固定管板式换热器2

课程设计任务书

一、课程设计题目

管壳式换热器的设计

二、工艺条件

1．物料组成（基准为100kmol干半水煤气）

组分	CO	H2	N2	CO2	O2	CH4	H2O
半水煤气	29.8	38.7	21.7	8.7	0.2	0.9	92
变换气	3.0	65.1	21.7	35.5	1	0.9	改锥头 81.3

2．生产能力为1000 kg(NH3)/h；

3．消耗定额为3400m3干半水煤气/h；

4．常压操作；

5．长途运输鱼苗时温度：半水煤气进口158℃，出口370℃，变换器进口410℃；

6．换热器损失的冷流体热负荷的3.5%。

三、课程设计内容

1．设计方案的选择及流程说明；

2．传热面积、换热管根数；

3．确定管束的排列方式、程数、档次、隔板的规格、数量；

4．冷、热流体进、出口管径；

5．壳体内径。

四、进度安排

1．课程设计准备阶段：收集查阅资料，并借阅相关工程设计用书；

2．设计分析讨论阶段：确定设计思路，正确选用设计参数，树立工程观点，小组分工

协作，较好完成设计任务；

3．计算设计阶段：完成物料衡算、热量衡算及主要设备的工艺设计计算；

4. 课程设计说明书编写阶段：整理文字资料计计算数据，用简洁的文字和适当的图表

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表达自己的设计思想及设计成果。

五、基本要求

1．格式规范，文字排版正确；

2. 主要设备的工艺设计计算需包含：热量衡量，工艺参数的选定，设备的结构设计和工艺尺寸的设计计算；

3．管束排列图：以2号图纸绘制，标明管束的排列方式、程数、隔板的规格、数量；

水力模块4. 换热器工艺条件图：以2号图纸绘制，图面应包括设备的主要工艺尺寸，技术特性表和接管表；

5. 按时完成课程设计任务，上交完整的设计说明书一份。

1 设计方案简介

设计方案选择的原则是要保证达到工艺要求的热流量，操作上要完全可靠，结构上要简单，便于维护，并进肯能节省操作费用和设备费用。

1.1选择换热器类型

管壳式换热器又称列管式换热器，是以封闭在壳体中管束的壁面作为传热面的间壁式换热器。其中类型主要要分三大类：固定板式、浮头式、U形管式，依据给定的工艺条件(常压操作，假定出口温度为250℃，则两流体平均温差为66℃>50℃)考虑，固定板式换热器适用于管壁温与壳体壁温不大的场合，故可选用，但是需要加膨胀节；浮头式与U形管式换热器均适用于温差较大的，但是浮头式与U形管式换热器建构复杂，造价高，制造安装要求高，增加了设备费用，故不选用。综合考虑初步选择固定板式换热器。

1.2 流体流动途径安排

由工艺条件中的物性组成可知半水煤气中水含量大于变换气，所以半水煤气对材料的腐蚀性要大于变换气。所以变换气走壳程，半水煤气走管程，这样可以节约耐腐蚀性材料的用量，降低换热器成本。

2 确定物性参数

2.1 定性温度的确定

假定变换器出口温度为260℃

管程半水煤气的定性温度为： tm = = = 264Cº

壳程变换气的定性温度为： Tm == = 340Cº

2.2 基础物性参数的确定

在264℃下的半水煤气的各组分物性参数为：

物性组成	CO	H2	N2	CO2	O2	CH4	H2O
定压比热容	1.1	14.3	1.1	1.08	3.1	1.03	2.0
摩尔分数	0.155	0.200	0.110	0.045	0.001	0.0047	0.48
质量分数	0.23	0.021	0.165	0.106	0.001	0.008	0.46
黏度	0.268	0.0129	0.0275	0.024	0.0313	0.0171	0.0172
导热率	0.0119	0.1	0.0155	0.0058	0.013	0.016	0.599

由上表渴求的264Cº似的半水煤气物性参数：

密度 ρ1 =0.4235kg/m3 热导率

定压比热容 Cp1 = 1.781 kJ/kg·Cº 粘度

在340Cº下变换气的各组分物性参数：

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物性组成	CO	H2	N2	CO2	O2	CH4	H2O
定压比热容	1.1	教室直播系统 14.3	1.1	1.08	3.1	1.03	2.0
摩尔分数	0.0146	0.317	0.10	0.17	0.0049	0.0044	0.396
质量分数	0.0215	0.033	0.16	0.40	0.0067	0.0074	0.37
黏度	0.268	0.0129	0.0275	0.024	0.0313	0.0171	0.017

由上表可得变换气在330Cº下的物性参数

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