140.0252=15根 为了便于铺管，一般取管程的倍数，即N=16根3）平均传热温差校正及壳程数 平均传热温差校正系数 按单壳程，双管程结构，温差校正系数应查有关图表。可得平均传热温差隔板中心到离其最近一排管中心距离按式，计算Z=t2+6=18.5mm各程相邻管的管心距为37mm横过管束中心线的管数5）壳体内径 采用多管程结构，取管板利用率0.7，则壳体内径为 圆整可取D325mm 折流板圆缺面水平装配。 7）接管 壳程流体进出口接管：取接管内硝基苯流速为 u1.0 m/s，则接

6、管内径为 圆整后可取管内径为60mm 管程流体进出口接管：取接管内冷却水流速 u2 m/s，则接管内径为 圆整后可取管内径为70mm6换热器核算 1）热量核算壳程对流传热系数 对圆缺形折流板，可采用凯恩公式 当量直径，由正三角形排列得 壳程流通截面积 壳程流体流速及其雷诺数分别为 普兰特准数p=6.449粘度校正 管程对流传热系数 管程流通截面积管程流体流速 普兰特准数传热系数K传热面积S该换热器的实际传热面积Sp该换热器的面积裕度为 传热面积裕度合适，该换热器能够完成生产任务。 FtNsNpNs=1, Np=2, Ft=1.5由Re18934，传热管相对粗糙度0.01/150.0067，查莫

7、狄图得i0.0028 W/m， 流速ui0.942m/s，994 .3kg/m3，所以 管程压力降在允许范围之内。壳程压力降流体流经管束的阻力 流体流过折流板缺口的阻力 壳程压力降也比较适宜。 三、设计结果一览表换热器形式：固定管板式换热面积m2）:10.3工艺参数名称管程壳程物料名称冷却水硝基苯操作压力，Pa未知未知操作温度，30/40140/80流量，kg/h2559010000流体密度，kg/m3994.31097.58流速，m/s0.9420.324传热量，kW296.7总传热系数，W/m2K509传热系数，W/m2）4795936污垢系数，m2K/W0.0003440.000176阻力降，kPa8.37.64程数21推荐使用材料碳钢碳钢管子规格192管数86管长mm:2000管间距，mm25排列方式正三角形折流板型式上下间距，mm100切口高度25%壳体内径，mm325保温层厚度，mm未知表格 1硝基苯粘度o冷却水粘度i热流量Wo冷却水流量热负荷Qo平均传热温差总传热系数管程雷诺数温差校正系数管程、壳程传热系数初算初始传热面积传热管数初算实际传热面积S管程数壳体内径D横过中心线管数折流板间距B管心距t折流板数NB接管内径管程压力降当量直径壳程压力降面积裕度H表格 2