化工原理换热器设计流程

化工原理换热器设计流程2024/3/28化工原理换热器设计流程设计计算中的选择----依据：技术上可行,经济上优化1.评价换热器好坏的主要指标：Δp,K2.冷却水出口温度选择：t2选大了,易结垢,Δtm小,A↑,设备费用大；t2选小了,qm2用量大,操作费用大。经济上权衡定t2。一般Δtm≮10℃。3.t1的确定,如用水,冬天t1低,夏天t1高,取哪个？4.选流向：逆流：Δtm大,qm2用量小,温度范围宽；化工原理换热器设计流程并流：壁温较均匀,出口温度t2不会过高,适合于热敏性物料、高粘性液体5.选流速：K和Δp的权衡.例：单管程改双管程,管程、壳程都尽量达到湍流6.选结构：固定管板式—温差较小时用;温差<50℃温差大时考虑热胀冷缩:膨胀节,浮头式,U形管式7.选通道：易结垢的、腐蚀性的、高压的流体走管程；蒸汽冷凝走壳程，流量小粘度大的走壳程化工原理换热器设计流程管壳式换热器化工原理换热器设计流程通常,换热器已有标准设计,定型产品成本低,只要适当选型即可管壳式换热器选型：已知：T1,T2,qm1,t1及介质热负荷：Q=qm1Cp1(T1-T2)选t2,求按流体种类由K值大致范围(231页)选K估选型号,算化工原理换热器设计流程Re>2000K计算，ΔP计算是否ΔP计算<ΔP允许是否结束化工原理换热器设计流程化工原理(上册)课程设计课题：管壳式换热器选型工艺要求：热流体：有机物T1,T2处理量qm1冷流体：水,t1流程要求：化工原理换热器设计流程设计要求：1.选用一台合适的换热器2.合理安排管路(阀门、弯头等)3.选用一台合适的离心泵(用于输送冷却水)化工原理换热器设计流程设计报告所含内容：1．设计任务书2．初选换热器的尺寸规格①选t2(参见215页)②查冷、热流体物性(附录)③选流动方式(逆、并、复杂流)④初估K值(参见231页)⑤计算热负荷Q,Δtm逆,ψ,Δtm,A估⑥按换热器标准初选型号(参见298页)查定管径、长度、排列等参数,列成表格⑦确定管、壳程通道(参见225页)化工原理换热器设计流程3．计算管程的压降和给热系数①根据管程流通面积算流速,并对照表6-9,10(可调节管程数),计Re②计管程压降(式6-151,152)③算管程给热系数(式6-41)4．计算壳程压降和给热系数①根据壳程流通面积算流速,并对照表6-9,10(可调节折流板间距)化工原理换热器设计流程壳程②计算壳程压降(式6-154,155,156)③算壳程给热系数(式6-146)化工原理换热器设计流程5．核算传热系数、传热面积①选择适当的垢层热阻R(见210页)②计算K计值③算④换热器实际面积⑤校核6.管路安排管、阀件的确定,He泵,qV泵7.合适离心泵的选定化工原理换热器设计流程8.设计参数一览表重要的数据，设备型号换热器设计参考：陈英南、刘玉兰编《常用化工单元设备的设计》华东理工大学出版社2005年统一报告本，12月31日交化工原理换热器设计流程6.7换热器操作型问题设计时，主要变动A操作时，主要变动K,Δtm1.操作调节可调节t1,qm2Cp2①qm2↑,t2

,T2

,K

,Q

。

化工原理换热器设计流程可能性分析：Q能力>Q衡算Q能力<Q衡算Q能力=Q衡算T2↓,t2↓，↑,Q=qm1Cp1(T1-T2)↑化工原理换热器设计流程qm2调节的极限，qm2→∞，t2极限=t1化工原理换热器设计流程②t1↓,t2

,T2

,Q

。

分析：Q=qm1Cp1(T1-T’2)Q=KAΔtm

不增加KA不变，Δtm应当增加，操作线应上移t1↓,t2↓,T2↓,Q=qm1Cp1(T1-T’2)↑输出与输入为线性顺变关系化工原理换热器设计流程2.操作型计算①第一类：已知KA,T1,t1,。求：T2,t2逆流：化工原理换热器设计流程并流：化工原理换热器设计流程②第二类：已知：KA,T1,T2,qm1,t1求：t2,qm2要试差才能解原因：计算式的非线性逆流：求出t2后化工原理换热器设计流程例1原为单管程167kPa(表)T=130℃,t1=80℃,t2=100℃,管内流动为湍流,为提高t2①改为双管程,t2’=?②不改双管程，要达到同样t2’,提高T至多少？化工原理换热器设计流程解：①改双管程，流速加倍α蒸汽>>α有机液K≈α有机液∝u0.8,得t2’=109.5℃化工原理换热器设计流程②仍为单管程,K值不变得T’=153.6℃相当于426kPa(表)化工原理换热器设计流程例2一逆流套管换热器,热空气走管内,冷水走环隙，热空气一侧传热阻力控制,冷、热流体进出口温度为t1=30℃,t2=45℃,T1=110℃,T2=80℃。求：当热空气流量qm1加倍时，T’2,t’2=?思路：先解旧工况的数群和的值，再用新工况的和求T’2,t’2。化工原理换热器设计流程解：新工况：qm1’=2qm1化工原理换热器设计流程K≈α1∝qm10.8因Δtm=T1-t2’=T2’

-t1Q’=qm2Cp2(t2’-t1)=K’A(T1-t2’),t2’=55.1℃

T2’=84.9℃

化工原理换热器设计流程6.8非定态传热已知：G(kg),qm(kg/