陕西科技大学化工原理课程设计 (2)

化工原理课程设计——蒸汽二次冷凝器

管程，使接触面积大大增加，加快了换热速度。同时，对温差稍大时可在壳体的适当部位焊上补偿圈(或称膨胀节)，通过补偿圈发生弹性变形(拉伸或压缩)来适应外壳和管束不同的膨胀程度。

六、 在设计中遇到的问题的处理

在设计中，在工艺计算过程中，由于选取K0不当或其他条件选取不当，造成在校核时K0不符合要求。在重新选取K0的同时，改变了其他的条件，如：n，L等，经过二次校核达到了预期的目的。

七、 设计方案的确定

（1）对于列管式换热器，首先根据换热流体的腐蚀性或其它特性选项定其结构材料，然后再根据所选项材料的加工性能，流体的压强和温度、换热的温度差、换热器的热负荷、安装检修和维护清洗的要求以及经济合理性等因素来选项定其型式。

设计所选用的列管换热器的类型为固定管板式。列管换热器是较典型的换热设备，在工业中应用已有悠久历史，具有易制造、成本低、处理能力大、换热表面情况较方便、可供选用的结构材料广阔、适应性强、可用于调温调压场合等优点，故在大型换热器中占优势。

固定管板式列管换热器的特点是，壳体与管板直接焊接，

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结构简单紧凑，在同样的壳体直径内排管最多。由于两管板之间有管板的相互支撑，管板得到加强，故各种列管换热器中它的管板最薄，造价最低且易清洗。缺点是，管外清洗困难，管壁与壳壁之间温差大于50℃时，需在壳体上设置膨胀节，依靠膨胀节的弹性变形以降低温差压力，使用范围仅限于管、壳壁的温差不大于70℃和壳程流体压强小于600kpa的场合，否则因膨胀节过厚，难以伸缩而失去温差补偿作用。 2）工艺流程图

换 热 器 溶 液

（3）流体流经的空间：冷却水走管程原因有以下几个方面，冷却水常常用江水或井水，比较脏硬度较高，受热容易结垢，在管内便于清理，此外，管内流体易于维持

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高速，可避免悬浮颗粒的沉积。管程可以采用多管程来增大流速，用以提高对流传热系数。被加热的流体应走管程，以提高热的有效利用，被冷却的流体走壳程，以便于热量散失。饱和蒸汽由于比较清洁应于壳程流过，易便于冷凝液的排出。综上所述冷却水走管程蒸汽走壳程。

（4）流体的流动方向选择：饱和水蒸气应从换热器壳程上方进入，冷凝水从壳程的下方排出，这样既便于冷凝水的排放，又利于传热效率的提高;冷却水一般从换热器的下方的入口进入,上方的出口排出,可减少冷却水流动中的死角,以提高传热面积的有效利用.故采用逆流. (5)流速的选择:换热器内流体的流速大小,应有经济衡算来决定.增大器内流体的流速,可增强对流传热,减少污垢在换热管表面上沉积的可能性,即降低了污垢的热阻,使总传热系数增大,从而减少换热器的传热面积和设备的投资经费,但是流速增大,又使流体阻力增大,动力消耗也就增多,从而致使操作费用增加,若流速过大,还会使换热器产生震动,影响寿命,因此选取合适的流速是十分重要的. (6)冷却剂及出口温度的确定:选取水做冷却剂,它们可以

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直接取自大自然,不必特别加工.由于本地水源丰富,可以降低传热面积,减少设备费用,故取出口温度为28℃.

换热过程工艺计算

根据任务书所下达的换热任务，进行完整的换热过 程的工艺计算。其目的是确定设备的主要工艺尺寸和参 数，如换热器的传热面积；换热管管径、长度、根数； 管程数和壳程数；换热管的排列和壳体直径，以及管壳 程流体的压强降等；为结构设计提供依据。化工工艺计 算的步骤大致如下：

注： K—《化学原理》上册课本 S—《化学原理实验及课（一）传热面积S0的初定

在稳定传热过程中，总传热系数K随温度变化不大 Q时，根据总传热速率方程式：S?K?t00有效m（1）

（1）K0—总传热系速 [wmC2o]；

S-P93页2-1 S0—换热管外表面积 [m2]；

?Tm—平均温度差 [oC]。

Q有效——传热速率（热负荷）[w]

1、传热速率Q有效的计算 - 9 -

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2）

由公式P绝 =大气压强－真空度 （2） （

= 750-275.6 =474.4mmHg =63.2KPa

由算得数据查表得： T=90.2℃ r = 2.2826×106J/㎏

由Q=Wh·r （3） =

(2000?28?20)*1.33600×2.2826×106J/㎏

=2.1101×106J/s 式中：

Q——换热器的热负荷

Wh———饱和蒸气的质量流量

r———饱和蒸气的冷凝热

Q有效 =Q×95% =1.3379×106×95% =1.271×106J/S

K0初选为1282 2、平均温度△tm计算

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K-P17页

（3）K-P225页 4-32

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