压缩气体换热器设计及计算

　　换热器就是用于存在温度差的流体间的热交换设备，换热器中至少有两种流体，温度较高则放出热量，反之则吸收热量。

　　换热器依据传热原理和实现热交换的方法一般分为间壁式、混合式、蓄热式三类。其中间壁式换热器应用*广。

　　它又可分为管式换热器、板式换热器、翅片式换热器、热管换热器等。其中以管式（包括蛇管式、套管式、管壳式等）换热器应用*普遍。

　　列管式和板式，各有优点，列管式是一种传统的换热器，广泛应用于化工、石油、能源等设备;板式则以其高效、紧凑的特点大量应用于工业当中。

　　列管式换热器又称为管壳式换热器，是*典型的间壁式换热器，历史悠久，占据主导作用，主要有壳体、管束、管板、折流挡板和封头等组成。

　　一种流体在管内流动，其行程称为管程；另一种流体在管外流动，其行程称为壳程。管束的壁面即为传热面。▽▽▽设计计算要求▽设计要求两流体温度的变化情况 热流体进口温度 137℃，出口温度 40℃；冷流体进口温度40℃，出口温度为 30℃。 该换热器用循环冷却水冷却，冬季操作时，其进口温度会降低，考虑到这一因素，估计该换热器的管壁温度和壳体温度之差较大，确定选用浮头式换热器。▽选型▽▽管程设计安排

　　从两物流的操作压力看，应使混合气体走管程，循环冷却水走壳程。但由于循环冷却水较易结垢，若其流速太低，将会加快污垢增长速度，使换热器的热流量下降，所以从总体考虑，应使循环冷却水走管程，热空气走壳程。▽确定物性数据定性温度对于一般气体和水等低黏度流体，其定性温度可取流体进出口温度的平均值。壳程混和气体的定性温度▽管程流体的定性温度▽▽估算传热面积▽热流量▽冷却水用量▽平均传热温差先按照纯逆流计算▽初算传热面积查下表取K=280 W/(㎡·k)▽工艺尺寸▽管径和管内流速选用Φ25*2.5mm较高级冷拔传热管(碳钢),差下表取管内流速1.2/iums ▽管程数和传热管数可以依据传热管内径和流速确定单程管传热数▽按照单管程，所需的传热管长度为 ▽ 按单程管设计，传热管过长，宜采用多管程结构。现取l=6m，则该换热器的管程数为 取Np=4 传热管总根数n=500根▽平均传热温差校正 按单壳程,四管程结构查得平均传热温差▽由于平均传热温差校正系数大于0.8，同时壳程流体流量较大，故取单壳程合适。▽传热管排列和分程方法▽采用组合排列法,即每程内均按正三角形排列,隔板两侧采用正方形排列。取管心距▽隔板中心到离其*近一排管中心距离按下式计算各程相邻管的管心距为44mm▽壳体内径采用多管程结构，壳体内径可按下式估算。取管板利用率η=0.75壳体内径为按卷制壳体的进级档，可取D=800mm▽折流板用圆缺折流板，去弓形之流板圆缺高度为壳体内径的25%，则切去的圆缺高度为可取H=200mm取折流板间距B=0.5D可取B为400mm点击查阅--2023年化工专业技能培训课程汇总▽接管▽壳程流体进出口接管取接管内气体流速为则接管内径圆整后可取管内径为210mm▽管程流体进出口接管取接管内液体流速则接管内径圆整后去管内径为210mm▽换热器核算▽热传热面积校核管程传热膜系数管程流体流通截面积管程流体流速和离诺数分别为普朗特数壳程传热膜系数当量直径壳程流通截面积壳程流体流速及其雷诺数分别为普朗特数粘度校正污垢热阻和管壁热阻。管外侧污垢热阻管内测污垢热阻已知管壁宽度b=0.0025m碳钢在该条件下的热导率为总传热系数K为传热面积校核换热器实际传热面积换热器的面积裕度传热面积裕度合适，该换热器能够完成生产任务。▽换热器内压核算▽管程阻力由Re=.6，传热管对粗糙度0.2/20=0.01。查得所以管程流体阻力在允许范围内▽壳程阻力流体流经管束的阻力流体流过折流板缺口阻力计算出总阻力由于该换热器壳程流体的操作压力较高，所以壳程流体的阻力也比较合适。换热器主要结构尺寸和计算结果

　　经过设计出来了这个浮头式换热器。此换热器选用Φ52.5mm的碳钢管，管径较大，易于清洗，因考虑到管程流体易结垢，故选用此种类型的管，而且压降不是很大，所以选用较合理；本换热器的缺点就是不可承受较大压力流体的换热，而且排列的管子数不多，故处理能力有限。不过总体来说，按此方式设计及计算能有借鉴作用。

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