旬阳文学艺术网

文学艺术界百花绽放的园地、切磋技艺的平台!

换热器设计手册(换热器的课程设计不会做?看这里)

换热器设计手册

哈喽,大家好!
考研已结束,目前还剩下的任务就是期末考试和课程设计了。
最近有几个同学在咨询巴哥,课程设计该怎么做?
巴哥也不知道该怎么做,得根据老师的题目要求来做了
对于化学工程与工艺专业的同学来说,课程设计主要考核大家的工艺设计能力,所以主要任务是完成工艺计算、绘制工艺流程图和设备条件图。
对于过程装备与控制工程的同学来说,课程设计主要是考核大家的设备设计能力,所以主要任务是完成设备的结构设计和强度校核。
从老师给的题目来看,主要是做塔器类和换热器类的课程设计比较多,反应器类的比较少。那么,课程设计难不难呢?这个主要还是看同学们的整体水平和老师的要求。总之,不会让你好受的。
今天就一起来学习一下,冷凝器的课程设计该怎么做。
题目:列管式蒸汽冷凝器的设计
(1)设计原始数据
质量流量:5000kg/h;
真空度:270mmHg
冷却水  进口温度:20℃;
出口温度:35℃
当地大气压:750mmHg
(2)设计任务
A、设计计算列管式换热器的热负荷、传热面积、换热管、壳体、隔板等。
B、绘制列管式换热器的装备图。(A3号图纸)
C、编写课程设计说明书

从题目可知,该冷凝器的热介质为水蒸汽,冷介质为循环冷却水。
水蒸汽的真空度为270mmHg,经推算:
750mmHg/100kPaA=270mmHg/P
推算 P=35kPaA (A表示绝压)
对于冷凝器来说,气相介质一般为饱和蒸汽,经查化工原理书附表可知,水在73℃的饱和蒸汽压约为35kPaA。
由于题目没有交代水蒸汽的冷凝温度,此处可不考虑凝结水过冷,所以不规定冷凝器热介质出口温度。
经查GB 151-2014 《热交换器》可得,水蒸汽的污垢热阻为:0.00008 m2?K/W;循环冷却水的污垢热阻为:0.000176 m2?K/W。工程经验上,水蒸汽一般取0.00018 m2?K/W,循环冷却水取0.00035 m2?K/W,与标准规范推荐值略有差异。
经查GB 151-2014《热交换器》可得,冷凝器的型号选择BJS型,即前端结构型式为封头管箱,壳体型式为无隔板分流壳体,后端结构型式为钩圈式浮头。
标准换热器的工艺计算方法已比较成熟,做课程设计可以选择手工计算或软件计算。手工计算可以参照化工原理书的计算方法,逐步计算设计。软件计算可选择EDR或HTRI软件,HTRI是一款强大的换热器计算软件,是目前设计院的主流应用软件。如果用HTRI软件,如何做冷凝器的工艺计算呢?
首先,你要安装有HTRI软件,如果还没有安装,请参照此次课程《Aspen的换热曲线如何导入HTRI软件》讲解的方法安装并破解软件。
其次新建一个管壳式换热器的计算模板,如下图所示。

进入操作界面后,先更改单位,选择SI单位集,OK。然后选择校核模式Rating,再输入冷热物流的工艺参数。热介质为水蒸汽5000kg/h,换算后得到1.3888kg/s,冷凝器入口气化率为1(气相为1,液相为0),出口气化率为0。再输入冷凝器入口压力36kPa(软件默认压力为绝压),对于饱和蒸汽,规定冷凝器进口压力,即可不规定冷凝器进出口温度。规定热介质污垢热阻为0.00018 m2.k/w。
规定完热介质后,再规定冷介质(循环冷却水)的工艺参数。冷介质为液相,则冷凝器进出口气化率均为0。由题目已知循环冷却水进出口温度为20/35℃。工程上循环水压力一般为550kPa,污垢热阻取0.00035m2.k/w。
换热器校核模式的设计思想是给定一个标准换热器的规格,经计算后确定是否满足工艺要求,若不满足,则更改换热器规格继续计算,直到满足工艺要求为止。经查GB 28712.1-2012《热交换器型式与基本参数 第1部分:浮头式热交换器》和GB 151-2014《热交换器》,初步确定冷凝器的型号为BJ21S,壳径为800mm,冷凝器水平布置Horizontal,热物流走壳程Shellside。折流板类型选择单弓形折流板single segmental,折流板缺口方向选择program sets,缺口面积取25%,折流板间距取200mm。换热管类型选择光滑管,管长6m,管径25mm,管心距32mm,壁厚2.5mm,换热管排列方式选择转角45°,管程数选择2管程。如下图所示。

完成换热器的工艺参数、壳程结构、折流板和管程结构参数的输入后,还需要输入冷热物流的介质组成。点击热物流,选择输入组成Component by component,再选择程序计算Program caloulated,最后点击Componens,进入选择介质的界面。

点击Componens,进入选择介质的界面后,找到Water (IAPWS 1997),双击后添加到下方的介质组成区域,即可完成热物流的定义,如下图所示。

冷物流的介质组成输入方式,与热物流的方法一致,如下图所示。

在输入完成后,检查左侧下拉菜单是否有红色的箭头,如果有,则说明还有输入项未输入,需要输入完成后才可以计算。如果没有红色箭头,则可以点击上方菜单栏的运行按钮,进行运行计算。运算完成后自动进入Reports界面,即可读取计算结果的数据,如冷热物流的流量、进出口温度,压力,换热器压降值,管壳程传热系数,换热器负荷,换热面积,面积余量及管壳程介质流速等参数,如下图所示。

完成以上计算后,通过Reports界面的计算结果判断是否满足工艺要求,若不满足要求,则返回Input页面修改换热器结构参数,再运行计算,再判断计算结果。如果你不知道如何判断计算结果是否满足工艺要求,请学习该次课程《管壳式换热器的选型计算》。
在完成工艺计算后,可根据选型后的结构参数,参考GB 28712和GB 151的换热器结构图,绘制出标准换热器的设备图。
最后再编制课程设计说明书,即可完成课程设计任务啦。
精彩设计课程(点击可查看):
《Aspen的换热曲线如何导入HTRI软件》
《管壳式换热器的选型计算》
更多课程,点击”阅读原文”,进入巴乔课堂。

换热器设计手册相关文章

《换热器设计手册(换热器的课程设计不会做?看这里)》

发表评论

邮箱地址不会被公开。 必填项已用*标注

*
*