甲苯管壳式换热器的设计

《化工设备的选择与设计》设计题目-3

3. 某一焦化厂需要将甲苯液体从80℃冷却到45℃，甲苯处理量为20000kg/h，冷却介质采用20℃的工艺循环水，要求冷却水出口温度不高于30篮子鱼℃，甲苯与水的操作压力都在0.4~0.6MPa 。要求换热器的管程和壳程压降不大于0.2 MPa，设计管壳型换热器。

甲苯管壳式换热器的设计

一、列管式换热器的设计

二、设计任务

1.处理能力：20000kg/h甲苯

2.设备形式：初步确定用水平列管式冷凝器

三、操作条件

1.甲苯：冷凝温度80℃，冷凝液于温度45弹跳高跷℃下离开冷凝器；

2.冷却介质：水，入口温度20℃，出口温度30℃

3.允许压降：不大于0.2 MPa；

4.每年按300天，每天按24小时连续运行。

四、设计要求

选择适宜的列管式换热器并进行核算。

甲苯水平管壳式换热器的设计——工艺计算书（标准系列）

1.确定流体流动空间

冷却水走管程，便于水垢清洗；甲苯走壳程，有利于甲苯的散热和冷凝。选用的碳钢管，管内流速0.94m/s

2.计算流体的定性温度，确定流体的物性数据

甲苯的定性温度为

水的定性温度为=（20+30）/2=25℃

其中入口温度为，出口温度为

两流体在定性温度下的物性数据如下

物性流体	温度 ℃	密度 kg/m3	粘度 Pa·s	比热容 kJ/(kg·℃)	导热系数 W/(m·℃)
甲苯	65	886	0.000445	1.91	0.1273
水	25	997	0.00090275	4.179	0.609
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甲苯物性参数来源网址：www.doc88/p-905591811922.html

水物性参数来源网址：wenku.baidu/view/a7b7e051ad02de80d4d840fb.html?from=rec&pos=4&weight=18&lastweight=18&count=5

五．计算总传热系数

1.计算热负荷

根据热量衡算有：

2. 冷却水用量

所以冷却水的用量

两流体的温差，不需要热补偿。

3.计算平均传热温度差

℃

R= 按单壳程，多管程结构，温差校正系数查有关图表，可得ψ=0.94

△tm=ψ=0.94×19.96=18.76℃

4.选取经验传热系数K值

根据管程走水，壳程走甲苯，总传热系数，现暂取。

5.估算换热面积

zigbee定位6.初选换热器规格

单程管数为：根

单程管长为：l=m

选定换热器管长l=6m，则管程数Np为：

Np=，取管程Np=4，则总管数为：m=4×31=124根

根据S=32.99m2,m=124根，Np=4，查表4-1，选用G-500-4-25-70列管换热器，其实际传热面积为70.5m2,有关参数如下：

公称直径DN药品压片机	500mm	公称压力PN	2.5×106Pa
传热面积S	70/70.5	管程数Np	4
管数m	152	管长l	6m
管子规格		管心距	32mm

管子排列方式：正三角形

换热器的实际换热面积

该换热器所要求的总传热系数

7.核算总传热系数

（1）计算管程对流传热系数

（湍流）

（2）计算壳程对流传热系数

①壳程对流传热系数对圆缺形折流板，可采用凯恩公式

当量直径，由正三角形排列得 AA

壳程流通截面积

壳程流体流速及其雷诺数分别为

普兰特准数

粘度校正

（3）确定污垢热阻

（4）总传热系数

所选换热器的安全系数为

表明该换热器的传热面积裕度符合要求。

（5）计算管程压降

①管程流动阻力

∑ΔPi=(ΔP1+ΔP2)FtNsNp

Ns=1, Np=4, Ft=1.4

天文圆顶

由Re＝20327，传热管相对粗糙度0.1/20＝0.005，查莫狄图得λi＝0.035W/m·℃，

流速ui＝0.92m/s，ρ＝997kg/m3，所以

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