用水冷却甲苯的列管式换热器设计

化工原理课程设计

αl=11.2×10-6mm/(mm·℃)，弹性模量E取为200×103 Mpa；

根据《化工设备机械基础》p-218,表7-11，许用拉脱力取为4 Mpa。 ① 在操作压力下，管子每平方米胀接周边上所受到的力

qp?其中，f?0.866t2?

pf ?dol2?4do?0.866?322??4?252?396mm2

0.6?396?0.06MPa

3.14?25?50② 温差应力导致管子每平方米胀接周边上所受到的力

P=0.6Mpa，l=50mm，qp?qt??t(do2?di2)4dol

其中，?t??E(tt?ts)1?AtAs，As=πD中δn=π×308×4=3868mm2

At??4(do2?di2)n??4?(252?202)?37?6535mm2

11.2?10?6?0.2?106?35?29.15MPa 则?t?65351?386829.15?(252?202)qt??1.31Mpa

4?25?50

又因qp与qt作用方向相同，都使管子受压，则管子的拉脱力：

Q=qp+qt=0.06+1.31=1.37Mpa＜[q]=4.0 Mpa

因此，拉脱力在许用范围内。

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4.3换热器的主要结构尺寸设计参数

表2主要结构尺寸设计参数 换热器型式：固定管板式 换热器面积/m2：15.27 工艺参数 名称 物料名称 操作压力/MPa 操作温度/℃ 流量/kg/h 流体密度/kg/m 流速/m/s 传热量/W 总传热系数W/(m2·℃） 3壳程 甲苯 0.4~0.6 90（进口）/60（出口） 13750 812.6 0.26 213930 513 管程 水 0.4~0.6 30（进口）/50（出口） 9226 992.2 0.51 对流传热系数W/(m2·℃） 752 污垢系数/W/(m2·℃） 0.000112 压力降/Pa 1088 推荐使用材料 碳钢 壳径D(DN) 300mm 管尺寸 管程数Np 2 管长L 管子总根数 37（拉杆4） 管排列方式 中心排管数nc 7 管心距

2935 0.000066 4984 碳钢 Φ25×2.5mm 6m 正三角形排列 32mm 10

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5 换热器装配简图

详见附图。

6 设计评述

本次化工原理课程设计是对列管式换热器的设计，经过查阅有关文献资料，对换热器参数进行了设计及反复核算，以确保设计的准确性。以下是对本设计的一些评述。

从工艺要求和经济性出发，选用了固定管板式换热器作为设计对象。根据已知条件选定换热器规格后，经过很多次核算，K’/K值始终达不到要求的1.15~1.25范围。然后，通过查阅更多资料、反复再次核算，加上和同学的激烈讨论，终于取得了阶段性的胜利，基本上完成了换热器设计这块。

绘制换热器的装配图，需要对换热器有全面的认识，许多细节问题必须注意到，主视图、剖视图、局部放大图等才能较好的完成。整个流程下来，对固定管板式换热器结构及其内部结构的选型有了更理性的认知。

通过本次设计，真的学到了很多。首先，熟悉了化工原理课程设计的流程，学会了如何根据工艺要求查找相关资料，并从各种资料中筛选出较适合的资料，继而对换热器进行准确设计；其次，巩固了以前学习的化工知识，理解得相对更深入、透彻了些；此外，学习时要跟同学探讨，一个思想加一个思想，或许会碰撞出更多思维的火花。

第一次做本次课程设计，我们大都是在摸索中前进，走了不少曲折的路。加上可利用文献资源有限、时间有限，这次设计仍存在许多地方需要去改进与完善。

7 参考文献

[1] 夏清，陈长贵．化工原理[M]．天津：天津大学出版社，2010． [2] 钱颂文．二换热器设计手册[M]．化学工业出版社，2002．

[3] 刁玉玮，王立业，喻键良．化工设备机械基础[M]．大连：大连理工大学出版社，2010．

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