江西科技师范大学食品质量与安全专业《化工原理课程设计》题目名称列管式换热器的设计专业班级食品质量与安全一班学号学生姓名徐子涵陈素静指导教师常军博士2017年05月10日设计条件冷流体为水，入口温度1t=12℃，出口温度2t=68℃，流量vq=43m3/h；热流体为饱和水蒸气，入口温度1T=110℃，出口温度2T=100℃。水蒸气在105℃下的有关物性数据：密度1954.7kg/m3，黏度412.7110Pa·s，比热容4226pcJ/(kg·K)，导热率10.684W/(m·K)。水在40℃下的有关物性数据：密度2992.2kg/m3，黏度426.510Pa·s，比热容4174pcJ/(kg·K)，导热率20.635W/(m·℃)。换热器型式的选择—由于所选择的冷热流体温差较大，初步确定选用浮头式换热器。定性温度壳程水蒸气定性温度为1211010010522mTTT℃管程水的定性温度为1212684022mttt℃估算传热面积计算热负荷（忽略热损失）222212()43992.24174(6812)2770.165TmpvpQqctqcttkW水蒸气用量（忽略热损失）无相变11332770.1651065.64.2261010TmpQqctkg/s235981.9kg/h平均传热温差纯逆流'1212(11068)(10012)62.1911068lnln10012mttttt℃初算传热面积初定总传热系数01500KW/(m2·K)，32770.1651029.70150062.19TmQSKt估m2管径和管内流速管程安排—水蒸气比较清洁宜走壳程，普通水较易结垢，若流速太低，将会加快污垢增长速度，使换热器的热流量下降，宜走管程。因此初步确定饱和水蒸气走壳程，水走管程。现初定管内流速0.9ium/s，传热管数30n。管内径4443/36000.01943.140.930vqdunm19mm查无缝钢管规格表[1]确定选用252.5mm的传热管（碳钢），其内径为25(2.52)20idmm0.02m水在输送管内的实际操作流速为2430.80.785(0.02)3600um/s管程数和传热管数单程传热管数243/360044(0.02)0.844vSiqNdu单程管传热管长度029.7093.140.02544sSLdN估m多管程取传热管长3lm换热器管程数933PLNl传热管总根数为30390n平均温差校正系数211168120.611012ttPTt按单壳程，双管程，查温差校正系数图[1]得0.95t平均传热温差'0.9562.1959.0805mtmtt℃由于平均传热温差校正系数大于0.8，故取单壳程合适[1]。传热管排列和分程方法采用组合排列法，即每程内均按正三角形排列，隔板两侧采用正方形排列。取管心距01.251.252531.25tPdmm32mm隔板中心到离其最近一排管中心距离32662222tPZmm各程相邻管的管心距为44mm。采用多管程结构，取管板利用率0.75壳体直径1.05/1.0532135/0.75436.8tDPnmm圆整可取400Dmm。1.11.113514cnn根采用弓形折流板切去的圆缺高度0.25400100hmm取150hmm。取折流板间距0.3BD(0.2DBD)，则0.3400120Bmm取B为150mm。折流板数目3000-1=-1=19150BN传热管长折流板间距壳程流体进出口接管取接管内水蒸气流速为110um/s接管内径1114443/954.70.0753.1410vqDum圆整后取管内径80mm。管程流体进出口接管：取接管内液体流速22um/s接管内径2224443/36000.0873.142vqDum圆整后取管内径90mm。传热面积校核管程传热膜系数0.80.40.023RePriiid管程流体流通截面积221350.7850.020.0212422iinSdm2管程流体流速43/36000.850.014viiquSm/s雷诺数2420.020.85992.2Re260816.510iiidu普朗特数242241746.510Pr4.30.635pc0.80.40.65080.023260814.34577.10.02iW/(m2·℃)壳程传热膜系数0.551/30.1400'0.36RePr()iewd管子按正三角形排列，传热当量直径为：22220'0334()4(0.0320.7850.025)2420.023.140.025tePdddm壳程流通截面积0025(1)150400(1)0.01332tdSBDPm2壳程流体流速00235981.9/(3600954.7)5.20.013vquSm/s雷诺数010410.025.2954.7Re3663792.7110du普朗特数1410142262.7110Pr1.670.684pc黏度校正加热0.14()1.05w0.551/300.6840.363663791.671.058265.60.02W/(m2·℃)已知管壁厚度0.0025bm，总传热系数K管外侧污垢热阻401.010R(m2·℃)/W，管内侧污垢热阻41.010iR(m2·℃)/W。碳钢在该条件下的热导率为50W/(m2·℃)。44115800.0250.0250.00250.02511.0101.0104577.10.020.02500.02258265.6W/(m2·℃)传热面积校核32770.16510'28.19158062.19TmQSKtm2实际传热面积03.140.025313531.7925TSdlNm2与原估计值基本相符换热器的面积裕度31.79251,128'28.19SS传热面积裕度>10%，所选换热器的规格可用总结...
