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化工原理换热器设计

丁
二
烯
蒸
汽
冷
凝
器
的
设
计

年级：2014级
姓名:逄江华
学号:2014094068
班级：化学工程与工艺班

前言
一、换热器的种类
固定管板式换热器
管板式换热器浮头式换热器
填料涵式换热器
换热器套管式换热器

蛇形式换热器

二、换热器的特点
1.管壳式换热器
管壳式换热器又称列管式换热器，是一种通用的标准换热设备，它具有结构简单，坚固耐用，造价低廉，用材广泛，清洗方便，适应性强等优点，应用最为广泛。管壳式换热器根据结构特点分为以下几种：
固定管板式换热器
固定管板式换热器两端的管板与壳体连在一起，这类换热器结构简单，价格低廉，但管外清洗困难，宜处理两流体温差小于50℃且壳方流体较清洁及不易结垢的物料。
带有膨胀节的固定管板式换热器，其膨胀节的弹性变形可减小温差应力，这种补偿方法适用于两流体温差小于70℃且壳方流体压强不高于600Kpa的情况。
浮头式换热器
浮头式换热器的管板有一个不与外壳连接，该端被称为浮头，管束连同浮头可以自由伸缩，而与外壳的膨胀无关。浮头式换热器的管束可以拉出，便于清洗和检修，适用于两流体温差较大的各种物料的换热，应用极为普遍，但结构复杂，造价高。

填料涵式换热器
填料涵式换热器管束一端可以自由膨胀，与浮头式换热器相比，结构简单，造价低，但壳程流体有外漏的可能性，因此壳程不能处理易燃，易爆的流体。
2.蛇管式换热器
蛇管式换热器是管式换热器中结构最简单，操作最方便的一种换热设备，通常按照换热方式不同，将蛇管式换热器分为沉浸式和喷淋式两类。
3.套管式换热器
套管式换热器是由两种不同直径的直管套在一起组成同心套管，其内管用U型时管顺次连接，外管与外管互相连接而成，其优点是结构简单，能耐高压，传热面积可根据需要增减，适当地选择管内、外径，可使流体的流速增大，两种流体呈逆流流动，有利于传热。此换热器适用于高温，高压及小流量流体间的换热。

三、换热器的发展趋势
70年代的世界能源危机，有力地促进了传热强化技术的发展。为了节能降耗，提高工业生产经济效益，要求开发适用于不同工业过程要求的高效能换热设备。这是因为，随着能源的短缺(从长远来看，这是世界的总趋势)，可利用热源的温度越来越低，换热允许温差将变得更小，当然，对换热技术的发展和换热器性能的要求也就更高。所以，这些年来，换热器的开发与研究成为人们关注的课题。最近，随着工艺装置的大型化和高效率化，换热器也趋于大型化，并向低温差设计和低压力损失设计的方向发展。同时，对其一方面要求成本适宜，另一方面要求高精度的设计技术。当今换热器技术的发展以CFD(ComputationalFluidDynamics)、模型化技术、强化传热技术及新型换热器开发等形成了一个高技术体系。近年来，随着制造技术的进步，强化传热元件的开发，使得新型高效换热器的研究有了较大的发展，根据不同的工艺条件与换热工况设计制造了不同结构形式的新型换热器，并已在化工、炼油、石油化工、制冷、空分及制药各行业得到应用与推广，取得了较大的经济效益。

设计任务
（一）设计题目：丁二烯蒸汽冷凝器的设计
（二)设计任务及操作条件
1：处理能力7510kg/h饱和丁二烯蒸汽，
2：设备形式立式列管冷凝器
3：操作条件
饱和丁二烯蒸汽：（温度40℃，冷凝潜热为373kJ/kg），冷凝液于饱和温度离开冷凝器
冷却介质：水入口温度15℃，出口温度35℃，流量：自己计算
允许压强降：不大于150kpa
饱和丁二烯定性温度下的物性数据：自查
每年按330天计，每天24h连续运行
(三）．设计内容：
1、设计方案的选择及流程说明
2、工艺计算，及校核
3、主要设备工艺尺寸设计
（1）立式列管冷凝器结构尺寸的确定
（2）传热面积、两侧流体压降校核
（3）接管尺寸的确定
4、设计结果汇总
5、换热器装备图及工艺流程图（手工绘图要求2号或3号；若计算机绘图要求3号或4号）
6、设计评述
设计与选型的具体步骤
一．估算传热面积，初选换热器型号
1.查取冷热流体在该定性温度下的物性。
2.根据换热任务，计算传热量。
3.确定流体在换热器中的流动途径。
4.计算平均温度差，并根据温度差校正系数不应小于0.8的原则，确定壳程数。
5.根据两流体的温度差和设计要求，确定换热器的型号
6.根据换热流体的性质及设计经验，选取总传热系数值K选
7.根据总传热系数方程，初步计算传热面积S，并确定换热器的基本尺寸或按系列标准选设备规格。
二．计算管壳程压力降
1.壳程压力降.
2.管程压力降。
三．核算总传热系数
1．壳程对流传热系数
2.管程对流传热系数
3.污垢热阻
4.总传热系数K
5.K值与K选比较，若K/K选=1.15～1025，则初选换热器合适，否则另选K选，重新计算，步骤同上。
1、估