處理量4500kgh二硫化碳精餾系統(tǒng)—冷凝器設(shè)計含10張CAD圖

處理量4500kgh二硫化碳精餾系統(tǒng)—冷凝器設(shè)計含10張CAD圖,處理,kgh,二硫化碳,精餾,系統(tǒng),冷凝器,設(shè)計,10,cad I 處理量 4500kg/h 二硫化碳精餾系統(tǒng)——冷凝器設(shè)計 摘要 某企業(yè)要進(jìn)行工藝改造，需要增加精餾操作單元設(shè)備。本次設(shè)計主要是為了完成其中精餾操 作系統(tǒng)的塔頂冷凝器的結(jié)構(gòu)設(shè)計，以達(dá)到應(yīng)用的要求。是它達(dá)到二硫化碳蒸汽與循環(huán)水之間 的熱量交換從而使二硫化碳蒸汽有效地實現(xiàn)冷凝效果。在設(shè)計冷凝器之前考慮冷凝器的造價 和它的工藝，在本次設(shè)計之中我選擇的換熱器形式是臥式冷凝器，將其設(shè)計為管殼式換熱器， 管殼式換熱器是由接管、封頭、管箱筒體、分程隔板、長頸對焊法蘭、墊片、固定管板并且 管板外延兼做法蘭、筒體、換熱管、拉桿、定距管、折流板等組成并且本次設(shè)計采用四管程 所以折流板左右布置，與上下布置有所不同。其中，固定管板式換熱器的優(yōu)點結(jié)構(gòu)緊湊、不 宜結(jié)垢、安裝方便。則其缺點為殼程檢查困難當(dāng)殼程和換熱管之間沒有溫度差補償與器件的 時候就會產(chǎn)生很大的溫度差應(yīng)力，也就是說溫度差較多的時候要設(shè)置膨脹節(jié)或者波紋管等這 些元件來減小溫差應(yīng)力所帶來的影響。本次設(shè)計的內(nèi)容是關(guān)于熱交換器的結(jié)構(gòu)設(shè)計和強度校 核，首先是根據(jù)已經(jīng)定下來的熱交換熱器的型式對換熱器內(nèi)的各個元器件進(jìn)行設(shè)計，當(dāng)然也 包括選擇材料、各個部件的定位、具體的尺寸、筒體的厚度、法蘭選型、管板厚度的確定以 及通過計算是否需要時間膨脹節(jié)和開孔補強等。 關(guān)鍵詞：固定管板式換熱器、冷凝、結(jié)構(gòu)設(shè)計、強度校核 II Capacity 4500kg/h carbon disulfide distillation system - condenser design Abstract In order to carry out technological transformation, an enterprise needs to increase the distillation operation unit equipment. This design is mainly to complete the structural design of the top condenser of the rectification operating system to meet the application requirements. It is that it reaches the heat exchange between the carbon disulfide vapor and the circulating water so that the carbon disulfide vapor effectively achieves the condensation effect. Before designing the condenser, consider the cost of the condenser and its process. In this design, the type of heat exchanger I chose was a horizontal condenser, which was designed as a shell-and-tube heat exchanger and shell-and- tube heat exchanger. The device is to take over, seal head, tube box cylinder, split spacer, long neck butt welding flange, gasket, fixed tube plate and tube plate epitaxy and practice blue, cylinder body, heat exchange tube, tie rod, distance Tubes, baffles, etc. and this design uses a four-tube process, so the baffle is arranged left and right, different from the upper and lower arrangements. Among them, the advantages of the fixed tube plate heat exchanger are compact, not suitable for scaling, and easy to install. The disadvantage is that it is difficult to check the shell side when there is no temperature difference between the shell and the heat exchange tube and the device will produce a large temperature difference stress, that is to say when the temperature difference is more to set the expansion joint or ripple Tubes and other components to reduce the impact of temperature differential stress. The content of this design is about structural design and strength check of the heat exchanger. Firstly, the various components in the heat exchanger are designed according to the type of the heat exchange heat exchanger that has been determined. Of course, the selection materials and the various materials are also included. The positioning of the components, the specific dimensions, the thickness of the cylinder, the selection of the flanges, the determination of the thickness of the tube sheet, and the calculation of whether or not expansion joints and openings are required to be reinforced. Keywords: fixed tube plate heat exchanger； condensation；structural design ；strength check III 目錄 摘要 ................................................................................................................................I 術(shù) 語 表 ......................................................................................................................VI 1.1 熱交換器的工藝計算 ..............................................................................................1 1.2 確定設(shè)計條件和設(shè)計方案 .....................................................................................1 1.3 確定物性數(shù)據(jù) ..........................................................................................................2 1.4 計算換熱量及循環(huán)水用量 ......................................................................................2 1.4.1 計算熱負(fù)荷 Q.......................................................................................................2 1.4.2 計算有效平均溫差 ...............................................................................................2 1.4.3 計算循環(huán)水用量 ...........................................................................................3miq 1.5 計算換熱面積 .........................................................................................................3 1.6 計算工藝結(jié)構(gòu)尺寸 .................................................................................................3 1.6.1 初步選擇合適的換熱管 ......................................................................................3 1.6.2 換熱管的排列和管心距 ......................................................................................3 1.6.3 畫出實際布管圓的出實際的布管 .......................................................................4 1.7 核算總傳熱系數(shù) ......................................................................................................5 1.7.1 計算管程對流傳熱系數(shù) ..................................................................................5i? 1.7.2 計算殼程對流傳熱系數(shù) .......................................................................................5 1.7.3 計算總傳熱系數(shù) ...................................................................................................5 1.8 折流板和接管的計算 .............................................................................................6 1.8.1 折流板的計算 ......................................................................................................6 1.8.2 管程和殼程接管的計算 ......................................................................................6 1.9 計算壓強降 .............................................................................................................6 1.9.1 計算管程壓強降 ..................................................................................................6 1.9.2 計算殼程壓強降 ...................................................................................................7 1.10 換熱器內(nèi)流體流動阻力的計算 ............................................................................7 1.10.1 計 算 換 熱 管 內(nèi) 流 動阻力 ...............................................................7 1.10.2 計算殼程流動阻力 .............................................................................................8 1.11 熱交換器工藝計算數(shù)值 .......................................................................................8 2 熱交換器的結(jié)構(gòu)計算 .................................................................................................9 2.1 接管的選擇 ..............................................................................................................9 2.1.1 殼 程的接 管壁厚的計算 .................................................................................9 2.1.2 管程接管計算 .....................................................................................................10 2.2 防沖擋板的設(shè)計 ....................................................................................................10 2.2.1 防沖擋板的設(shè)置條件 .........................................................................................10 2.2.2 防沖板的型式 .....................................................................................................11 2.3 設(shè)計參數(shù)的選定 ...................................................................................................11 2.4 筒體 .......................................................................................................................12 2.5 管箱計算 ................................................................................................................13 IV 2.5.1 管箱材料的選取 .................................................................................................13 2.5.2 管箱結(jié)構(gòu)尺寸和形式 .........................................................................................13 2.5.3 管箱法蘭 ............................................................................................................14 2.6 管板的結(jié)構(gòu)尺寸 ....................................................................................................15 2.7 換熱管的選取 .......................................................................................................15 2.8 換熱管排列方式及管心距 ...................................................................................16 2.8.1 換熱管的排列 .....................................................................................................16 2.8.2 換熱管與管板連接的選擇 .................................................................................17 2.8.3 換熱管管孔開槽尺寸 .........................................................................................18 2.9 拉桿和定距管的選用 ............................................................................................18 2.9.1 拉桿選型和結(jié)構(gòu) .................................................................................................18 2.9.2 拉桿的尺寸和數(shù)量 .............................................................................................18 2.9.3 拉桿孔尺寸 .........................................................................................................19 2.10 管板重量計算 ......................................................................................................20 2.11 分程隔板設(shè)計 ......................................................................................................20 2.11.1 確定分程隔板槽 ...............................................................................................20 2.11.2 分程隔板材料及結(jié)構(gòu)尺寸的確定 ...................................................................20 2.11.3 分程隔板的墊片的設(shè)計 ...................................................................................21 2.12 接管設(shè)計 .............................................................................................................22 2.12.1 接管尺寸設(shè)計及選材 .......................................................................................22 2.12.2 接管最小位置的確定 .......................................................................................22 2.13 接管法蘭的確定 ..................................................................................................24 2.13.1 接管和法蘭的焊接接頭及坡口尺寸 ...............................................................25 2.14 折流板的設(shè)計 .....................................................................................................26 2.14.1 折流板的結(jié)構(gòu) ..................................................................................................26 2.14.2 折流板的布置 ...................................................................................................26 2.15 折流板的質(zhì)量的計算 ..........................................................................................27 2.16 膨脹節(jié)的設(shè)計 .....................................................................................................28 2.17 支座的設(shè)計 .........................................................................................................30 2.17.1 支座的選型 ......................................................................................................30 2.17.2 支座的位置 ......................................................................................................31 2.18 總體質(zhì)量的計算 ..................................................................................................32 3 熱交換器的校核計算 ..............................................................................................33 3.1 對筒體進(jìn)行水壓試驗 ............................................................................................33 3.2 厚度校核 ................................................................................................................34 3.2.1 筒體厚度校核 .....................................................................................................34 3.2.2 封頭厚度校核 .....................................................................................................34 3.2.3 分程隔板的校核 .................................................................................................34 3.2.4 接管厚度校核 .....................................................................................................34 3.3 開孔補強 ................................................................................................................35 V 3.3.1 殼體上開孔補強計算 .........................................................................................35 3.3.2 管箱上開孔補強計算 .........................................................................................36 3.4 管板強度計算 ........................................................................................................37 3.5 支座的校核 ............................................................................................................43 總結(jié) ..............................................................................................................................49 參考文獻(xiàn) ......................................................................................................................50 致謝 ..............................................................................................................................51 VI 術(shù) 語 表 1t管程介質(zhì)定性溫度 ℃ T殼程介質(zhì)定性溫度 ℃ i?管程介質(zhì)密度 3kg/mO?殼程介質(zhì)密度 3kg/mpc 管程介質(zhì)定壓比熱容 J()?℃ poc殼程介質(zhì)定壓比熱容 J()?℃ i?管程介質(zhì)導(dǎo)熱系數(shù) 2W/℃ ?殼程介質(zhì)導(dǎo)熱系數(shù) 2W/℃? 管程介質(zhì)粘度 Pas??殼程介質(zhì)粘度 Pas?K估 總傳熱系數(shù)估計值 Q換熱量 kmt?逆 對數(shù)平均溫差 ℃ oq殼程介質(zhì)粘度 3/hA 換熱面積 3 u管程介質(zhì)流速值 ms sn單程換熱管數(shù) L換熱管長度 pN管程數(shù) pN管程數(shù) a管心距 cn橫過中心線管數(shù) id換熱管內(nèi)徑 iD殼體內(nèi)徑 ?管板利用率 .0d換熱管外徑 h折流板圓缺高度 mB 折流板間距 m BN折流板數(shù) '布管圓限定圓直徑 o?殼程傳熱系數(shù) e當(dāng)量直徑 'A估算換熱面積 2 ou殼程介質(zhì)實際流速 /s Re殼程雷諾數(shù) Pr殼程介質(zhì)普朗特數(shù) cp接管壓力 MPa i管程介質(zhì)實際流速 / i管程雷諾數(shù) 管程介質(zhì)普朗特數(shù) ?管程傳熱系數(shù) 2W/(m)?℃ siR管程污垢熱阻so 殼程污垢熱阻 K實際總傳熱系數(shù)值 2W/(m)?℃ A實際傳熱面積 'H面積裕度 ip??管程流動阻力 Pa sF結(jié)構(gòu)矯正系數(shù) sN殼程數(shù) ?傳熱管壁相對粗糙度o 殼程流動阻力 1p?流體流經(jīng)管束的阻力 Pap 流體流經(jīng)折流板的阻力 Pa of殼程流通摩擦系數(shù) s殼程設(shè)計壓力 Mt管程設(shè)計壓力 M tF管程結(jié)構(gòu)校正系數(shù) ?計算厚度 m i管程設(shè)計溫度 ℃ o殼程設(shè)計溫度 ℃ []st?殼程設(shè)計溫度下許用應(yīng)力 Pa []t?管程設(shè)計溫度下許用應(yīng)力 Pa 1C鋼板負(fù)偏差 m 2C腐蝕余量 ?殼程焊接接頭系數(shù) t?管程焊接接頭系數(shù) e?有效厚度 mm d?設(shè)計厚度 第 1 頁 共 51 頁 1.引言 石油化工在工業(yè)發(fā)展中占據(jù)著主導(dǎo)優(yōu)勢，換熱器在化工行業(yè)使用最為廣泛 ，其中換熱 器的傳熱對換熱器的使用效率是至關(guān)重要的。換熱器實際上是一種有溫度差異的兩種或者是 更多的流體種介質(zhì)之間彼此進(jìn)行換熱的裝置。熱交換器的功能是使熱量從溫度高的介質(zhì)傳向 溫度較低的介質(zhì)從而實現(xiàn)整個操作流程所要求的溫度。 有的機(jī)構(gòu)進(jìn)行了調(diào)查表明在熱交換器的資本投入上其實是非常小的才大約百分之十到百 分之二十之間另外在化工煉油之中，它的投資達(dá)到 35%-40%所以相對于其他設(shè)備其占的比例 是較高的，其實不僅僅是在煉油行業(yè)其才他行業(yè)也使用較多例如食品加工企業(yè)、輕工制造業(yè)、 原子能、制藥工程、甚至是航天部門也有使用熱交換其因此我們值得去研究它。然而，換熱 器的種類極其的多不同的換熱器又有不同的性能有不同的結(jié)構(gòu)特征。 相較于國外的發(fā)展形勢，我國在換熱器的制造技術(shù)方面相對不發(fā)達(dá)。在二十世紀(jì)的時候 換熱器的設(shè)計及其制造其實技術(shù)積累經(jīng)驗積累上都是很不發(fā)達(dá)的，因此換熱器的制造和設(shè)計 上還沒有現(xiàn)在的發(fā)達(dá)所以制造就想對來說是比較簡單，經(jīng)過較長時間的發(fā)展換熱器的應(yīng)用越 來越廣泛了人們開始更加的重視換熱器的應(yīng)用所以換熱器得到極大的發(fā)展再然后從各種各樣 的換熱器中出現(xiàn)了一些性能和價格都比較優(yōu)越的換熱器。其中固定管板式換熱器就是其中之 一，它的應(yīng)用是非常廣泛的，還有他的應(yīng)用是很廣泛的在很多行業(yè)都又在使用。 隨著時代的進(jìn)步在工業(yè)、制藥業(yè)、化工等行業(yè)的升級，各個領(lǐng)域?qū)Q熱器高 性能的追求。 這就需要不斷的對各種換熱器進(jìn)行研究對各種換熱器的結(jié)構(gòu)設(shè)置、優(yōu)化進(jìn)行研究。就目前而 言我們在新型 換熱 器的開發(fā)方面與國外還有一些不足還需要繼續(xù)發(fā)展繼續(xù)投入研發(fā)，因此我 們可以學(xué)習(xí)國外的熱交換器的創(chuàng)新制造中的方法 和總結(jié)，發(fā)展合適我們的國家的生產(chǎn)需要的 那鐘熱交換器，以滿足我們的國家在各個需要熱交換器的領(lǐng)域，用以提升本國工業(yè)，故對換 熱器的研究尤為需要。 1.1 熱交換器的工藝計算 通過設(shè)計說明書所提供的條件選擇換熱器的設(shè)計類型，換熱系數(shù)進(jìn)行壓降計算，計算理 論布管圓布管數(shù)目，布管方式的選擇等工藝計算。通過工藝計算來設(shè)計滿足使用要求。 1.2 確定設(shè)計條件和設(shè)計方案 （1）選擇熱交換器的類型 冷熱流體的變化情況如下：熱流體是二硫化碳蒸汽，為氣態(tài)，進(jìn)出口溫度 T= ，46.38℃ 冷卻水，進(jìn)口溫度是 ，出口溫度是 35℃，該冷凝器利用循環(huán)冷卻水冷卻二硫化碳蒸汽。30℃ 因為二硫化碳毒性甚微，而且氣態(tài)流體壓力非常的小余 1MPa，流速較大。因此使用固定管 板式換熱器。 （2）流動空間的確定 該設(shè)計是利用循環(huán)冷卻水冷卻二硫化碳蒸汽，其為處理量為 4500kg/h 二硫化碳精餾系 統(tǒng)中的冷凝器，并且，管程冷卻循環(huán)水的進(jìn)口溫度是 30℃，出口溫度 35℃，壓力為 ，0.8MPa 殼程進(jìn)出口溫度為 46.38℃，流量為 ，殼程走二硫化碳蒸汽。24kg/hmq? 表 1-1 冷凝器流體和設(shè)計條件 第 2 頁 共 51 頁 管程條件 殼程條件 流體名稱 物料蒸氣 循環(huán)冷卻水 流量/（ ）kg/h2412 根據(jù)換熱量計算 進(jìn)口工作溫度/出口工作溫度( )℃ 30/35 46.38 工作壓力/ ( )MPa0.8 0.11 1.3 確定物性數(shù)據(jù) 由殼體二硫化碳的進(jìn)出口溫度 46.38℃和工作壓力 0.11MPa 以及水的進(jìn)出口溫度和工壓力查 物性參數(shù)如下表： 表 1-2 設(shè)計參數(shù)的物性數(shù)據(jù) 介 質(zhì) 密度 （ ）3kg/m 比熱容 ( ）KJ/kg?（ ℃ ） 黏度 （ ）Pas? 導(dǎo)熱系數(shù) （ ）W/m?（ ℃ ） 水 991.6 4.08 0.771×10-3 0.61 二硫化碳蒸氣 3.05 0.613 0.011×10-3 0.0085 根據(jù)以上物質(zhì)物料，初步選熱交換器為固定管板式熱交換器。 1.4 計算換熱量及循環(huán)水用量 1.4.1 計算熱負(fù)荷 Q （1.3）10.6735.129KWmqr??? Q—熱負(fù)荷，KW —二硫化碳蒸汽流量，kg/s1mq 1.4.2 計算有效平均溫差 逆流溫差計算如下 ℃ （1.4）12, 1tt46.38046.385===1.7lnlnmTt???逆 （ ） （ ） （ ） （ ）（ ） （ ） （ ）（ ） 1.4.3 計算循環(huán)水用量 miq （1.5） mipiip239q==1.7kg/st4.085t5./(.)QCKJ???? 第 3 頁 共 51 頁 即水的用量為 42120kg/h 1.5 計算換熱面積 初步估計換熱系數(shù) ，估計換熱面積 為260W/(m)KC???估 A、 （1.6） 3' 291.7mQAt???估 實際中需要去增加換熱面積 H’為 15%的裕度，所以實際的換熱面積使用以下的公式計 算 ' 21.5.9=3.4Am?? （1.7） 1.6 計算工藝結(jié)構(gòu)尺寸 1.6.1 初步選擇合適的換熱管 選用 換熱管，材料為 20 號鋼，管內(nèi)循環(huán)水的流速可根據(jù)， 《化工原理課程設(shè)計》.25?? 表 2-2 換熱器常用的流速范圍選擇 1m/siu? 確定換熱管總數(shù)為 22410/(36)38.78591.siVndu???? （1.8） 單 管 程計算的換 熱 管長度為 （1.9）03.412.1058sALmdn???? 多管程管程 l 取 3m 則 （1.10）2=43pNl? 1.6.2 換熱管的排列和管心距 換熱管中心距離不宜小于 1.25 倍的換熱管外徑 [1] 管心距 ，取 1.25.2531.moad???32 殼體內(nèi)徑管板利用率 查化工原理課程設(shè)計 59 頁 068=0.7???此 處 取 殼體內(nèi)徑為 ./.5/4m9DaN?? 則換熱管的數(shù)目 '34=152?? 橫過管束中心線的管數(shù) cn.9.1? 第 4 頁 共 51 頁 1.6.3 畫出實際布管圓的出實際的布管 圖 1-1 實際布管圖 由布管圖可得實際布管數(shù)為 136 則之后的計算均已實際的不管數(shù)作計算；殼體內(nèi)徑向上 圓整取 又殼體內(nèi)徑距離布管圓的距離要大于或等于 0.25 倍 換熱管的外徑且其距 離不 50m 宜小于 8mm， 所以在此取其值為 20mm 則有此可知布管 圓直徑3b.25d=0.6.25m?? 為 D’=500-40=460mm 則 表 1-3 熱交換器的初選參數(shù)值 殼體內(nèi)徑 mm 換熱面積 2m 管程數(shù) 換熱管數(shù) 換熱管的 長度 mm 換熱管的 尺寸 mm 布管圓直 徑 mm 500 33.4 4 136 3000 25.??460 換熱器的實際換熱面積 （1.11）o2=ndl0.136.0253.3mA????（ ） （ ） 32oom2910==6W/m.tQCA?? 則K（ ） （1.12） 1.7 核算總傳熱系數(shù) 1.7.1 計算管程對流傳熱系數(shù) i? （1.13）30.219.Re28051(7iidu???????湍 流 ） 第 5 頁 共 51 頁 （1.14） 3ip4.081.7Pr 4.956iC????? （1.15）3miviq.=2/s9? （1.16） 2 2iidn.140=.01mPAN?π （1.17）viiq.u=.9/s （1.18） 0.8.4 0.80.42.61.3RePr23(52)(79475W/(m)ii idC??????? 1.7.2 計算殼程對流傳熱系數(shù) 因為該冷凝器為水平管束外冷凝則使用如下公式進(jìn)行計算 1/4 1/423 323o/ 2/5o2rg356.710.469.85=0.75=0.ndt19W(m.)C???????? ?????? ??? ??? （1.19） 查 GB151-2014 附錄 E 的到二硫化碳和循環(huán)水的污垢熱阻如下 42o 42oi1.760./w =1.70m./wSO SRRC? ????（ 循 環(huán) 水 ）（ 二 硫 化 碳 ） 1.7.3 計算總傳熱系數(shù) ooososiowi4 44 4 44odd1b=0.25251.7611.7095 70.0.6.6=137.5K???? ??????????則 K （1.20） 2o2oo=740W/(m.)61/(.)KCC? （1.21%?? 第 6 頁 共 51 頁 ） 740612%0.9??? 本次換熱 器的安 全系 數(shù)為 2 0.9 %在 1 5%～25%內(nèi)說明滿足傳熱面積 裕 度 符合要 求。 1.8 折流板和接管的計算 1.8.1 折流板的計算 采 用弓 形折 流 板 [2]，根據(jù)相 關(guān) 標(biāo) 準(zhǔn)，可以取弓 形 折 流 板的圓 缺高度為殼 體內(nèi) 徑的 2 5%，則 相應(yīng)的切去的圓 缺 高度為 （1.22）0.251mh?? 取折流板之間的距離 。則0.3=.501mBD?? （塊） （1.23）39BlN? 根據(jù)實際情況得折流板的數(shù)量是 17 塊同時可以取折流板的厚度為 4m 1.8.2 管程和殼程接管的計算 該冷凝器的管程和殼換程介質(zhì)不同，則管程和殼程中介質(zhì)的流速也不同?？梢愿鶕?jù)《化 工原理課程設(shè)計》54 頁表 2-2 換 熱 器 常用的流 速范圍取管程接 管內(nèi)流 體流 速和殼程接 管流 體流速 [3]，進(jìn)行接管的計算。 取殼程入口接管內(nèi)流體流速為 ，則管程接管內(nèi)徑為15m/s （1.24）043/603.4150.iiVDu????（ ） 取標(biāo)準(zhǔn)管程接管尺寸為為 mm159? 取管程接管內(nèi)流體流速為 ，則殼程接管內(nèi)徑為/s （1.25）00420(3691.)20m.4oVu????? 取標(biāo)準(zhǔn)殼程接管尺寸為 mm1? 1.9 計算壓強降 1.9.1 計算管程壓強降 （1.26）12()i sptPNF???? 其中 ——管程結(jié)構(gòu)校正系數(shù)，無量綱，tF ——是管程數(shù),pN ——殼程數(shù)，s =1， =4， =1.4ptF 第 7 頁 共 51 頁 取碳鋼的管壁粗糙度 則相對粗糙度 0.1m??/0.1/2.5d?? （1.27） 2368680.1.057Re2di???????????????? （1.28） 21 91.30.74.9Pa.iulP???? （1.29） 2223.5.76.i?? ??12()428.9176.523491MPa0.8i sptPNF????????? （1.30） 1.9.2 計算殼程壓強降 殼 程為恒 溫 恒壓 蒸 汽冷 凝，可忽 略 壓 降。由此可之所選的換 熱 器是合 適的。 1.10 換熱器內(nèi)流體流動阻力的計算 1.10.1 計 算 換 熱 管 內(nèi) 流 動阻力 （1.31）12()i sptPNF???? ——管程結(jié)構(gòu)校正系數(shù)，無量綱，tF ——是管程數(shù),pN ——殼程數(shù)，s =1， =4， =1.4ptF （1.32） 21iluPd???? （1.33） 22? 由于 換 熱管的相 對粗 糙 度 查莫 狄圖的 流Re805?/0.1/2.5d??0.18i?? 速 則1.9/iums1.6kg/s? （1.34） 2 21 391.60.8590Pa.2iluPd????? （1.35） 2291654a??? （1.36）??12()903.62894.Pai sptPNF???????? 由于操作壓力是 0.8MPa（查化工原理課程設(shè)計表 2-11）其合理壓降為 第 8 頁 共 51 頁 60.3510Pa?? 即 i??? 管程流動阻力在允許范圍內(nèi) 1.10.2 計算殼程流動阻力 （1.37）'12(')ostPNF?? 取 [查化工原理課程設(shè)計]sN.5t 流體流經(jīng)管束的阻力 （1.38）?? 2'11oocBuPFfn???? 其中 0.28c=Re(5)n14Bo ocfn????管 子 排 列 方 式 對 壓 力 降 校 正 系 數(shù) ， 取 F.N折 流 板 的 數(shù) 目為 殼 程 流 體 摩 擦 系 數(shù) ,f橫 過 管 束 中 心 線 的 管 數(shù) 隔 板 兩 側(cè) 正 方 形 排 布 ， （1.39）???? 2 2'1 3.01=.56149=5PaoocBuPFf?????? （1.40） 2 2'2 25.3.593. 76.4oBND????????????????? 則總的阻力如下 （1.41）??'12(')5076.41.350PaostPF?????? 所以殼程流體阻力合適 1.11 熱交換器工藝計算數(shù)值 根據(jù)以上工藝計算數(shù)值，列出工藝計算數(shù)據(jù)及接管表 1-4 表 1-4 熱交換器工藝計算數(shù)據(jù) 名稱 換熱面積 （ ） 2m 物料名稱 操作壓力， MPa操作溫度，℃ 流量， kg/h流體密度， 3/m流速， /s 熱交換器 型式 固定管板 式熱交換 器 管程 33.4 冷卻循環(huán) 水 0.8 30/35 42120 991.6 1 第 9 頁 共 51 頁 殼程 二硫化碳 蒸汽 0.11 46.38 2412 3.05 15 表 1-5 熱交換器工藝計算數(shù)據(jù) 名稱 對流傳熱系數(shù)， 2W/ mK?污垢系數(shù)， 2/?阻力降， MPa程數(shù) 推薦使用材料 管程 4750 41.70??0.02 4 20 鋼 殼程 1915 61 Q345R 其中 管子規(guī)格?25×2.5mm；長為 3000mm；管子數(shù) 136；管間距 32mm ；排列方式：正三角形 排布折流板型式：弓形；間距 150mm；殼體內(nèi)徑 500mm 2 熱交換器的結(jié)構(gòu)計算 2.1 接管的選擇 通過 1.24 和 1.25 計算可得殼程進(jìn)口接管選取標(biāo)準(zhǔn) mm 因此熱交換器的管程接管選1594?? 取標(biāo)準(zhǔn)?133× 4mm 接管的長度 從而確接管長度 [4] （查換熱器設(shè)計手冊表 1-6-6） 。150lm? 2.1.1 殼 程的接 管壁厚的計算 材料是 20 鋼則 （查 GB151.2-2011 表 6） ，腐蝕裕度 ??47MPat? 21.5Cm?10. 鋼材的附加厚度 取接管流速為 15m/s120.52C? （2.1）?? ' 66190.1.2citpDm???????? 其中 —接管壓力，cpMPa —接管直徑， 'iDm —鋼材的許用應(yīng)力， ??t? —焊接系數(shù)，全部無損檢測取 ?1?? 已知計算厚度 則0.1?? 設(shè)計厚度 2.mdC? 1.54n ???故 可度 取名 義 厚 第 10 頁 共 51 頁 有效厚度 42menC???? 所以殼程接管取 mm 合適長為 159??150 2.1.2 管程接管計算 接管材料是 20 鋼則 （查 GB151.2-