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1、 一、前前言 热交换换器是进进行热交交换操作作的通用用工艺设设备,被广泛泛应用于于各个工工业部门门,尤其在在石油、化化工生产产中应用用更为广广泛。换换热器分分类方式式多样,按照其其工作原原理可分分为:直接接接触式换换热器、蓄蓄能式换换热器和和间壁式式换热器器三大类类,其中间间壁式换换热器用用量最大大,据统计计,这类换换热器占占总用量量的999 %。间间壁式换换热器又又可分为为管壳式式和板壳壳式换热热器两类类,其中管管壳式换换热器以以其高度度的可靠靠性和广广泛的适适应性,在长期期的操作作过程中中积累了了丰富的的经验,其设计计资料比比较齐全全,在许多多国家都都有了系系列化标标准。近近年来尽尽管管壳
2、壳式换热热器也受受到了新新型换热热器的挑挑战,但由于于管壳式式热交换换器具有有结构简简单、牢牢固、操操作弹性性大、应应用材料料广等优优点,管壳式式换热器器目前仍仍是化工工、石油油和石化化行业中中使用的的主要类类型换热热器,尤其在在高温、高高压和大大型换热热设备中中仍占有有绝对优优势。如如何确定定最佳的的换热器器,是换热热器优化化的问题题。本说说明书对对指定有有机物进进行冷却却选择合合适的换换热器，并并且合理理安排操操作管路路以及选选择合适适的离心心泵作出出详细的的计算说说明。二、 设计任务务班级： 姓名名： 学学号： 任课课老师：选择一个个合适的的换热器器，冷却却78C的某某液态有有机物至至6
3、0C，此此有机物物的流量量为822kg/s；（1） 合理安排排操作管管路；（2） 选择一台台合适的的离心泵泵；（3） 有机物669C的物物理性质质：（4） 冷却水：进口温温度t1=200C；（5） 操作条件件：换热热器管壳壳两侧的的压降皆皆不应超超过0.1MPPa。三、 目录一 前言言.11二 设计计任务.22四 计算算明细表表.44 11 管壳壳式换热热器规格格.4 22 离心心泵的型型号规格格.4 33 计算算数据结结果记录录.5五 计算算过程.66 11 选择择合适的的换热器器.6 11.1 热力学学数据的的获取.6 11.2 计算热热负荷和和.6 11.3 计算温温差和估估计传热热系数
4、.6 11.4 估算换换热面积积.7 11.5 计算管管程压降降和给热热系数.7 11.6 计算壳壳程压降降和给热热系数.8 11.7 计算传传热系数数.9 11.8 校核传传热面积积.99 22 安排排管路和和选择合合适的离离心泵.9 22.1 管径初初选.99 22.2 压头计计算.110六 附录录.122七 符号号说明.133八 设计计说明.155九 参考考文献.155四、计算算结果明明细表（1） 管壳式换换热器的的规格公称直径径DN/mmm公称压力力PN/MPa管程数N管子根数数n中心排管数管程流通通面积/m2换热管长长度L/mm管心距/mm换热面积积/m270042574270.05
5、5074500025150.8（2） 离心泵的的型号规规格型号转速n/(rr/miin)流量扬程/m效率功率必需气蚀蚀量（NPSSH）rr/m质量（泵泵/底座座）/kkgm3/hhL/s轴功率电机功率率IS1550-125-25001450012033.3322.557110.4418.553.0758/158820055.66208113.553.024066.7717.557814.773.5（3）计计算数据据结果记记录 项目目 结果单位冷却剂出出口温度度40循环水定定性温度度30热负荷32766.722kW冷却水质质量流量量39.225并流对数数平均温温差35.77逆流对数数平均温温差3
6、9.00估算换热热面积147.4管程流动动面积0.05507管内冷却却水流速速0.788管程给热热系数39699摩擦系数数0.0336管程压降降125339.77Pa壳程流动动面积0.1334壳程有机机物流速速0.611当量直径径0.01173m壳程给热热系数13155壳程压降降54833.322Pa核算传热热系数693校核传热热面积121.24冷却水流流量144总局部阻阻力系数数21.664阻力损失失7.5m压头（扬扬程）15.996m五、计算算过程一 选择择合适的的换热器器1 热力力学数据据的获取取冷却剂：河水， 从tm10及防止止水中盐盐类析出出为原则则，选选选择出口口温度：t2=400
7、C循环水的的定性温温度：入口温度度为，出出口温度度为循环水的的定性温温度为两流体的的温差两流体在在定性温温度下的的物性数数据如下下物性流体温度密度kg/mm3粘度mPas比热容kJ/(kg)导热系数数W/(mm)有机物699970.62.2220.166循环水30995.70.800124.17740.611712 计算算热负荷荷和由热量衡衡算3 计算算温差和和估计传传热系数数并流时，逆流时，根据管程程走循环环水，壳壳程走有有机物，总总传热系系数K现现暂取：4 估算算换热面面积根据可以以选择下下述标准准换热器器（查附附录得）：（排列列方式：正三角角形）公称直径径DN/mmm公称压力力PN/MP
8、a管程数N管子根数数n中心排管数管程流通通面积/m2换热管长长度L/mm管心距/mm换热面积积/m270042574270.055074500025150.85 计算算管程压压降及给给热系数数根据标准准换热器器提供的的参数管管程流动动面积管内冷却却水流速速管程给热热系数取钢的管管壁粗糙糙度为00.1mmm，则则管程压降降6 计算算壳程压压降及给给热系数数挡板间距距B取00.9mm，壳程中有有机物被被冷却，取折流挡挡板间距距管束中心心线管数数壳程流动动面积因管子排列列为三角角形，FF=0.5，ffs=1.15挡板数： 壳程压降降7 计算算传热系系数污垢热阻阻和管壁壁热阻 管外外侧污垢垢热阻 管内
9、内侧污垢垢热阻取钢管壁壁厚，热热导率8 校核核传热面面积所选换热热器：所以 选选择的换换热器符符合要求求。c二 安排排管路和和选择合合适的离离心泵1 管径径初选初取水经经济流速速 由于1882mmm不是标标准管径径，因此此确定 符合经济济流速范范围故确定：2 压头头He在水槽液液面及压压力表处处列柏努努利方程程取，查图得局部阻力力： 底阀1个个 标准900弯头33个 球心阀11个流入换热热器流出换热热器故 换热器压压降 根据和以以及ISS型离心心泵系列列特性曲曲线可以以选择型号为IIS1550-1125-2500的离心心泵。六、附录录（1）物物理性质质物性流体温度密度kg/mm3粘度mPas比
10、热容kJ/(kg)导热系数数W/(mm)有机物699970.62.2220.166循环水30995.70.800124.17740.61171（2）管外侧污污垢热阻阻 管内侧污污垢热阻阻 钢管热导导率 七、符号号说明主要符号号说明符号意义计量单位位A面积m2定压比热热容d管径mg重力加速速度m/s22单位重量量流体的的机械能能损失ml管路长度度mm质量kg虚拟压强强Pap流体压强强Papa大气压PaB挡板间距距mT周期时间间st时间st温度u流速m/sqv体积流量量m3/ssqm质量流量量Kg/ss绝对粗糙糙度mm局部阻力力系数摩擦系数数动力黏度度密度Kg/mm3He有效压头头mD换热器壳壳径
11、mf校正系数数f0壳程流体体摩擦系系数K传热系数数NT管子总数数Q热流量W或J/S给热系数数热导率数群Gr格拉私霍霍夫数Nu努塞尔数数Pr普朗特数数Re雷诺数下标g气体的m平均w壁面的s壳程的t管程的有有机物的的八、设计计说明（1） 需要冷却却的有机机物走壳壳程，冷冷却剂走走管程；（2） 有机物可可以采取取逆流的的方式；（3） 换热器说说明： 1 采用光光滑管 光滑管管结构简简单，制制造容易易。缺点点是它强强化传热热的性能能不足。为为了提高高换热器器的传热热系数，可可采用结结构形式式多样化化的管子子，如异异性管，翅翅片管，螺螺纹管等等。 2 选选用 的的管子。 3 本设计计中采用用4.55米长
12、的的管子。 4 管子的的排列形形式：本本设计中中采用正正三角形形错列的的排列方方式，而而在隔板板两侧采采用正方方形直列列。 5 采用多多管程，故故管板中中间要留留有隔板板的位置置。 6 允许折折流板的的间距与与管径有有关，取取折流板板间距BB=0.9m（4） 管路布置置如图所所示：（5） 管路选择择内径1150mmm的钢钢管，至至少使用用下列零零件：底底阀1个个；标准准90弯头33个；球球心阀11个。（6） 由于计算算所得有有效压头头为155.966m，流流量为1144mm3/h，根根据离心心泵特性性曲线和和工作点点，选取取型号为为IS1150-1255-2550的离离心泵。九、参考考文献1 王元文文，陈连连.管壳壳式换热热器的优优化设计计J.贵州州化工，220055，300（1）：27-31.2 陈敏恒恒，丛德德滋，方方图南，等等.化工工原理.3版.北京：化学工工业出版版社，220066.- 21 -