列管式换热器结构设计毕业设计论文

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列管式换热器设计

列管式换热器设计

酒泉职业技术学院毕业设计(论文)2013 级石油化工生产技术专业题目:列管式换热器设计毕业时间: 2015年7月学生姓名:陈泽功刘升衡李侠虎指导教师:王钰班级: 13级石化(3)班2015 年 4月20日酒泉职业技术学院 2013 届各专业毕业论文(设计)成绩评定表答辩小组评价意见及评分成绩:签字(盖章)年月日教学系毕业实践环节指导小组意见签字(盖章)年月日学院毕业实践环节指导委员会审核意见签字(盖章)年月日一、列管式换热器计任务书某生产过程中,需用循环冷却水将有机料液从102℃冷却至40℃。

已知有机料液的流量为2.23×104 kg/h,循环冷却水入口温度为30℃,出口温度为40℃,并要求管程压降与壳程压降均不大于60kPa,试设计一台列管换热器,完成该生产任务。

已知:有机料液在71℃下的有关物性数据如下(来自生产中的实测值)密度定压比热容℃热导率℃粘度循环水在35℃下的物性数据:密度定压比热容K热导率K粘度二、确定设计方案(1)选择换热器的类型(2)两流体温的变化情况:热流体进口温度102℃出口温度40℃;冷流体进口温度30℃,出口温度为40℃,该换热器用循环冷却水冷却,冬季操作时,其进口温度会降低,考虑到这一因素,估计该换热器的管壁温度和壳体温度之差较大,因此初步确定选用浮头式换热器。

(3)管程安排从两物流的操作压力看,应使有机料液走管程,循环冷却水走壳程。

但由于循环冷却水较易结垢,若其流速太低,将会加快污垢增长速度,使换热器的热流量下降,所以从总体考虑,应使循环水走管程,混和气体走壳程。

三、确定物性数据定性温度:对于一般气体和水等低黏度流体,其定性温度可取流体进出口温度的平均值。

故壳程混和气体的定性温度为T= =71℃管程流体的定性温度为t=℃根据定性温度,分别查取壳程和管程流体的有关物性数据。

对有机料液来说,最可靠的无形数据是实测值。

若不具备此条件,则应分别查取混合无辜组分的有关物性数据,然后按照相应的加和方法求出混和气体的物性数据。

换热器毕业设计论文

换热器毕业设计论文

换热器毕业设计论文热交换器是工业中常用的换热设备,其主要功能是将流体间的热量传递给冷却介质或加热介质,以达到冷却或加热的目的。

热交换器具有体积小、传热效率高、操作安全稳定等优点,因此广泛应用于化工、电力、制药、石油等行业。

本论文以热交换器设计为主题,对热交换器的基本结构、传热原理及设计方法进行探讨,并通过实例分析热交换器在工业中的应用。

首先,本论文将介绍热交换器的基本结构。

热交换器通常由两个流体管道组成,分别为工艺流体管道和冷却/加热介质管道。

工艺流体通过热交换器时,与冷却/加热介质实现热量传递。

热交换器的结构包括壳体、管束、进出口管道等部分。

其中,壳体用于容纳工艺流体和介质,保证流体不泄露;管束则是工艺流体和介质进行传热的关键部分。

接下来,本论文将讨论热交换器的传热原理。

热交换器的传热原理主要包括传导、对流和辐射三种方式。

传导是指热量通过固体介质的传递,对流是指热量通过流体的流动传递,而辐射则是指热量通过电磁波辐射的方式传递。

在热交换器中,这三种传热方式同时存在,但其相对重要程度取决于热交换器的工况和设计要求。

最后,本论文将介绍热交换器的设计方法。

热交换器的设计涉及到传热面积、传热系数、流体流速等参数的确定。

设计时需要考虑工艺流体和冷却/加热介质的物性参数、流量要求等因素。

同时,还需要注意传热管道的材料选择、流体流动形式、管束的结构等因素对传热效率的影响。

根据热交换器的设计要求和工况条件,可以采用传热系数法、温度差法等不同的设计方法。

本论文以化工企业的换热器设计为例,详细分析了该换热器的结构、传热原理和设计方法,并对其进行了性能评估。

通过分析,得出了换热器的传热效率较高,结构合理可靠的结论。

同时,还提出了进一步提高换热器传热效率和节约能源的建议和措施。

总之,热交换器是工业生产中重要的换热设备,其设计与性能直接影响到工业生产的效率和能源利用率。

本论文对热交换器的结构、传热原理和设计方法进行了深入的研究,通过实例分析进一步验证了热交换器在工业中的应用效果。

课程设计,列管式换热器设计

课程设计,列管式换热器设计

设计(论文)题目:列管式换热器的设计目录1 前言 (3)2 设计任务及操作条件 (3)3 列管式换热器的工艺设计 (3)换热器设计方案的确定 (3)物性数据的确定 (4)平均温差的计算 (4)传热总系数K的确定 (4)传热面积A的确定 (6)主要工艺尺寸的确定 (6)管子的选用 (6)管子总数n和管程数Np的确定 (6)校核平均温度差 t m及壳程数Ns (7)传热管排列和分程方法 (7)壳体内径 (7)折流板······························· (7)核算换热器传热能力及流体阻力 (7)热量核算 (7)换热器压降校核 (9)4 列管式换热器机械设计 (10)壳体壁厚的计算 (10)换热器封头选择 (10)其他部件 (11)5 课程设计评价 (11)可靠性评价 (11)个人感想 (11)6 参考文献 (11)附表换热器主要结构尺寸和计算结果 (12)1 前言换热器(英语翻译:heat exchanger),是将热流体的部分热量传递给冷流体的设备,又称热交换器。

换热器是化工、石油、动力、食品及其它许多工业部门的通用设备,在生产中占有重要地位。

在化工生产中换热器可作为加热器、冷却器、冷凝器、蒸发器和再沸器等,应用更加广泛。

换热器种类很多,但根据冷、热流体热量交换的原理和方式基本上可分三大类即:间壁式、混合式和蓄热式。

列管式换热器工业上使用最广泛的一种换热设备。

其优点是单位体积的传热面积、处理能力和操作弹性大,适应能力强,尤其在高温、高压和大型装置中采用更为普遍。

列管式换热器主要有以下几个类型:固定管板式换热器、浮头式换热器、U形管式换热器等。

列管式换热器的工艺设计毕业论文

列管式换热器的工艺设计毕业论文

第二章列管式换热器的工艺设计第一节概述换热器是石油、化工、轻工等行业的常用设备,在工艺流程中起到为化学反应过程和物理操作过程创造必要条件、提高热量综合利用和回收余热的作用。

在化工建设投资中,换热器约占总投资的11%。

在炼油厂的常、减压蒸馏装置中,换热器约占总投资的20%。

若按工艺设备重量统计,换热器在石油化工装置中约占40%左右,由此可见换热设备在化工设备中的地位。

工业换热器的种类繁多,其中以列管式技术最为成熟,同时具有适用范围广、耐压性能好、便于强化传热等优点,故迄今为止仍以列管式换热器占绝大多数。

本章就列管式换热器的工艺设计问题进行介绍。

一、列管式换热器的结构类型列管式换热器又称管壳式换热器,是一种通用标准换热设备。

虽然在换热效率、紧凑性、材料消耗等方面不及新型换热器,但由于其具有结构简单、牢固耐用、适应性强、操作弹性大等优点,故在石化、轻工等行业工业换热设备中仍占主导地位。

列管式换热器根据结构特点分为以下几种。

(一)固定管板式换热器固定管板式换热器结构如图2-1所示。

其结构特点是两块管板分别焊接于壳体的两端,管束两端固定在管板上,具有结构简单、紧凑,造价低等优点。

缺点是:(1)除非割开管板壳程无法清洗;(2)当壳体与换热管的温差较大时(一般以50℃为限),因壳体与换热管的热膨胀性差异导致的温差应力(又称热应力)具有破坏性,需在壳体上设置膨胀节(又称热补偿圈),但壳程压力对膨胀节强度及伸缩均有影响,一般不建议采用。

因此,其适用于壳方流体洁净且不易结垢、两流体温差不大或温差虽大但壳程压力不高的场合。

图2-1固定管板式换热器(立式)1-折流挡板;2-管束;3-壳体;4-封头;5-接管;6-管板;7-悬挂式支座(二)浮头式换热器浮头式换热器结构如图2-2所示。

其结构特点是换热器一端管板用法兰与壳体固定,另一端管板用一内封头封住管程流体并可在壳体内沿轴向自由伸缩,故称该端为浮头。

优点是管束可以从壳体中抽出,便于清洗管间;管束的膨胀不受壳体的约束,因而壳体与管束之间不会产生温差应力,也即具有自热补偿功能。

列管式换热器的换热方式和在工业中的应用毕业论文

列管式换热器的换热方式和在工业中的应用毕业论文

列管式换热器的换热方式和在工业中的应用毕业论文目录摘要.................................... 错误!未定义书签。

第一章列管式热器的介绍. (3)一、列管式热器的系列标准 (3)二、列管式热器的特点和结构 (4)第二章列管式换热器换热的原理和清洗 (5)一、列管式换热器换热的原理 (5)二、列管式换热器的清洗 (5)第三章列管式换热器的应用范围 (5)第四章列管式热器在使用中渗漏的原因和解决的办法 (7)参考文献 (8)第一章列管式热器的介绍列管式换热器是一种通用的标准换热设备。

它主要由壳体、管板、换热管、封头、折流挡板等组成。

由于金属材料的热导率大,所需材质,可分别采用普通碳钢、紫铜、或不锈钢制作。

它是通过管子壁面进行传热的,列管式换热器根据结构特点可分:固定管板式换热器、浮头式换热器、U形管式换热器、填料函式换热器这四种,一、列管式热器的结构和系列标准列管式换热器由壳体、管束、管板、折流挡板和封头组成。

一种流体在管内流动,其行程称为管程;另一种流体在管外流动,其行程称为壳程。

管束的壁面即为传热面。

(1)列管式换热器的参数有:1、换热面积SN2、公称直径DN3、公称压力PN4、换热管规定5、换热管长度L6、管子数量n7、管程数Np(2)型号的表示方法列管式换热器型号表示方法:BEM273-1.0-7.7-3.0/25-1│ │ │ │ ││└──流程数为1│ │ │ │ │└───换热管尺寸Φ25mm│ │ │ │ └────换热管管长3000mm│ │ │ └──────换热器传热面积7.7m2│ │ └────────设计压力1.0MPa│ └──────────壳体直径Φ273mm└───────────换热器结构型式(BEM为固定管板式)二列管式热器的特点和构造2、列管式换热器的特点列管式换热器的特点是壳体和管板直接焊接,结构简单、紧凑。

在同样的壳体直径内,排管较多。

列管式换热器设计说明书(毕业论文)

列管式换热器设计说明书(毕业论文)

新疆工业高等专科学校No.:00000000000002281课程设计说明书题目名称:列管式换热器设计系部:化学工程系专业班级:学生姓名:指导教师:完成日期:新疆工业高等专科学校课程设计任务书2010-2011 学年一学期2011 年1 月11 日设计任务或主要技术指标:流量为30kg/s的某原油在列管式换热器壳程流过,从150降到110,将管程的油品从25加热至60。

试选一台适当型号的列管式换热器或设计一台列管式换热器。

设计进度与要求:1、8~9日搜集有关换热器设计的资料2、10~11日完成换热器的设计以及相关计算3、12日完成设计说明书的编制、打印、排版4、13日完成了绘图等全过程主要参考书及参考资料:1. 陆美娟、张浩琴主编.《化工原理》(上册,修订版).北京:化学工业出版社.2006.42.黄振仁、魏新利主编.《过程装备成套技术设计指南》.北京:化学工业出版社.2002.123. 娄爱娟、吴志泉主编.《化工设计》.上海:华东理工大学出版社.2002.84. 倪进方主编.《化工过程设计》.北京:化学工业出版社.1999.8教研室主任(签名)系(部)主任(签名)年月日新疆工业高等专科学校课程设计评定意见设计题目:学生姓名:评定意见:评定成绩:指导教师(签名):年月日前言换热器是化学,石油化学及石油炼制工业以及其它一些行业中广泛使用的热量交换设备。

它不仅可以单独作为加热器,冷凝器使用而且是一些化工单元操作的重要附属设备。

因此在化工生产中占有重要的地位。

在进行换热时,一种流体由封头的连结管处进入,在管流动,从封头另一端的出口管流出,这称之管程;另-种流体由壳体的接管进入,从壳体上的另一接管处流出,这称为壳程。

主要的换热器有:1.固定管板式换热器:2.浮头式换热器:3.U型管式换热器:4. 填料函式换热器:本次我的设计任务是选取一台合适的换热器,选取的换热器仅要满足工艺和生产要求,虽然说要求不是很高,也没有一要求具体制作等那些较难的问题,但是我仍然会以认真仔细的态度去对待之这次任务,保证尽我最大的努力去做到最好。

换热器毕业设计论文(共五篇)

换热器毕业设计论文(共五篇)

换热器毕业设计论文(共五篇)第一篇:换热器毕业设计论文河南机电高等专科学校毕业设计说明书第1章浮头式换热器是管壳式换热器系列中的一种,它的特点是两端管板只有一端与外壳固定死,另一端可相对壳体滑移,称为浮头。

浮头式换热器由于管束的膨胀不受壳体的约束,因此不会因管束之间的差胀而产生温差热应力,另外浮头式换热器的优点还在于拆卸方便,易清洗,在化工工业中应用非常广泛。

本文对浮头式换热器进行了整体的设计,按照设计要求,在结构的选取上,即壳侧两程,管侧四程。

首先,通过换热计算确定换热面积与管子的根数初步选定结构,然后按照设计的要求以及一系列国际标准进行结构设计,设计的前半部分是工艺计算部分,主要设根据设计传热系数、压强校核、壳程压降、管程压降的计算;设计的后半部分则是关于结构和强度的设计。

主要是根据已经选定的换热器型式进行设备内各零部件(如壳体、折流板、管箱固定管板、分程隔板、拉杆、进出口管、浮头箱、浮头、支座、法兰、补强圈)的设计。

换热器是国民经济和工业生产领域中应用十分广泛的热量交换设备。

随着现代新工艺、新技术、新材料的不断开发和能源问题的日趋严重,世界各国已普遍把石油化工深度加工和能源综合利用摆到十分重要的位置。

换热器因而面临着新的挑战。

换热器的性能对产品质量、能量利用率以及系统运行的经济性和可靠性起着重要的作用,有时甚至是决定性的作用。

目前在发达的工业国家热回收率已达96%。

换热设备在现代装置中约占设备总重30%左右,其中管壳式换热器仍然占绝对的优势,约70%。

其余30%为各类高效紧凑式换热器、新型热管热泵和蓄热器等设备。

其中板式、螺旋板式、板翅式以及各类高效传热元件的发展十分迅速。

在继续提高设备热效率的同时,促进换热设备的结构紧凑性,产品系列化、标准化和专业化,并朝大型化的方向发展。

浮头式换热器是管壳式换热器系列中的一种。

换热管束包括换热管、管板、折流板、支持板、拉杆、定距管等。

换热管可为普通光管,也可为带翅片的翅片管,翅片管有单金属整体轧制翅片管、双金属轧制翅片管、绕片式翅片管、叠片式翅片管等,材料有碳钢、低合金钢、不锈钢、铜材、铝材、钛材等。

对列管式换热器设计问题的探讨

对列管式换热器设计问题的探讨

对列管式换热器设计问题的探讨【摘要】换热器是建筑行业采暖必备装置之一,也是节能措施中比较重要的装置。

近些年,一些新技术、新工艺及新材料的应用,使换热器得到广泛应用所以,不管是从工作发展的角度,还是从能源利用方面,对换热器进行科学合理的设计、分析具有重要意义。

本文首先对列管式换热器基本结构及其类型进行介绍,对列管式换热器设计进行研究。

【关键词】列管式换热器设计冷却器节能1 引言列管式换热器是换热器中的一种,随着新技术的发展,在石油、化工行业取得比较广泛的应用。

本文对有关列管式换热器设计进行研究和探讨,不足之处,敬请指正。

2 列管式换热器基本结构及其类型2.1 基本结构列管式换热器的基本结构包括壳体、管板、换热管及封头等,其中最为核心的部位是传热管,数根传热管进行组合就是传热管束,将其固定于管壳中,即形成列管式换热器。

列管式换热器的工作原理是把热流体由进口传入热管内部,和冷流体之间交汇后换热,温度下降后经过出口排出,冷流体经过空气进口传入末节换热器,通过横流的方式换热,经过隔流板发生折流,然后经过第二节换热器,继而是第二次折流,然后经过换热器,最后温度较高的冷流体进入需热装置。

2.2 类型列管式换热器的类型一般是按照管板和管壳之间的联结方式进行划分,包括固定管板式、U 形管式、浮头式、双管板式及插管式。

其中,固定管板式换热器结构较为简单,制造成本相对较低,在小型炉上有广泛应用,但是管道外侧难以清扫,而且冷热流体温度的差异较大,管壳材质很容易发生热膨胀而产生断裂,比如KFW 型炉换热器为典型代表;U 形管式换热器是以其传热管形状命名,一头是管板,另外一头是悬空的状态,管子能够自由膨胀,管板及管束也能够随意取出,便于清扫,但是传热管道内部无法清扫,更换也较困难;浮头式换热器下端管板和管壳是连接在一起的,上端管板为浮动式,能够自由移动。

具有结构牢靠、便于安装、无热膨胀效果等优点,但是造价较高,浮动管板密封性要求高。

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列管式换热器结构设计毕业设计论文第一章换热器概述过程设备在生产技术领域中的应用十分广泛,是在化工、炼油、轻工、交通、食品、制药、冶金、纺织、城建、海洋工程等传统部门所必需的关键设备,而换热设备则是广泛使用的一种通用的过程设备。

在化工厂中,换热设备的投资约占总投资的10%~20%;在炼油厂,约占总投资的35%~40%。

1.1 换热器的应用在工业生产中,换热器的主要作用是将能量由温度较高的流体传递给温度较低的流体,是流体温度达到工艺流程规定的指标,以满足工艺流程上的需要。

此外,换热器也是回收余热、废热特别是低位热能的有效装置。

例如,高炉炉气(约1500℃)的余热,通过余热锅炉可生产压力蒸汽,作为供汽、供热等的辅助能源,从而提高热能的总利用率,降低燃料消耗,提高工业生产经济效益。

随着我国工业的不断发展,对能源利用、开发和节约的要求不断提高,因而对换热器的要求也日益加强。

换热器的设计、制造、结构改进及传热极力的研究十分活跃,一些新型高效换热器相继面世。

1.2 换热器的主要分类在工业生产中,由于用途、工作条件和物料特性的不同,出现了不同形式和结构的换热器。

1.2.1 换热器的分类及特点按照传热方式的不同,换热器可分为三类:1.直接接触式换热器又称混合式换热器,它是利用冷、热流体直接接触与混合的作用进行热量的交换。

这类换热器的结构简单、价格便宜,常做成塔状,但仅适用于工艺上允许两种流体混合的场合。

2.蓄热式换热器在这类换热器中,热量传递是通过格子砖或填料等蓄热体来完成的。

首先让热流体通过,把热量积蓄在蓄热体中,然后再让冷流体通过,把热量带走。

由于两种流体交变转换输入,因此不可避免地存在着一小部分流体相互掺和的现象,造成流体的“污染”。

蓄热式换热器结构紧凑、价格便宜,单位体积传热面比较大,故较适合用于气--气热交换的场合。

3.间壁式换热器这是工业中最为广泛使用的一类换热器。

冷、热流体被一固体壁面隔开,通过壁面进行传热。

按照传热面的形状与结构特点它又可分为:(1)管式换热器:如套管式、螺旋管式、管壳式、热管式等;(2)板面式换热器:如板式、螺旋板式、板壳式等;(3)扩展表面式换热器:如板翅式、管翅式、强化的传热管等。

1.2.2 管壳式换热器的分类及特点由于设计题目是浮头式换热器的设计,而浮头式又属于管壳式换热器,故特此介绍管壳式换热器的主要类型以及结构特点。

管壳式换热器是目前用得最为广泛的一种换热器,主要是由壳体、传热管束、管板、折流板和管箱等部件组成,其具体结构如下图所示。

壳体多为圆筒形,内部放置了由许多管子组成的管束,管子的两端固定在管板上,管子的轴线与壳体的轴线平行。

进行换热的冷热两种流体,一种在管内流动,称为管程流体;另一种在管外流动,称为壳程流体。

为了增加壳程流体的速度以改善传热,在壳体内安装了折流板。

折流板可以提高壳程流体速度,迫使流体按规定路程多次横向通过管束,增强流体湍流程度。

流体每通过管束一次称为一个管程;每通过壳体一次就称为一个壳程,而图1-2-1所示为最简单的单壳程单管程换热器。

为提高管内流体速度,可在两端管箱内设置隔板,将全部管子均分为若干组。

这样流体每次只通过部分管子,因而在管束中往返多次,这称为多管程;同样。

为提高管外流速,也可以在壳体内安装纵向挡板,迫使流体多次通过壳体空间,称为多壳程。

多管程与多壳程可以配合使用。

这种换热器的结构不算复杂,造价不高,可选用多种结构材料,管内清洗方便,适应性强,处理量较大,高温高压条件下也能应用,但传热效率、结构的紧凑性、单位传热面的金属消耗量等方面尚有待改善。

由于管内外流体的温度不同,因之换热器的壳体与管束的温度也不同。

如果两流体温度相差较大,换热器内将产生很大的热应力,导致管子弯曲、断裂或从管板上拉脱。

因此,当管束与壳体温度差超过50℃时,需采取适当补偿措施,以消除或减少热应力。

根据所采用的补偿措施,管壳式换热器可以分为以下几种主要类型:(1)固定管板式换热器:其结构如图1所示。

换热器的管端以焊接或胀接的方法固定在两块管板上,而管板则以焊接的方法与壳体相连。

与其它型式的管壳式换热器相比,结构简单,当壳体直径相同时,可安排更多的管子,也便于分程,同时制造成本较低。

由于不存在弯管部分,管内不易积聚污垢,即使产生污垢也便于清洗。

如果管子发生泄漏或损坏,也便于进行堵管或换管,但无法在管子的外表面进行机械清洗,且难以检查,不适宜处理脏的或有腐蚀性的介质。

更主要的缺点是当壳体与管子的壁温或材料的线膨胀系数相差较大时,在壳体与管中将产生较大的温差应力,因此为了减少温差应力,通常需在壳体上设置膨胀节,利用膨胀节在外力作用下产生较大变形的能力来降低管束与壳体中的温差应力。

(2)浮头式换热器:其结构如图2所示。

管子一端固定在一块固定管板上,管板夹持在壳体法兰与管箱法兰之间,用螺栓连接;管子另一端固定在浮头管板上,浮头管板夹持在用螺柱连接的浮头盖与钩圈之间,形成可在壳体内自由移动的浮头,故当管束与壳体受热伸长时,两者互不牵制,因而不会产生温差应力。

浮头部分是由浮头管板,钩圈与浮头端盖组成的可拆联接,因此可以容易抽出管束,故管内管外都能进行清洗,也便于检修。

由上述特点可知,浮头式换热器多用于温度波动和温差大的场合,尽管与固定管板式换热器相比其结构更复杂、造价更高。

(3)U型管式换热器:其结构可参见图3。

一束管子被弯制成不同曲率半径的U 型管,其两端固定在同一块管板上,组成管束,从而省去了一块管板与一个管箱。

因为管束与壳体是分离的,在受热膨胀时,彼此间不受约束,故消除了温差应力。

其结构简单,造价便宜,管束可以在壳体中抽出,管外清洗方便,但管内清洗困难,故最好让不易结垢的物料从管内通过。

由于弯管的外侧管壁较薄以及管束的中央部分存在较大的空隙,故U型管换热器具有承压能力差、传热能力不佳的缺点。

(4)双重管式换热器:将一组管子插入另一组相应的管子中而构成的换热器,其结构可以参看图4。

管程流体(B流体)从管箱进口管流入,通过内插管到达外套管的底部,然后返回,通过内插管和外套管之间的环形空间,最后从管箱出口管流出。

其特点是内插管与外套管之间没有约束,可自由伸缩。

因此,它适用于温差很大的两流体换热,但管程流体的阻力较大,设备造价较高。

(5)填料函式换热器:图5为填料函式换热器的结构。

管束一端与壳体之间用填料密封,管束的另一端管板与浮头式换热器同样夹持在管箱法兰和壳体法兰之间,用螺栓连接。

拆下管箱、填料压盖等有关零件后,可将管束抽出壳体外,便于清洗管间。

管束可自由伸缩,具有与浮头式换热器相同的优点。

由于减少了壳体大盖,它的结构较浮头式换热器简单,造价也较低,但填料处容易泄漏,工作压力与温度受一定限制,直径也不宜过大。

1.3 管壳式换热器特殊结构包括有双壳程结构、螺旋折流板、双管板等特殊结构,这些结构将使换热器拥有更高的工作效率。

(1)双壳程结构:在换热器管束中间设置纵向隔板,隔板与壳体内壁用密封片阻挡物流内漏,形成双壳程结构。

适用场合:①管程流量大壳程流量小时,采用此结构流速可提高一倍,给热系数提高1~1.2倍;②冷热流体温度交叉时,但壳程换热器需要两台以上才能实现传热,用一台双壳程换热器不仅可以实现传热,而且可以得到较大的传热温差。

(2)螺旋折流板式换热器:螺旋折流板可以防止死区和返混,压降较小。

物流通过这种结构换热器时存在明显的径向变化,故不适用于有高热效率要求的场合。

(3)双管板结构:在普通结构的管板处增加一个管板,形成的双管板结构用于收集泄漏介质,防止两程介质混合。

1.4 换热管简介换热管是管壳式换热器的传热元件,采用高效传热元件是改进换热器传热性能最直接有效的方法。

国内已使用的新效的换热管有以下几种:(1)螺纹管:又称低翅片管,用光管轧制而成,适用于管外热阻为管内热阻1.5倍以上的单相流及渣油、蜡油等粘度大、腐蚀易结垢物料的换热。

(2)T形翅片管:用于管外沸腾时,可有效降低物料泡核点,沸腾给热系数提高1.6~3.3倍,是蒸发器、重沸器的理想用管。

(3)表面多孔管:该管为光管表面形成一层多孔性金属敷层,该敷层上密布的小孔能形成许多汽化中心,强化沸腾传热。

(4)螺旋槽纹管:可强化管内物流间的传热,物料在管内靠近管壁部分流体顺槽旋流,另一部分流体呈轴向涡流,前一种流动有利于减薄边界层,后一种流动分离边界层并增强流体扰动,传热系数提高1.3~1.7倍,但阻力降增加1.7~2.5倍。

(5)波纹管:为挤压成型的不锈钢薄壁波纹管,管内、管外都有强化传热的作用,但波纹管换热器承压能力不高,管心距大而排管少,壳程短而不易控制。

管壳式换热器的应用已经有悠久的历史,而且管壳式换热器被当作一中传统的标准的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,管壳式换热器仍处于主导地位,因此本次毕业设计特针对这类换热器中的浮头式换热器的工艺设计以及结构设计进行介绍。

第二章 工艺计算在换热器设计中,首先应根据工艺要求选择适用的类型,然后计算换热所需要的传热面积。

工艺设计中包括了热力设计以及流动设计,其具体运算如下所述:2.1 设计条件表2-2 油品与原油的物性参数2.2 核算换热器传热面积2.2.1 流动空间的确定想要更多参考资料,加QQ: 2372020456 2430789090,我发给大家! 选择被冷却的油品走壳程,被加热的原油走管程。

这是因为:被冷却的流体走壳程可便于散热,而传热系数大的流体应走管程,这样可降低管壁的温差,减少热应力,同时对于浮头式换热器,一般是将易结垢流体流经管程。

2.2.2 初算换热器传热面积'A2.2.2.1 传热计算(热负荷计算)热负荷:()()c pc co ci h ph hi ho Q m c T T m c T T =-=- 管程:原油 壳程:油品式中:,c h m m ——冷热流体的质量流量,kg/s ; ,pc ph c c ——冷热流体的定压比热,J/(kg ²k); ,ci co T T ——冷流体的进、出口温度,k ; ,hi ho T T ——热流体的进、出口温度,k 。

理论上,c Q =h Q ,实际上由于热量损失,c Q ≠h Q ,通常热负荷应该取max (c Q ,h Q )。

()26.5 3.165(10169)2683.9KW c c pc co ciQ m c T T =-=⨯⨯-=() = 6.44 2.587(300-100)=3332.1KW h h ph hi ho Q m c T T =-⨯⨯;故3332.1KW Q =。

2.2.2.2 有效平均温差'm t 的计算 选取逆流流向,这是因为逆流比并流的传热效率高。

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