换热器的设计————主要参数

 参数 流率 进/出口温度/℃ 压力/MPa 物性 定性温度/℃ 密度/（kg/m） 定压比热容/[kj/（kg•K）] 粘度/（Pa•s） 0.7533×热导率（W/m•K） 普朗特数 设备结构参数 形式 壳体内径/㎜ 管径/㎜ 管长/㎜ 管数目/根 传热面积/㎡ 管程数 主要计算结果 流速/（m/s） 表面传热系数/[W/（㎡•K）] 污垢热阻/（㎡•K/W） 阻力/ MPa 热流量/KW 传热温差/K 传热系数/[W/（㎡•K）] 裕度/% 下表为设计汇总： 名称 筒体壁厚 3管程 749623 27/39 0.4 33 994.88 4.1783 壳程 212000 110/60 6.9 85 90 3.297 1.5×0.0279 1.773 壳程数 台数 管心距/㎜ 管子排列 折流板数/个 折流板间距/㎜ 材质 壳程 5.1 926 0.0004 0.1462 9708 49.6 400 25% 1 1 32 正三角形排列 17 450 碳钢 0.6214 5.07 浮头式 1400 Φ25×2.5 9000 826 657.8 2 管程 1.3 5817 0.0006 0.05296 尺寸/mm 材料 16MnR 16MnR 16MnR 16MnR 16MnR 16MnR 16MnR 名称 管程接管 壳程接管 固定管板厚 浮头管板厚 钩圈厚 无折边球封头 浮头法兰厚 尺寸/mm 材料 20 20 16Mn锻 16Mn锻 16Mn锻 16MnR 16Mn锻 38 筒体补强圈厚 38 外头盖短节厚 40 外头盖封头厚 40 管箱短节厚 8 管箱封头厚 8 管箱分程隔板厚 14 108 80 96 50 150

按照此方法计算得到的壳内径应圆整，标准尺寸如下表：

壳体外径/mm

400，500，600，800，900，1000 1100，1200 700

最小壁厚/mm 8 10 12 14

折流板的最大无支撑间距如表所示： 换热管外径（mm） 最大无支撑间距(mm) 14 1100 16 1300 19 1500 25 1850 32 2200 38 2500 325

折流板的厚度可由下表得出：(参考文献：化工设备设计手册 朱有庭，曲文海主编) 换热管无支撑跨距 公称直径DN（mm） <300 300~600 600~900 900~1200 1200~1500 1500 折流板的最小厚度(mm) <400 3 400~700 4 700~900 5 900~1500 6 所以取值为12mm 煤油流量kg/h 自来水流量/kg/h 实际传热面积S/㎡ 要求过程的总传热系数/W/（㎡℃） 4 5 6 8 5 6 8 10 8 10 10 12 10 10 12 16 10 12 16 16 参数 数据 25000 132984 107.5 总传热系数/W/（㎡℃） 安全系数/% 管程压强降/Pa 13.2 壳程压强降/Pa 1230

参数 数据 壳径D/mm 公称压强/Mp 公称面积S/㎡ 管程数Np 管子尺寸/mm 管长/m 管子总数n 管子排列方法 管心距/mm 折流板数 板间距/mm 弓高/mm 拉杆直径/mm 拉杆数量 600 4.00 107.5 2 φ25×2.5 6 232 正三角形 32 49 150 75 12 4

1.工艺条件 名称 物料名称 工作压力 定性温度 换热面积 管长 管程 自来水 0.1Mpa 35℃ 157.24.5m 壳程 煤油 0.1Mpa 90℃

折流板间距

表六 许用拉脱力

连接形式

焊接 0.5 胀接 40 表七 壳体标准尺寸

壳体内径/mm 最小壁厚/mm 325 8 400，500，600，700 10 800，900，1000 1100，1200 12 14

表八 换热器主要结构尺寸及计算结构 换热器型式：带热补偿非标准的固定管板管子规φ25×管数442管长式 换热面积：152.7m 2格 管距,mm 2.5 间32 根 4.5m 角形 排列方式 正三间距，切口300mm 度 25% 保温 保温层厚无需工艺参数 设备名称 物料名称 管程 循环水 壳程 煤油 0.1 140/40 折流板上下 型式 壳体内800mm 径 接管表 序号 1 尺寸 DN200 操作压力，0.1 MPa 操作温度，℃ 30/40 用途 连接型式 循环水入平面 口 流量，kg/h 1.17×100000 2.14×10000 2 DN200 循环水出平面 口 密度，kg/m3 994 825 3 DN100 煤油入口 凹凸面 流速，m/s 传热量，kW 1.01 1325.8 0.138 4 5 6 DN100 DN20 DN50 煤油出口 凹凸面 排气口 放净口 凹凸面 凹凸面 总传热系数，330.67 W/m2•K 对流传热系4843.2 数，W/m2•K 污垢热阻，m20.000344 •K/W 阻力降，Pa 程数 31712.4 4 1426.5 1 碳钢 0.000172 478.1 推荐使用材料 碳钢

表九 列管式换热器传热系数经验值

热流体 水 轻油 重油 气体 水蒸汽冷凝 水蒸汽冷凝 低沸点烃类蒸汽冷凝 冷流体 水 水 水 水 水 气体 水 传热系数W/（m2•℃） 850-1700 340-910 60-280 17-280 1420-4250 30-300 455-1140 高沸点烃类蒸汽冷凝 水蒸汽冷凝 水蒸汽冷凝 水蒸汽冷凝 水 水沸腾 轻油沸腾 重油沸腾

60-170 2000-4250 455-1020 140-425

表十 常见流体污垢热阻

流体 水（＞50℃） 蒸馏水 海水 清净的河水 未处理的凉水 已处理的凉水 0.09 0.09 0.21 0.58 0.26 Rs m2•℃/kW 流体 水蒸气 优质不含油 劣质不含油 液体 盐水 有机物 0.052 0.09 0.172 0.172 Rs m2•℃/kW 已处理的锅炉 硬水、井水 气体 空气 溶剂蒸汽 0.26 0.58 0.26-0.53 0.172 熔盐 植物油 燃料油 重油 焦油 0.086 0.52 0.172-0.52 0.86 0.172