循环水冷却器

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循环水冷却器设计

循环水冷却器设计

循环水冷却器设计循环水冷却器是一种常用的热交换设备,用于将过热的水或其他液体冷却至一定温度,以保持设备的正常运行温度。

它由水箱、循环泵、换热器和其他配管及控制装置组成。

设计循环水冷却器需要考虑多个因素,包括制冷负荷、温度要求、冷却介质、材料选择、循环水流量、泵的选择及系统布局等。

下面将详细介绍循环水冷却器的设计要点。

首先,设计循环水冷却器需要明确制冷负荷。

制冷负荷是指待冷却液体需要散热的总能量。

根据制冷负荷计算冷却器的面积和换热器的尺寸,以确保足够的散热面积满足散热需求。

其次,确定冷却介质和温度要求。

不同的工艺过程所需的冷却介质和温度要求不同,因此在设计循环水冷却器时需要明确这些参数。

冷却介质可以是水、油、气体等,每种介质都有不同的物性参数,包括热容量、导热系数等,这些参数将直接影响到冷却器的设计和工作效果。

温度要求是指待冷却液体的出口温度,必须确保循环水冷却器能够将待冷却液体冷却至所需的温度。

其三,选择合适的换热器材料。

换热器是循环水冷却器的核心部件,直接参与散热过程。

因此,换热器材料的选择非常重要。

一般来说,常用的换热器材料有不锈钢、钛合金、铜等。

根据冷却介质的特性和工艺要求,选择合适的材料以提供优秀的导热性能和耐腐蚀能力。

其四,确定循环水流量和泵的选择。

循环水流量是冷却器设计过程中的另一个重要参数。

通常根据制冷负荷和冷却介质的流速来确定合适的流量范围。

泵的选择应根据循环水流量和散热系统的阻力来进行,确保循环水能够稳定地流动并提供足够的冷却效果。

最后,设计循环水冷却器的系统布局。

系统布局是指循环水冷却器的部件安装和管道连接方式。

在设计过程中,应考虑到设备的布局及周围环境,确保各部件的正常运行和维护。

另外,还需要合理规划冷却器的进出口位置,以便更好地实现冷却效果。

综上所述,设计循环水冷却器需要从制冷负荷、温度要求、冷却介质、材料选择、循环水流量、泵的选择及系统布局等多个方面进行综合考虑。

正确合理地设计循环水冷却器将能够提供稳定有效的散热效果,确保设备运行在正常温度范围内。

冷却系统的组成及特点

冷却系统的组成及特点

冷却系统的组成及特点一、引言冷却系统是现代工业和生活中不可或缺的一部分,它主要负责将热量从设备或环境中移除,以保持设备的正常运行和环境的舒适度。

本文将介绍冷却系统的组成及特点。

二、冷却系统的组成1. 冷却器:冷却器是冷却系统的关键组成部分,它负责将热量从流经其的流体中移除。

冷却器可以是风冷式或水冷式,风冷式冷却器通过空气对流来实现散热,而水冷式冷却器则通过循环冷却水来实现散热。

2. 泵:泵是冷却系统中的另一个关键组成部分,它负责将冷却水从冷却器输送到需要散热的设备,并将废热排放到环境中。

泵可以是离心泵、轴流泵或混流泵等。

3. 温度传感器:温度传感器用于监测冷却系统中的温度变化,以便及时调整冷却器的运行参数,确保设备保持在适当的温度范围内。

4. 控制阀:控制阀用于调节冷却水的流量,以实现冷却系统的自动控制。

控制阀可以是调节阀、闸阀或蝶阀等。

5. 管道和接头:管道和接头用于连接冷却系统中的各个组件,形成完整的冷却回路。

管道可以是金属管、塑料管或橡胶管等。

三、冷却系统的特点1. 高效性:冷却系统能够迅速地将热量从设备或环境中移除,确保设备的正常运行和环境的舒适度。

2. 自动化:现代冷却系统通常采用自动控制系统,可以根据设备的实际需求和环境条件自动调节冷却水的流量和温度,实现高效的能量利用。

3. 环保性:冷却系统可以通过回收和利用废热来降低能耗,减少对环境的污染。

此外,水冷式冷却器还可以利用循环水来实现零排放。

4. 可扩展性:冷却系统可以根据设备的容量和需求进行扩展,以满足不同规模的应用需求。

5. 可靠性:冷却系统的设计通常考虑了抗腐蚀、抗冻结和抗振动等因素,以确保其在各种环境条件下都能稳定运行。

四、结论冷却系统在现代工业和生活中发挥着重要作用,它的组成和特点使其能够高效、环保、可靠地实现热量移除。

循环冷却水系统

循环冷却水系统

循环冷却水系统发电厂中有许多转动机械因轴承摩擦而产生大量热量,各种电动机和变压器运行因存在铁损和铜损也会产生大量的热量。

这些热量如果不能及时排出,积聚在设备内部,将会引起设备超温甚至损坏。

为确保设备的安全运行,电厂中需要完备的循环冷却水系统,对这些设备进行冷却。

根据各设备(轴承、冷却器等)对冷却水量、水质和水温的不同要求,主厂房设备冷却水采用开式、闭式两套系统。

开式循环冷却水系统从循环水进水管接出,直接利用循环水,减少厂用电和节约用水,闭式循环冷却水系统有效节约了用水量。

开式循环冷却水系统是用循环水直接去冷却一些对水质要求较低、水温要求较严而用水量大的设备,如汽轮机润滑油冷却器等。

闭式循环冷却水系统则是用洁净的凝结水作为冷却介质,去冷却一些用水量较小、对温度要求不严格但对水质要求较高的设备,如取样冷却器。

在闭式系统中,凝结水在各个冷却器中吸热后利用开式循环冷却水进行冷却,然后循环使用。

一般,闭式系统的水温比开式循环水的温度高4~5℃。

开式和闭式循环水系统的关系可见图4-12。

一、开式循环冷却水系统1.系统概述该系统向一些需要冷却水流量高、对水质要求不太高的设备提高冷却水,开式循环冷却水系统的供水取自凝汽器循环水进水管,其主要用户有:闭式水热交换器、凝泵电机冷却器、凝泵电机轴承油冷器、小机冷油器、主机冷油器、电泵工作油及润滑油冷却器、电泵电机空冷器、发电机氢冷器、发电机空侧密封油冷却器、发电机空侧密封油冷却器、真空泵冷却器、磨煤机冷却水、送风机油站、一次风机油站、空气预热器等等设备供冷却用水。

回水到循环水出水管道。

各冷却设备的台数和具体用水量参见表3-4。

表3-4 开式循环冷却水系统设备用水明细图4-12 循环冷却水系统示意图2.系统组成本机组的开式循环冷却水系统供水系统型式:二次循环冷却。

运行方式为:闭式。

系统包括两台100%容量的开式循环冷却水泵、各冷却器及其管道和附件。

3.开式循环冷却水泵本工程每台机组设置2台开式循环冷却水泵,1用 1 备,2台机组共设计4台开式循环冷却水泵;开式循环冷却水泵输送介质(地表水)取自循环水泵出口管路。

循环水冷却器换热效率下降的原因及解决办法

循环水冷却器换热效率下降的原因及解决办法

1 . 2 水冷器换热效率下降的原因及判断 从我公 司甲醇系统实 际生产中遇到的情况 , 结 合热量衡算的基本方程 , 造成水 冷器换热效 率下降
的原 因主要有 以下 几 种 :
( 1 )冷却水流量减少 ; ( 2 )冷却水进 出口温度高; ( 3 )壳程 的杂质堵塞水冷器列管或者结垢 , 造 成水冷器换热效率下降; ( 4 )管程的杂质 吸附在管壁上 , 造成换热效率
DO NG J i e , L I J u a n—p , ( Y a n k u a n g L u n a n C h e m i c a l C o . ,L t d . , T e n g z h o u 2 7 7 5 2 7 , C h i n a )
Ab s t r a c t : Wa t e r c o o l e r o t f e n a p p e a r e d t o d e c r e a s e t h e h e a t t r a n s f e r e ic f i e n c y i n he t u s e p r o c e s s ,t hi s p a p e r a n a l y s e d he t r e a s o n s ,a n d p u t f o r w a r d he t p r e v e n t i o n a n d s o l u t i o n me ho t d s . Ke y wo r d s : wa t e r c o o l e r; h e a t t r ns a f e r e ic f i e n c y ; na a l y s i s o f c a u s e s ; s o l u t i o n
R e a s o m a n d S o l u t i o n s t o t h e Ci r c u l a t i n g Wa t e r C o o l e r He a t E x c h a n g e E ic f i e n c y De c r e a s e

循环水冷却器设计说明书

循环水冷却器设计说明书

循环水冷却器设计说明书化工原理课程设计循环水冷却器设计说明书学校:学院:专业班级:学号:姓名:指导老师:目录1设计任务书 (1)1.1设计题目:循环水冷却器的设计 (1)1.2设计日任务及操作条件 (1)1.3厂址:齐齐哈尔地区 (1)2设计摘要 (2)3主要物性参数表 (3)4工艺计算 (4)4.1确定设计方案 (4)4.2核算总传热系数 (8)4.3核算压强降 (11)5设备参数的计算 (15)5.1确定换热器的代号 (15) (15)5.2计算壳体内径DⅠ5.3管根数及排列要求 (16)5.4计算换热器壳体的壁厚 (16)5.5选择换热器的封头 (17)5.6选择容器法兰 (19)5.7选择管法兰和接管 (21)5.8选择管箱 (22)5.9折流挡板的设计 (23)5.10支座选用 (23)5.11拉杆的选用和设置 (24)5.12垫片的使用 (26)7总结评述 (27)8参考文献 (28)9主要符号说明 (29)10附表 (30)1设计任务书1.1设计题目:循环水冷却器的设计1.2设计任务及操作条件1.2.1、设计任务①处理能力:70000kg/h②设备型式:列管式换热器1.2.2、操作条件①循环水:入口温度60℃,出口温度45℃②冷却介质水:入口温度15℃,出口温度40℃③管程和壳程的压强不大于1.6MPa④换热器的热损失5%1.1、厂址:齐齐哈尔地区2设计摘要在国内外的化工生产工程中,列管式换热器在目前所用的换热器中应用极为广泛——由于它具有结构牢固,易于制造,生产成本较低等特点。

管壳式换热器作为一种传统的标准换热器,在许多部门中都被大量使用。

其结构由许多管子所组成的管束,并把这些管束固定在管板上,热管板和外壳连接在一起。

为了增加流体在管外的流速,以改善它的给热情况在筒体内安装了多块挡板。

我们的进行作业时列管换热器的设计,根据所给的任务,进行综合考虑。

首先确定流体流径。

我们选择冷却水通入管内,儿循环水通过入管间。

循环水及开式冷却水系统

循环水及开式冷却水系统

• 5)、将循环水泵出口蝶阀开至50阀全开。
• 6)、将高压凝汽器出口阀A、B关小至30%
开度,打开高、低压凝汽器水室排气阀进 行排气,排气完毕后将高压凝汽器出口阀A、 B全开。
• 7)、确认循环水泵轴承振动、温升等参数正
常,系统管路无泄漏现象。
• 8)、设备稳定运行后,每隔15min记录一次
• 1)、泵或电机发生强烈振动,保护拒动。 • 2)、泵或电机轴承冒烟或温升超过极限。 • 3)、电机冒烟着火。 • 4)、泵内有明显的摩擦声或异常冲击声。
循环水泵事故停运
• 1)、事故停泵发生后,应立即联锁关闭出口
阀,延时5min,联锁关闭循环水泵电机冷 却水和轴承润滑阀门。
• 2)、事故停泵发生后,当立即关闭口出阀时,
运行数据;运行60min后每30min记录一次 运行数据,试运行时间为8h。
• 9)、试运行期间视情况投入加氯系统。
• 10)、停泵前将循环水泵出口蝶阀快关至
15%,停止泵的运行,出口蝶阀自动全关。
循环水泵正常运行
• 1)、将循环水泵开关切至远控。 • 2)、确认循环水泵启动条件满足,并将循环
水泵出口蝶阀置自动位。
三、 系统设备介绍
• 1. 循环水泵 • 循泵为立轴、固定转速、固定叶片、单级
斜流泵, 由立式感应电动机驱动。立式并列 室内布置。
• 立式斜流泵即导叶式混流泵,混流泵的比转速介
于离心泵(Ns=20-280)和轴流泵( Ns=650-1600) 之间,其性能特点如下:
• 1)、泵的效率高,一般η=87%-92%之间,并且
正常。
• 2)、循环水泵进水坑水位正常,循环水泵出
口压力正常。
• 3)、循环水泵各轴承温度、振动正常。

循环水冷却器设计

循环水冷却器设计

循环水冷却器设计[摘要]:传热过程是化工生产过程中存在的及其普遍的过程,实现这一过程的换热设备种类繁多,是不可缺少的工艺设备之一。

由于使用条件不同,换热设备可以有各种各样的型式和结构。

其中以管壳式换热器应用更为广泛。

现在,它被当作一种传统的标准换热设备在很多工业部门中大量使用,尤其在化工、石油、能源设备等部门所使用的换热设备中仍处于主导地位。

循环水冷却器是换热设备中的一种,是企业生产中的重要设备。

它的作用是通过温度相对较低的水来把其他设备所产生的热量带走,从而使设备部分的温度保持在一个生产所需要的水平,使设备正常工作。

因此,循环水冷却器的设计对企业的生产是很重要的,它很可能影响企业的经济损失,对其的设计具有很强的实际意义。

本设计是对管壳式换热器中固定管板式换热器的研究。

固定管板式换热器属于管壳式换热器的一种,是利用间壁使高温流体和低温流体进行对流传热从而实现物料间的热量传递。

在本设计中以GB 150-2011《压力容器》、GB 151-1999《管壳式换热器》等标准和《固定式压力容器安全技术监察规程》为依据,并参考《换热器设计手册》,首先通过方案的论证,确定物料的物性参数,再结合工作条件,选定换热器的形式。

根据设计任务,完成对换热面积、总换热系数等工艺参数的确定,同时进行换热面积、壁温和压力降的核算。

再根据工艺参数进行机械设计,机械设计主要包括对筒体、管箱、管板、折流板、封头、换热管、鞍座及其它零部件,如拉杆、定距管等的计算和选型等,并进行必要的强度核算,最后运用AutoCAD绘制固定管板式换热器的装配图及零部件图,并编写说明书。

[关键词]:换热器、换热面积、管板、换热管。

Circulating water cooler design[Abstract]:The heat transfer process is the chemical production process of existence and its general process, heat equipment for this process is various, is one of the indispensable process equipment. Due to the use of different conditions,heat exchange equipment can have various types and structure. The tubular heat exchanger applied more widely. Now, it is regarded as a kind of traditional standard heat exchange equipment widely used in many industrial departments, especially used in chemical, petroleum, energy equipment department.Heat transfer equipment is still in a dominant position.Circulating water cooler is a change of thermal equipment, is the important equipment in the production. It is the role of the relatively low temperature water to take away the heat generated by the other device, so as to make part of the temperature is maintained at the required a production level, so that the normal operation of the equipment. Therefore, the production design of circulating water cooler of enterprise is very important, it is likely to affect the economic losses of enterprises, which is of great practical significance to the design.This design is for the study of fixed tube plate heat exchanger on the tube shell type. A fixed tube plate heat exchanger, belonging to the shell and tube heat exchanger, is the use of the high temperature fluid and wall temperature fluid of convective heat transfer and heat transfer between the material. In this design, the GB 150-2011 "," GB 151-1999 "pressure vessel shell and tube type heat exchanger" standards and "fixed pressure vessel safety technology supervision regulation" as the basis, and with reference to "Design Handbook" heat exchanger, the scheme is demonstrated, to determine the physical material parameters, combined with the working conditions, select the type of heat exchanger. According to the design task, determine the process parameters on the heat transfer area, the total heat transfer coefficient, and heat transfer area, wall temperature and pressure drop calculation. Then the mechanical design based on process parameters, mechanical designincluding the tube, tube box, tube plate, baffle, head, tube heat exchanger, saddle and other parts, such as the bar, fixed pitch pipe calculation and selection, and calculated the strength necessary, finally using AutoCAD drawing fixed tube plate heat exchanger the assembly diagram and parts diagram, and writing a specification. [keyword]:heat exchanger,the heat transfer area,tube sheet,heat exchange tube.目录1 概述 (1)1.1 选题的根据和意义 (1)1.2 本设计的目的和要求 (2)1.3 国内外现状和发展趋势 (2)2 管壳式换热器的分类和选型 (3)2.1 分类 (3)2.2 选型 (6)3 换热器的工艺设计 (7)3.1 工艺计算 (7)3.1.1 流径选择 (7)3.1.2 确定物性参数 (7)3.1.3 热负荷及冷却水用量计算 (8)3.1.4 传热平均温度差的计算 (8)3.1.5 计算传热面积 (9)3.1.6 计算工艺结构尺寸 (9)3.2 换热器核算 (15)3.2.1 传热能力核算 (15)3.2.2 壁温核算 (18)3.2.3 换热器内流体的流动阻力 (19)3.3 换热器主要结构尺寸和计算结果 (22)4 换热器的机械设计 (23)4.1 计算筒体厚度 (23)4.1.1 筒体材料的选择 (23)4.1.2 筒体厚度 (23)4.2 计算管箱短节、封头厚度 (24)4.2.1 管箱的结构形式 (25)4.2.2 管箱结构尺寸 (25)4.2.3 管箱短节及封头厚度 (26)4.3 开孔补强的校核 (29)4.3.1 管箱短节开孔补强的校核 (29)4.3.2 筒体节开孔补强的校核 (31)4.3.3 排气口、排液口开孔补强的校核 (33)4.4 管板设计 (33)4.4.1 换热管与管板的连接 (34)4.4.2 管板与壳体的连接 (35)4.4.3 管板与管箱的连接 (37)4.4.4 管板材料 (37)4.4.5 管板计算的相关参数的确定 (38)4.4.6 计算法兰力矩 (40)4.4.7 管板计算的另一些相关参数的确定 (45)4.4.8 校核设计条件不同的组合工况 (47)4.5 换热管 (59)4.5.1 换热管的型式 (59)4.5.2 换热管的材料与质量等级 (60)4.5.3 管孔 (60)4.6 折流板 (60)4.6.1 材料的选取 (60)4.6.2 折流板的间隙 (60)4.6.3 折流板的厚度 (61)4.7 拉杆、定距管 (61)4.7.1 拉杆的结构形式 (61)4.7.2 拉杆直径、数量和尺寸 (61)4.7.3 拉杆与管板的连接结构 (62)4.8 防冲板和导流筒 (63)4.9 支座 (63)4.9.1 鞍式支座的结构特征 (63)4.9.2 支座反力的计算 (64)4.9.3 鞍座的型号及尺寸 (65)4.9.4 鞍座的布置 (65)4.10 接管 (66)4.10.1 接管的要求 (66)4.10.2 接管高度(伸出的高度)的确定 (66)4.10.3 接管位置最小尺寸 (67)4.10.4 接管尺寸 (68)4.10.5 管法兰的选择 (68)4.11 膨胀节 (70)4.11.1 膨胀节的作用 (71)4.11.2 设置膨胀节的条件 (71)5 换热器的制造与检验要求 (71)5.1 圆筒 (72)5.2 管箱 (73)5.3 换热管 (73)5.4 管板 (73)5.5 换热管与管板的连接 (73)5.6 折流板 (74)6 总结 (74)7 主要参考文献 (75)致谢语 (76)循环水冷却器设计1 概述使热量从热流体传递到冷流体的设备称为换热器。

冷却循环水系统知识

冷却循环水系统知识

冷却循环水系统知识 IMB standardization office【IMB 5AB- IMBK 08- IMB 2C】冷却循环水系统:工业循环水系统是为生产设备实施水冷却而配置的。

以水作为冷却介质,并循环使用的一种冷却水系统。

冷水流过需要降温的生产设备(常称换热设备,如换热器、冷凝器、反应器)后,温度上升,如果即行排放,冷水只用一次(称直流冷却水系统)。

使升温冷水流过冷却设备则水温回降,可用泵送回生产设备再次使用,冷水的用量大大降低,常可节约95%以上。

冷却水占工业用水量的70%左右,因此,循环冷却水系统起了节约大量工业用水的作用。

冷却循环水系统一般由以下几部分组成:①生产过程中的热交换器;②冷却构筑物;③循环水泵及集水池。

冷却水降温处理的冷却构筑物一般常采用冷却池或冷却塔。

其工作过程为:循环水由水泵输送到供水总管,再分别进入各台需要降温处理的生产设备,流过需冷却的部位后汇集到回水总管,经过冷却水塔上方的布水管向下喷淋。

冷却水塔顶部的风机运转时,回水在填料层中与空气流进行充分的热交换后流回储水池中。

冷却设备有敞开式和封闭式之分,因而循环冷却水系统也分为敞开式和封闭式两类。

敞开式系统的设计和运行较为复杂。

敞开式? 冷却设备有冷却池和冷却塔两类,都主要依靠水的蒸发降低水温。

再者,冷却塔常用风机促进蒸发,冷却水常被吹失。

故敞开式循环冷却水系统必须补给新鲜水。

由于蒸发,循环水浓缩,浓缩过程将促进盐分结垢。

补充水有稀释作用,其流量常根据循环水浓度限值确定。

通常补充水量超过蒸发与风吹的损失水量,因此必须排放一些循环水(称排污水)以维持水量的平衡。

循环冷却水系统在敞开式系统中,因水流与大气接触,灰尘、微生物等进入循环水;此外,二氧化碳的逸散和换热设备中物料的泄漏;也改变循环水的水质。

为此,循环冷却水常需处理,包括沉积物控制、和。

处理方法的确定常与补给水的水量和水质相关,与生产设备的性能也有关。

当采用多种药剂时,要避免药剂间可能存在的化学反应。

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化工原理课程设计————循环水冷却器设计学院:化工学院专业班级:高分子061班姓名:李猛学号: 2006016050指导教师:徐功娣时间:2009年6月25-30日目录1 设计任务书 (1)2 设计摘要 (2)3 主要物性参数表 (4)4 工艺计算 (5)4.1 确定设计方案 (5)4.1.1 选择换热器的类型 (5)4.1.2 计算热负荷和冷却水流量 (5)4.1.3 计算两流体的平均温差,确定管程数 (6)4.1.4 工艺结构尺寸 (6)4.2 核算总传热系数 (8)4.2.1 管程对流传热系数Ai (8) (9)4.2.2 壳程流体传热系数o4.2.3 计算总传热系数K0 (10)4.3 核算压强降 (12)4.3.1 管程压强降 (12)4.3.2 壳程压强降校核 (13)5 设备参数的计算 (16)5.1 确定换热器的代号 (16)5.1.1 换热器的代号 (16)5.1.2 确定方法 (16)D (16)5.2 计算壳体内径i5.3 管根数及排列要求 (16)5.4 计算换热器壳体壁厚 (17)5.4.1 选适宜的壳体材料 (17)5.4.2 该钢板的主要工艺参数性能 (17)5.4.3 壁厚的计算 (17)5.5 选择换热器的封头 (19)5.6 选择容器法兰 (20)5.6.1 选择法兰的型式 (20)5.6.2 确定法兰相关尺寸 (20)5.6.3 选用法兰并确定其标记 (21)5.7 选择管法兰和接管 (22)5.7.1 热流体进出口接管 (22)5.7.2 冷流体进出口接管 (22)5.7.3 选择管法兰 (23)5.8 选择管箱 (23)5.9 折流档板的设计 (24)5.10 支座的选用 (24)5.11 拉杆的选用和设置 (25)5.11.1 拉杆的选用 (25)5.11.2 拉杆的设置 (26)5.12 确定管板尺寸 (26)5.13 垫片的选用 (27)5.13.1 设备法兰用垫片 (27)5.13.2 管法兰用垫片 (28)6 数据汇总 (29)7 总结评述 (30)8 参考文献 (32)9 主要符号说明 (33)10 附表 (35)1 设计任务书1.设计题目:循环水冷却器设计2.任务及操作条件:(1) 处理能力:74000kg/h(2) 设备型式:列管式换热器(固定管板式换热器)(3) 操作条件:1)循环水:入口:55℃,出口:40℃2)冷却水:入口:10℃,出口:35℃3)热损失:5%4)管程和壳程的压强降不大于1.6MPa3.选择适宜的换热器,并进行核算4.画出主体设备图(1号图)精品文档,欢迎下载2 设计摘要传热过程是化工生产过程中存在的极其普遍的过程,实现这一过程的换热设备,却种类繁多,样式多样。

其中以列管式换热器应用的更为广泛。

本实验设计的是列管式换热器。

内含工艺流程方案及换热器类型的选择,换热器物料及热量的衡算,传热动力学和换热气器流动的阻力核算,进而确定设备的主要的工艺尺寸。

列管式换热器的类型是多种多样。

列管式换热器可以分为固定管板式、U形管式和浮头式等。

在这次实验设计中我们选择的是固定管板式换热器。

它单位体积的传热面积极大,结构简单,加工制造比较容易,结构坚固,性能可靠,适应面广。

在现代的化工生产中应用最为广泛,而且设计资料和数据较为完善,技术上比较成熟。

本设计是一列管换热器的设计。

该换热器应具备的功能可以将循环水由55℃冷却至40℃。

换热器所用的冷却介质是不初始温度为10℃的冷水,并要求冷水出口温度为35℃。

此换热器又称循环水冷却器。

根据所给的任务,我们综合考虑。

首先确定了流体流径。

我们选择冷却水通入管内,而循环水通入管间。

其次,我们确定两流体的定性温度,由于温度引起的热效应不大,可以选择固定管板式换热器。

考虑到换热器所涉及的压强不大,腐蚀性不高,因此我们选用碳钢换ϕ的热管。

为避免流体在管子中发生滞流流动,选用规格为mm5.225⨯换热管。

初算时利用暂定的总传热系数和算出的热负荷,初算换热器的换精品文档,欢迎下载热面积,换热器的根数和长度,确定管程数。

进而我们可以查阅相关资料。

在《固定管板换热器系列标准中》,我们初步选择最接近计算值最符合的换热器,然后进行校核验算是否符合要求。

精品文档,欢迎下载有了初步的换热器后,我们便要对其设备参数进行校核,对其附件进行选择和匹配。

包括换热器壳体、封头、管箱、管板、法兰的选用,折流板、隔板、支座形式的选用等。

在选择这些附件的同时,不仅应当使其与所选换热器能够很好的匹配,并要兼顾经济的要求,使换热器既造价低廉又坚固耐用。

精品文档,欢迎下载3 主要物性参数表在定性温度下:t=(10+35)/2=22.5℃定冷=(55+40)/2=47.5℃ t定循表3-1 物性参数表精品文档,欢迎下载精品文档,欢迎下载4 工艺计算4.1 确定设计方案4.1.1 选择换热器的类型(1) 两种流体的变化情况:热流体(循环水)进口温度55°C,出口温度40°C;冷流体(冷却水)进口温度10°C,出口温度35°C; 冷水定性温度:()()℃t t t m 5.223510212121=+=+=热的循环水的定性温度:()()℃T T T m 5.474055212121=+=+= 由于两流体温差小于50°C,不必考虑热补偿。

因此初步确定选择用固定管板式换热器。

(2) 流程安排由于该换热器是具有冷却水冷凝的换热器,应使循环水走壳程,以便于排除冷却水。

4.1.2 计算热负荷和冷却水流量(1) 热负荷的计算1t C m Q ph h h ∆⋅⋅= ()610289.140555.4180360074000⨯=-⨯⨯=W 热负荷()W Q Q Q Q h L h 610289.195.0%51⨯⨯=-=-==1.225×106W(2) 冷却水流量的计算)()(95.01221t t C m T T C m Q pc c ph h -=-=精品文档,欢迎下载 ()()h ph 12c pc 210.95m c T T m c t t ⨯-=-=()()()103510181.44055101805.474000%5133-⨯⨯-⨯⨯⨯⨯- =42180.0kg/h=11.72kg/s4.1.3 计算两流体的平均温差,确定管程数(1) 平均传热温差 Δ2121ln t t t t t m ∆∆∆-∆=(按逆流计算) 其中2035551=-=∆t ℃;℃3010402=-=∆t253020ln 3020=-=∆m t °C; 56.0105510351112=--=--=t T t t P 6.0103540551221=--=--=t t T T R 由P 、R 值查阅《化工原理》(高等教育出版社)(上册)235P 图5-11可得:t ψ∆=0.88,则有m t ∆=0.88×25=22℃(2) 确定管程数由于8.088.0>t =ψ∆,故此换热器应选用单壳程4.1.4 工艺结构尺寸(1) 初选换热器的规格 假设K=900 w/(m ².°C)则估算的传热面积为:A=26m 9.612290010225.1 t Δm K Q =⨯⨯=;(2) 管径和管内流速选用5.225⨯φ的碳钢传热器(Gb81632-87) 取管内流速为s m u i /5.0= (3) 估算管程数和传热管数 由i i su d n V 24π=得2s i i n Vd u 4π= 由4.1.2可知冷却水流量 m= 11.72kg/s 则01175.075.99772.11===ρmV m 3/s22s i i 3.14n Vd u 0.01175(0.02)0.575()44π==⨯=根 根据列管式换热器传统标准,此数据可选取 按单程算,所需的单程热管长程度1.137502.014.39.61=⨯⨯==s i n d A L πm 取传热管长l=6m 则该换热器的管程数为2613≈==l L N p (根) 传热管总根数 (根)501752s T =⨯==n N N p(4) 实际传热面积:()()0S N d l 0.1168 3.140.02560.177.81=π-=⨯⨯⨯-=m 2则要求过程的总传热系数为k 。

=61.7152281.7710225.160=⨯⨯=∆m t S Q w/(m 2.℃)该换热器的基本结构参数如下:表4-1 换热器的基本结构参数4.2 核算总传热系数 4.2.1 管程对流传热系数A iA i =22202638.02168)02.0(414.3.4m N n d p i =⨯⨯=πs m A V u i s i /445.002638.001175.0===)(100093551025.94975.997445.002.0μ6c ei 湍流≈=⨯⨯⨯==-ρi i u d R 53.6105.6071025.94910181.4363=⨯⨯⨯⨯==--λuc P p ri10009355ei ≈=R 故可应用贝尔特关联式计算i α 0.80.4i ei ri i30.80.42o a 0.023R P d 607.5100.023(9355)(6.53)2223.5w /(m .C)0.02-λ=⨯=⨯=4.2.2 壳程流体传热系数o α换热器列管之中心距t=32mm 则液体通过管间最大截面积为: A=hD (1-td 0) 其中:h ——折流板间距,取为150mmD ——壳体公称直径,取为500mm0d ——管子外径,为25mmt ——管子中心距,可取32mmA=hD (1-t d 0)=0.15201641.0)032.0025.01(5.0m =-⨯ s m A V u i /2664.101641.015.98936007400000=⨯⨯==换热管呈三角形排列,则当量直径:202)423(4d d t d e ππ-=md d t de 0202.0025.014.3])025.0(414.3032.023[4)423(4220202=⨯⨯-⨯=-=ππ ℃u d ⋅=⨯⨯⨯==-260e 044334.2W/m 10570.7515.9892664.10202.0Re μρ;3.7310640.251075.570108054.1Pr 3-630=⨯⨯⨯⨯=⨯=-λμh p c ; 由于6031012.44334102⨯<=<⨯e R ,可以应用壳程流体的对流传热系数关联式计算0α,即14.0310.550)()()((36.0wp e eo c u d d μμλμμρλα)= 壳程中的循环水被冷却,取0.95)(14.0=wμμ 代入数据得:-310.55230640.25100.3644334.2 3.730.956043.66W /m 0.0202⨯α=⨯⨯⨯⨯=⋅℃4.2.3 计算总传热系数K 0)1(10mo i i o i o si So o d bd d d d d R R K λαα++++=其中:i αα,0——壳程、管程对流传热系数 ℃⋅m w /m i d d d ,,0——换热管外径、内径和内外径平均值 mm 0,s si R R ——管内侧、外侧污垢热阻 ;w /2℃⋅mb ——换热管壁厚,取0.0025mλ——碳钢导热系数,取44.58℃⋅m w /管壁热阻碳钢在该条件下℃⋅=m w w /58.44λ;w /1006.058.440025.023℃⋅⨯==-m R w )1(10moi i o i o si So o d bd d d d d R R K λαα++++=℃m W K 230/24.878)025.01006.00025.05.222302.0025.002.0025.000018.000018.06043.661(1=⨯⨯+⨯+⨯++=-计算安全系数%.7322%10061.15761.157878.42%100K K =⨯-=⨯-=选选计K 核算表明该换热器可以完成任务。

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