固定管板式列管换热器的设计

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1、目录一、固定管板式换热器的介绍1、固定管板式换热器的结构特点2、固定管板式换热器的性能优点3、固定管板式换热器的性能缺点二、设计方案的确定及流程说明1、确定设计方案2、流程说明三、换热面积的估算四、管子尺寸及数目计算五、管子在管板上的排列六、壳体内径的确定七、附件设计八、换热器校核（包括换热面积、壁温、压力降）九、设计结果概要或设计一览表固定管板式列管换热器1目录十、对本设计的评述或有关问题的分析讨论十一、参考文献十二、工作总结十三、设计创新点固定管板式列管换热器2摘要本次课程设计属于化工课程设计的一个重

2、要方面，在工业生产中有着广泛的应用。目的在于考察我们对相关化工原理基本理论知识的掌握程度，提高对化工设备的认知以及培养分工与独立工作的能力。我们的课题为“固定管板式列管换热器的设计”，通过已知的苯进口温度，管程壳程的压力降要求，水的常温温度等条件设计一符合实际工作要求的换热器，并且通过一工艺流程图展现其在某种特定用途下的操作流程。由于水的出口温度并不已知，笔者通过选择合理的泵来推算出其出口温度，进而对后续的计算问题迎刃而解。后期的校核计算中，所得的换热面积、压力降及壁温均符合要求，标明所设计的换热器是满足

3、一定生产负荷下正常工作要求的。固定管板式列管换热器3一、固定管板式换热器的介绍1、固定管板式换热器的结构特点此种换热器的特点是管束以焊接或胀接在两块管板上，管板分别焊接在外壳的两端并在其上连接有顶盖，顶盖和壳体上装有流体进出口接管。固定管板式列管换热器42、固定管板式换热器的性能优点与其他形式的换热器相比，它的结构简单，制造成本较低。管内不易积累污垢，即使产生了污垢也便于清洗。3、固定管板式换热器的性能缺点无法对管子的外表面进行检查和机械清洗，因而不适宜处理脏的或有腐蚀性的介质。由于管子和管板与壳体的连接

4、都是刚性的，当管子与壳体的壁温或材料的线膨胀系数相差较大时，在壳体和管子中将产生很大的温差应力，以致管子扭弯或从管板上脱落，甚至损坏整个换热器。固定管板式列管换热器5二、设计方案的确定及流程说明1、确定设计方案（1）已知设计条件①生产负荷（按每年7200小时计算）：11.6万吨纯苯/年②苯进料状况：80℃的液体③苯出口状况：55℃的液体④冷却介质：循环水（15~35℃）⑤管程和壳程压降：不大于10kpa（2）设计的前期处理①壳程和管程所走流体的选择选择依据：1）有毒的流体走管程，减少泄漏的机会，而苯是一种

5、可至白血病有毒液体；2）粘性大的或流量小的液体宜走壳程，因流体在有折流板的壳程流动时，在较小的雷诺数（Re<100）下，即可达到湍流，有利于提高传热系数，而一般正常温度下，苯的粘性小，水的粘性大；3）苯是高温液体，在管内热膨胀，水是低温流体，在壳内冷缩，从而使管子不会从管板上脱落。固定管板式列管换热器6由此，笔者选定让水走壳程，苯走管程。②对水的假定假设所用水的水源来自于清河水，在使用它作为冷却介质前，需对其做一定的化学处理：先通过一净水池将较大的颗粒除去；再通过另一净水池，使用絮凝剂，将钙离子和镁离子沉

6、淀，这样得到的水可近似认为是污垢热阻很小的蒸馏水。同样的，考虑到设备是长期工作的，难免保证水不蒸发、泄露而损耗，需进行定期的补给。③水入口温度的选定笔者假定换热器的常年平均工作温度为20℃，亦即室外温度基本恒定在20℃。符合这样条件的地区分布在大陆的低纬度地区，以广州地区为宜。所以，水入口的温度选择为20℃。固定管板式列管换热器7④水出口温度的设计思路笔者是通过选择泵来确定水的出口温度的。下面即为设计的思路：一般情况下，水的流速在1~2.5m/s之间取。取TR32-160型离心式液下泵（《化工设备设计手册

7、》P1530），已知其体积流量qV=9m³/h,出口直径d为32mm，由u=qV/A解得出口流速为2.07m/s，正好符合上述的流速范围内；由③的选定，得到20℃条件下水的密度为998.2kg/m³，知道质量流量qm=qV*ρ=998.2*9kg/h=2.4955kg/s；在根据热负荷计算式Q=ω1Cp1(T1-T2)=ω2Cp2(t2-t1)可计算得水的出口温度=40.505℃≈40.50℃因此，水的出口温度设定为40.5℃。其中，热负荷Q=213580J固定管板式列管换热器8⑤输送苯对应泵的选择由苯的

8、年产量可知其质量流量，再由苯的进口温度查得其对应密度，结合质量流量和入口密度即可求得苯入口的体积流量（为20.23m^3/h）。选用ZA型卧式离心泵，型号ZA40-200对应C型叶轮，额定流量Q=22m^3/h（摘自《化工设备设计手册》下卷P1512）下面确定泵操作的流量富余量，以确定所选泵是否符合要求。泵的流量富余量应尽量减少，这样所选泵的型号、规格的额定工况接近操作工况，泵的一次性投资较小，操作效率高，节省操作费用。根据经