換熱器設(shè)計(jì)選型的過(guò)程流程是怎么樣的？

    換熱器設(shè)計(jì)選型的過(guò)程流程是怎么樣的？通常情況下我們進(jìn)行換熱器設(shè)計(jì)和換熱器選型時(shí)都要知道進(jìn)行設(shè)計(jì)換熱器或者選取換熱器時(shí)的相關(guān)步驟流程，以下簡(jiǎn)單介紹下?lián)Q熱器設(shè)計(jì)相關(guān)流程：換熱器設(shè)計(jì)方案的選擇
    1.換熱器選型型式的選擇  在乙醇精餾過(guò)程中塔頂一般采用的換熱器為列管式換熱器，故初步選定在此次設(shè)計(jì)中的換熱器為列管式換熱器。  列管式換熱器的型式主要依據(jù)換熱器管程與殼程流體的溫度差來(lái)確定。在乙醇精餾的過(guò)程中乙醇是在常壓飽和溫度下冷凝，進(jìn)口溫度為76℃，出口溫度為45。冷卻介質(zhì)為水，入口溫度為24℃，出口溫度為36℃，兩流體的溫度差不是很大，再根據(jù)概述中各種類型的換熱器的敘述，綜合以上可以選用固定管板式換熱器。
    2.流體流速的選擇  流體流速的選擇涉及到傳熱系數(shù)、流動(dòng)阻力及換熱器結(jié)構(gòu)等方面。增大流速，可加大對(duì)流傳熱系數(shù)，減少污垢的形成，使總傳熱系數(shù)增大；但同時(shí)使流動(dòng)阻力加大，動(dòng)力消耗增多；選擇高流速，使管子的數(shù)目減小，對(duì)一定換熱面積，不得不采用較長(zhǎng)的管子或增加程數(shù)，管子太長(zhǎng)不利于清洗，單程變?yōu)槎喑淌蛊骄鶄鳠釡夭钕陆?。因此，一般需通過(guò)多方面權(quán)衡選擇適宜的流速。

    選擇流速時(shí)，應(yīng)盡可能避免在層流下流動(dòng)。
    由于使用的冷卻介質(zhì)是井水，比較容易結(jié)垢，乙醇則不易結(jié)垢。水和乙醇的粘度都較小，參考以上三個(gè)數(shù)據(jù)可以初步選定管程流速為0.9m/s，殼程流速為7m/s。
    3.流體出口溫度的確定  冷卻介質(zhì)水的入口溫度24℃，出口溫度為36℃，故，可以求得水的定性溫度為：Tm=30℃  熱流體乙醇在飽和溫度下冷凝，故可以確定入口溫度和出口溫度相同，故乙醇的定性溫度Tm=60.5℃。
    4.管程數(shù)和殼程數(shù)的確定  當(dāng)換熱器的換熱面積較大而管子又不能很長(zhǎng)時(shí)，就得排列較多的管子，為了提高流體在管內(nèi)的流速，需將管束分程。但是程數(shù)過(guò)多，導(dǎo)致管程流動(dòng)阻力加大，動(dòng)力能耗增大，同時(shí)多程會(huì)使平均溫差下降，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)權(quán)衡考慮。管殼式換熱器系列標(biāo)準(zhǔn)中管程數(shù)有1、2、4、6四種。采用多程時(shí)，通常應(yīng)使每程的管子數(shù)相等。 管程數(shù)N按下式計(jì)算：N=u/v式中 u——管程內(nèi)流體的適宜流速；  V——管程內(nèi)流體的實(shí)際流速。
    換熱器工藝設(shè)計(jì)計(jì)算 1.確定物性數(shù)據(jù)  水的定性溫度為Tm，乙醇的定性溫度為Tm1
    2.熱負(fù)荷及傳熱面積的確定 （1）計(jì)算熱負(fù)荷 冷凝量 熱負(fù)荷Q1=r （2）計(jì)算冷卻水用量 換熱器損失的熱負(fù)荷：以總傳熱量的3%計(jì)； 則Q2=q/(1-0.03) 水的流量可由熱量衡算求得
    （3）計(jì)算有效平均溫度差：逆流溫差℃。 （4）選取經(jīng)驗(yàn)傳熱系數(shù)K值根據(jù)管程走循環(huán)水，殼程走乙醇，總傳熱系數(shù)K現(xiàn)暫?。?（5）估算換熱面積  3.換熱器概略尺寸的確定 管徑和管內(nèi)流速 選用Φ25×2.5mm較高級(jí)冷拔傳熱管（碳鋼），取管內(nèi)流速u1=0.8m/s。 管程數(shù)和傳熱管數(shù) 可依據(jù)傳熱管內(nèi)徑和流速確定單程傳熱管數(shù) 按雙程管計(jì)算，所需的傳熱管長(zhǎng)度為 按雙程管設(shè)計(jì)，傳熱管適中，可以用雙管程結(jié)構(gòu)。根據(jù)本設(shè)計(jì)實(shí)際情況，現(xiàn)取傳熱管長(zhǎng)l=4m，則該換熱器的管程數(shù)為 傳熱管總根數(shù)N=38×2=76(根） 4.平均傳熱溫差校正及殼程數(shù) 平均溫差校正系數(shù)有:RP 雙殼程，雙管程結(jié)構(gòu)，查得ε=0.923 平均傳熱溫差 由于平均傳熱溫差校正系數(shù)大于0.8，同時(shí)殼程流體流量較大，故取雙殼程合適。 5.殼體內(nèi)徑 則橫過(guò)管數(shù)中心線管的根數(shù) 在計(jì)算殼體內(nèi)徑時(shí)可用公式： D=tb取傳熱管外徑，則： D 按卷制殼體的進(jìn)級(jí)檔，可取D
    6.折流板  采用弓形折流板，取弓形折流板圓缺高度為殼體內(nèi)徑的20%，則切去的圓缺高度為h。  取折流板間距B=0.3D 折流板數(shù) N=傳熱管長(zhǎng)/折流板間距-1 6.面積與總傳熱系數(shù)核算 （1）殼程表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)  （2）管內(nèi)表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)有公式： 管程流體流通截面積 管程流體流速 普朗特?cái)?shù)Pr則ai （3）污垢熱阻和管壁熱阻 管外側(cè)污垢熱阻 所以管內(nèi)側(cè)污垢熱阻
    管壁熱阻計(jì)算，碳鋼在該條件下的熱導(dǎo)率 （4）傳熱系數(shù)K  依傳熱系數(shù)公式 （5）傳熱面積裕度 可得所計(jì)算傳熱面積Ap為： 該換熱器的實(shí)際傳熱面積為
    該換熱器的面積裕度為 （6）壓降校核 a.計(jì)算管程壓降 （結(jié)垢校正系數(shù)，管程數(shù)，殼程數(shù)） 取碳鋼的管壁粗糙度為0.1mm，則，而Rei=9700，于是 對(duì)的管子有<Pa故,管程壓降在允許范圍之內(nèi)。 b.計(jì)算殼程壓降 按式計(jì)算
    流體流經(jīng)管束的阻力F 殼程流體流速及其雷諾數(shù)分別為： 取流體流過(guò)折流板缺口的阻力,B,D 總阻力
    設(shè)計(jì)評(píng)述  通過(guò)分析管殼式換熱器殼程傳熱與阻力性能特點(diǎn),說(shuō)明在采用能量系數(shù)K/N來(lái)評(píng)價(jià)強(qiáng)化傳熱時(shí),應(yīng)更著眼于提高其換熱性能。本設(shè)計(jì)中：，滿足要求，性能良好。本設(shè)計(jì)通過(guò)對(duì)面積校核，壓降校核，等計(jì)算可知均滿足要求，且傳熱效率符合要求，能很好的完成任務(wù)。 經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益評(píng)價(jià)：生命周期方法是一種針對(duì)產(chǎn)品或生產(chǎn)工藝對(duì)環(huán)境影響進(jìn)行評(píng)價(jià)的過(guò)程,它通過(guò)對(duì)能量和物質(zhì)消耗以及由此造成的廢棄物排放進(jìn)行辨識(shí)和量化,來(lái)評(píng)估能量和物質(zhì)利用對(duì)環(huán)境的影響,以尋求對(duì)產(chǎn)品或工藝改善的途徑。這種評(píng)價(jià)貫穿于產(chǎn)品生產(chǎn)、工藝活動(dòng)的整個(gè)生命周期,包括原材料的開采和加工、產(chǎn)品制造、運(yùn)輸、銷售、產(chǎn)品使用與再利用、維護(hù)、再循環(huán)及最終處置。設(shè)計(jì)中使用水作冷卻劑，無(wú)污染，耗資少，無(wú)有害氣體產(chǎn)生，整個(gè)過(guò)程簡(jiǎn)單，易操作，環(huán)境和經(jīng)濟(jì)效益良好。  本設(shè)計(jì)中面積，傳熱系數(shù)，壓降等均有比較好的裕度保證，即使生產(chǎn)使用中出現(xiàn)比較大的誤差，設(shè)備結(jié)構(gòu)也能保證不出現(xiàn)打的安全損傷的事故，具有良好可靠的安全保證。 綜上所述，依據(jù)物料的屬性及進(jìn)出口壓力和溫度變化要求，綜合預(yù)選擇材料的在物料中的換熱系數(shù)，計(jì)算出需要換熱器的換熱面積。依據(jù)幾種流程1、預(yù)先假設(shè)換熱器公稱直徑2、選擇管子大小尺寸3、布管4、計(jì)算出換熱管長(zhǎng)度5、評(píng)估，管束長(zhǎng)度與直徑比例合適的話就定型，否則依據(jù)結(jié)果重新假設(shè)6、強(qiáng)度計(jì)算7、出圖。進(jìn)行換熱器設(shè)計(jì)選型