整理固定管板式换热器的设计Word文档格式.docx

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1.选择换热器类型：

饱和水蒸气的压力为0.199Mpa，饱和水蒸汽的该压力下温度

120℃。

牛奶的进口温度25℃，出口温度85℃。

其定性温度为：

（25℃+85℃）/2=55℃。

2.流程安排：

饱和水蒸气通入壳程，便于排出冷凝水；

牛奶通入管程，便于提高流速，增大传热膜系数。

二.工艺计算

（1）确定物性参数

1.定性温度

取流体进出口温度的平均值。

饱和水蒸气：

T=（120℃+120℃）/2=120℃

鲜牛奶:

t=（25℃+85℃）/2=55℃

2.根据定性温度查出有关物性参数（根据饱和水蒸气物性参数表）

120℃下饱和水蒸气的物性数据：

汽化潜热：

Lv=2203.3kJ/kg

粘度：

μ=

pa.s

导热系数：

λ=2.45w/m.℃

热容：

Cp=2.152kJ/kg.℃

55℃下牛奶的物性参数：

密度：

ρ=1.03g/ml粘度：

μ=0.0015pa.s

（2）估算传热面积

1.热负荷：

Q1=mCpΔt1=0.833×

2.5×

（85℃-25℃）×

0.98=122.451kw

2.平均传热温差:

Th1=Th2=120℃，Tc1=25℃，Tc2=85℃

Δt1=Th1-Tc1=95℃，Δt2=Th2-Tc2=35℃

逆流时的对数传热温差：

Δtm=（Δt1-Δt2）/lnΔt1/Δt2=60.1℃

3.传热面积:

由于牛奶的粘度μ=0.0015Pa.s＜2×

10

Pa.s,根据经验数据,

初选传热系数k取800w/m

.℃.

初步定传热面积:

A=Q1/KΔtm=122.45kw/（0.8×

60）℃=2.55m

4.蒸汽的使用量：

考虑到热损失，则Q2=1.05Q1

m=Q2/Lv=1.05×

122.451/2203.3=535.89kJ/h

（Lv为饱和水蒸气的汽化潜热）

（3）传热管排列及分程

1.管径选用和管内流速计算

⑴管径：

由于牛奶是食品，按规定应该采用卫生管，按规格表选用

19×

2mm的碳钢无缝钢管。

⑵管内流速的计算：

管程内牛奶的流速n=1.5m/s

2.管程数和传热管数及其排列分程方法

⑴传热管单程数ns

ns=

=

=3根

⑵确定程数

暗单程数计算所需要的传热管长度:

L=A0/πd0ns=2.55/（3.14×

0.019×

3）=12.2m取L=12m

取标准管长度l=2m,则管程数Np=L/l=12/2=6（管程）

所以传热管总数：

NT=6×

3=18根

3.管子排列和分程

⑴采用正三角形排列管心距t=1.25d0=1.25×

19=23.75mm取t=25mm。

⑵隔板中心到最后一排管中心距s=t/2+6=18.5mm取s=19mm.各程相邻管心距为19×

2=38mm。

三.部件结构设计

（1）壳体内径

采用多管程结构，取管板利用率η=0.55

则壳体内径：

D=1.05（Nt/η）0.5=1.05×

25×

（18/0.55）0.5=225

D圆整为273mm

长径比：

l/D=2000/273≈8,在[6，10]之间。

故满足。

（2）折流板、拉杆和缓冲挡板

1.折流板:

采用弓形折流板，弓形折流板圆缺高度一般为10%-40%，可取25%。

则切去的圆缺高度为：

h=225×

25%=55mm.

折流板数目：

NB=3块。

2.拉杆：

根据换热器拉杆选择标准（附表）,本换热器壳体内径D=273mm,可选用拉杆直径12mm，拉杆数目4个，拉杆两端螺纹为M12。

3.放冲挡板：

壳程入口处应设防冲挡板。

（3）接管及其计算

换热器接管使用无缝钢管

蒸汽进口焊接连接，压力表口采用螺纹连接，其余为法兰连接

法兰标准为HGIT20592-2009

法兰类型为板式平焊（PL）法兰密封面为凸面（RF）

采用补强圈结构进行开孔补强

换热管与管板的连接采用焊接结构

接管：

管程流体进出口接管，取管内牛奶的流速υ1=1.5m/s。

则接管内经：

D1=（4v/πυ1）0.5=（4×

3/3.14×

1.5）=30mm。

取D1=30mm

壳程流体进出口接管，取接管内流体流速υ2=10m/s。

D2=（4v/πυ2）0.5=（4×

0.079/3.14×

10）=100mm。

取D2=100mm

（4）分程隔板与分程隔板槽

分程隔板厚度取10mm，开设

6mm的孔

分成隔板槽深4mm，宽12mm

（5）封头

封头选择椭圆形封头，公称直径DN=300mm。

封头代号EHA300×

8-0Gr18Ni9JB/T4746-2002

（6）鞍座

鞍座BI300-F（S）H=150

（7）换热管与管板的连接

对于本设计，压力不高轻微腐蚀，所以换热管和管板采用焊接。

四.换热器核算

（1）换热器核算

一.传热能力核算

1.壳程流体传热膜系数α0

设换热管外壁温tw=140℃,则冷凝液膜的平均温度:

（tw+ts）/2=（147℃+140℃）/2=143.5℃。

膜温在143.5℃下的水的物性参数：

ρ=925kg/m3μ=19×

10-5Pa.s

λ=0.684w/m.knc=1.1（Nt）0.5=1.1×

（24）0.5=5.3889

α0=0.725（gρ2λ3r/n2/3μd0Δt）0.25=11.146×

103w/m2℃

2.管程传热膜系数αi

管程流体流通截面积：

Si=πdi2ns/4=3.14×

（21×

10-3）2×

6/4=0.002078m2

管程流体流速:

υi=V/si=3.25/（0.002078×

3600）=0.434m/s

管程雷诺数:

Re=ρdiυi/μ=（1025×

21×

10-3×

0.434）/1.3×

10-3=7168＞4000.管程流体处于湍流。

管程普兰特常数：

Pr=Cpμ/λi=（3.9×

103×

1.3×

10-3）/0.54=9.39

管内传热膜系数:

αi=0.023λiRe0.8Pr0.4/di=0.023×

0.54×

（7168）0.8×

（9.39）0.4/0.021=2559w/m2℃

3.污垢热阻和管壁热阻

管内侧污垢热阻Ri=0.000172m2℃/w

影响支付意愿的因素有：

收入、替代品价格、年龄、教育、个人独特偏好以及对该环境物品的了解程度等。

五.设计结果概要

定量安全评价方法有：

危险度评价法，道化学火灾、爆炸指数评价法，泄漏、火灾、爆炸、中毒评价模型等。

换热器主要结构尺寸表

2）购买环境替代品。

1.物性参数表：

《中华人民共和国环境保护法》和其他相关法律还规定：

“建设项目防治污染的设施，必须与主体工程同时设计，同时施工，同时投产使用（简称“三同时”）。

防治污染的设施必须经原审批环境影响报告书的环境保护行政部门验收合格后，该建设项目方可投入生产或者使用。

”“三同时”制度和建设项目竣工环境保护验收是对环境影响评价的延续，从广义上讲，也属于环境影响评价范畴。

（1）是否符合环境保护相关法律法规。

管程

3.政府部门规章壳程

根据工程、系统生命周期和评价的目的，安全评价分为三类：

安全预评价、安全验收评价、安全现状评价。

流速Kg/h

3000

200

温度℃进/出

（1）内涵资产定价法25/85

120/120

（三）环境影响评价的原则压力MPa

1

1）规划实施对环境可能造成影响的分析、预测和评估。

主要包括资源环境承载能力分析、不良环境影响的分析和预测以及与相关规划的环境协调性分析。

0.2

定性温度℃

55

120

密度kg/m3

1030

2.415

热容KJ/kg.℃

2.5

导热系数w/m℃

0.53

粘度Pa.s

1.5×

10-3

普兰特系数

9.39

2.设备结构参数

型式

固定管板式

台数

壳体内径mm

273mm

壳程数

管径mm

Φ19×

2mm

管心距mm

25

管长mm

2000

管子排列

正三角形

管数

18根

折流板个数

3个

传热面积m2

2.55

折流板距mm

75

管程数

6

材质

碳钢无缝钢管

换热器计算结果表

主要计算结果

流速m/s

1.5

传热膜系数w/m2℃

2259

污垢热阻m2℃/w

0.000172

热负荷kw

288.9

阻力损失Pa

2.37×

104

传热温度℃

96.5

传热系数w/m2℃

1115

裕度

11.5%