年处理量为26万吨花生油换热器的设计_课程设计说明书(编辑修改稿)

年处理量为26万吨花生油换热器的设计_课程设计说明书(编辑修改稿)内容摘要：

标准管子的长 度常用的有 1500mm， 2020mm， 3000mm， 6000mm 等。 当选用其他尺寸的管长时，应根据管长的规格，合理裁用，避免材料的浪费。 换热管管板上的排列方式有正方形直列、正方形错列、三角形直列、三角形错列和同心圆排列，如 下 图所示。 图 15(a) 正方形直列 图 15（ b）正方形错 列 图 15(c)三角形直列 图 15（ d）三角形错列 图 15（ e）同心圆排列 正三角形排列结构紧凑；正方形排列 便于机械清洗；同心圆排列用于小壳径换热器，外圆管布管均匀，结构更为紧凑。 我国换热器系列中，固定管板式多采用正三角形排列；浮头式则以正方形错列排列居多，也有正三角形排列。 对于多管程换热器，常采用组合排列方式。 每程内都采用正三角形排列，而在各程之间为了便于安装隔板，采用正方形排列方式。 b 管板 管板的作用是将受热管束连接在一起，并将管程和壳程的流体分隔开来。 管板与管子的连接可胀接或焊接。 吉林化工学院食品工程原理课程设计 9 壳程结构 介质流经传热管外面的通道部分称为壳程。 壳程内的结构，主要 由折流板、支承板、纵向隔板、旁路挡板及缓冲板等元件组成。 由于各种换热器的工艺性能、使用的场合不同，壳程内对各种元件的设置形式亦不同，以此来满足设计的要求。 各元件在壳程的设置，按其不同的作用可分为两类：一类是为了壳侧介质对传热管最有效的流动，来提高换热设备的传热效果而设置的各种挡板，如折流板、纵向挡板。 旁路挡板等；另一类是为了管束的安装及保护列管而设置的支承板、管束的导轨以及缓冲板等。 a 壳体 壳体是一个圆筒形的容器，壳壁上焊有接管，供壳程流体进人和排出之用。 直径小于 400mm的壳体通常用钢 管制成，大于 400mm 的可用钢板卷焊而成。 壳体材料根据工作温度选择，有防腐要求时，大多考虑使用复合金属板。 介质在壳程的流动方式有多种型式，单壳程型式应用最为普遍。 如壳侧传热膜系数远小于管侧，则可用纵向挡板分隔成双壳程型式。 用两个换热器串联也可得到同样的效果。 为降低壳程压降，可采用分流或错流等型式。 壳体内径 D取决于传热管数 N、排列方式和管心距 t。 计算式如下： 单管程 0)3~2()1( dntD c  式中 t—— 管心距， mm； d0—— 换热管外径， mm； nc—— 横过管束中心线的管数，该值与管子排列方式有关。 正三角形排列： N 正方形排列： N 多管程 D N / 式中 N—— 排列管子数目； η —— 管板利用率。 正角形排列： 2 管程 η =～ 4 管程 η =～ 正方形排列： 2 管程 η =～ 4 管程 η =～ 壳体内径 D 的计算值最终应圆整到标准值。 吉林化工学院食品工程原理课程设计 10 b 折流板 在壳程管束中，一般都装有横向折流板，用以引导流体横向流过管束，增加流体速度，以增强传热；同 时起支撑管束、防止管束振动和管子弯曲的作用。 折流板的型式有圆缺型、环盘型和孔流型等。 圆缺形折流板又称弓形折流板，是常用的折流板，有水平圆缺和垂直圆缺两种。 切 缺率 (切掉圆弧的高度与壳内径之比 )通常为 20％ ~50％。 垂直圆缺用于水平冷凝器、水平再沸器和含有悬浮固体粒子流体用的水平热交换器等。 垂直圆缺时，不凝气不能在折流板顶部积存，而在冷凝器中，排水也不能在折流板底部积存。 弓形折流板有单弓形和双弓形，双弓形折流板多用于大直径的换热器中。 折流板的间隔，在允许的压力损失范围内希望尽可能小。 一般推荐折流板间隔最小值为壳内径的 1/5 或者不小于 50 mm，最大值决定于支持管所必要的最大间隔。 c 壳程接管 壳程流体进出口的设计直接影响换热器的传热效 率和换热管的寿命。 当加热蒸汽或高速流体流入壳程时，对换热管会造成很大的冲刷，所以常将壳程接管在入口处加以扩大，即将接管做成喇叭形，以起缓冲的作用；或者在换热器进口处设置挡板。 设计方案简介 选择换热器的类型 因为我们要加热的材料是花生油，流体压力不大，管程与壳层温度差较大，并考虑易清洗性，所以初步确定选用固定管板式换热器。 流体流动空间及流速的确定 因为本次所要处理的花生油与冷却水的进出口温差都大于 50176。 C，所以需要焊接膨胀节。 由于花生油较水有腐蚀性，而管子及管箱用耐腐蚀材 料造价低 ,故应使冷却水走管程，花生油走壳程。 考虑到要进行加热的是花生油，所以选用不锈钢材质的管。 综上所述，选用带膨胀节的固定管板式换热器，选用φ 25mm 的不锈钢管，管内流速取 u= 吉林化工学院食品工程原理课程设计 11 2 工艺及设备设计计算 确定物性数据 定性温度：可取流体进口温度的平均值 壳程花生油的定性温度为： 2 45100 T℃ 管程循环水的定性温度为： t = 2521535 ℃ 根据定性温度，分别查取壳程和管程流体的有关 物性数据 花生油在 ℃下的有关物性数据 冷却水在 25℃下的有关物性数据 密度 3845 /o kg m  密度 i =定压比热容 0PC = kJ/(kg℃ ) 定压比热容 piC = kJ/(kg℃ ) 导热系数 o = (m℃ ) 导热系数 i = W/(m℃ ) 黏度 o = s 黏度 i = s 热负荷及传热面积的确定 热流量 70 2 6 1 0 328283 3 0 2 4m k g h 由《化工原理课程设计指导》查得 且换热器热损失以总热量的 5%记 可得 39。 0 0 0 0 01 0 5 % 1 . 0 5 1 . 0 5 3 2 8 2 8 2 . 2 2 ( 1 0 0 4 5 ) 4 2 0 8 7 1 3 . 7 4 1 1 6 9 . 0 9pQ Q m c t k J h k w          平均传热温差 先按照纯逆流计算，由《食品工程原理》六十一页查得 1212( 100 35 ) ( 45 15 ) lnln 30mttt tt        ℃ 传热面积 （ 1）管程传热系数 吉林化工学院食品工程原理课程设计 12 由《食品工程原理》 四十一页 查得 40. 02 1. 0 99 6. 95Re 22 08 89. 02 7 10i i iidu     4 1 8 0 0 .0 0 0 9 0 2 7Pr 6 .2 0 80 .6 0 7 8PC     (2)壳程传热系数 由《食品工程原理》四 十页得 假设壳程的传热系数是 20 700 ( )W m K  污垢热阻  ( 2m  ℃ ) / W  ( 2m  ℃ ) / W 管壁的导热系数 45 W /( m  ℃ ) 由《食品工程原理》查得 0000001ln1 siisiiiRdddddRddK W/( 2m ℃ ) 考虑 15%的面积裕度 S=S′==（ 2m ） 换热器主要结构尺寸的确定 管径和管内流速 选用φ 25mm 的不锈钢管，管内流速取 iu =。 管程数和传热管数 冷却水用量 0 4208713. 74 5 0 3 4 3 . 4 74 . 1 8 ( 3 5 1 5 )i p i iQW k g hCt     由任晓光《化工原理课程设计指导》二十页得： 10 . 0 2 5 0 . 0 2 5 0 . 0 2 5 0 . 0 2 5 10 . 0 0 0 2 6 l n 0 . 0 0 0 1 7 64 3 3 4 . 7 5 0 . 0 2 0 . 0 2 4 5 0 . 0 2 7 0 04 6 . 9 9    339。 21 1 6 9 . 0 9 1 0 6 0 . 4 44 2 6 . 9 9。