甲基苯换热器设计及分析

发布时间：2020-06-06 08:58

【摘要】：换热器是石油化工行业的最为重要设备之一,占整个装置设备的40%。管壳式换热器结构简单,制造方便,在众多换热器中占主导地位。可见,提高其换热性能,每年将减少巨大的能源消耗。本文采用工业用设计Aspen EDR软件对甲基苯换热器进行设计。先通过Aspen EDR的设计模块,模拟甲基苯与冷却水的物性,判断两组介质在工艺条件的物理状态。然后使用校核模块,在原设计基础上调整换热器的结构,观察不同尺寸下设备的结构尺寸对传热过程的影响,例如各个流股分率大小,压降分布与介质流速的合理性。确保换热面积余量,同时控制热侧和冷侧热阻平衡。揭示各物理参数及结构参数在传热计算中的影响。并对这些影响进行分析,得出了在设计过程中,选择工艺参数的方法。最后,通过建立优化后设备三维实体模型,采用CFD模拟软件Fluent并分别使用管壳程耦合与定壁温两种计算模型进行数值模拟。为体现折流板数量对壳程流体流动与传热的影响,分别对该模型下,四块、八块、十六块折流板的状态进行数值模拟。最终,发现工程软件Aspen EDR与耦合法计算的结果差距较大,耦合计算法得出的甲基苯冷壳程却器出口的终温低于工程软件的结果,而Aspen EDR的计算与定壁温法的计算结果接近。
【图文】：

固定管板换热器

上海交通大学工程硕士学位论文第一章绪论管壳式换热器属于间壁式换热器。管壳式换热器结构为换热管与管板使用焊接、胀接或者胀焊并用的方式进行连接，形成管束，然后管束与壳体再进行装配结合，形成一个密闭的空间。换热管外的空间称之为壳程，换热管内的空间称之为管程。根据结构形式，又可分为：(1)固定管板换热器

管式换热器

图 1 固定管板换热器Fig.1 The model of BEM exchanger如图 1 所示，固定管板换热器，是两头管箱、中段壳体以及工艺管口组成热交换的主要场所在于中间部分。中段部分在结构上，是由圆筒、换热管以侧管板组成。两块管板与筒体相焊连接，换热管穿通壳体并与管板焊接。换外走壳程介质，管箱以及换热管内走管程介质。这种结构，制造简单，价格，广泛用于石油化工行业中。缺点就是由于管板与壳体是焊接结构，，所以不除管束，因此换热管外壁不容易清洗。当设计这一类换热器应当注意，壳程走比较干净，不容易结垢的介质。管程由于管箱由螺栓紧固，可以拆卸，清程比较方便。在冷流体和热流体温差很大的情况下，由于壳程和管程结构差较大，造成的膨胀量也不同，会造成较大的温差应力。这个时候就需要考虑胀节。当温差超过一定值后，即使加入膨胀节，也不能削弱温差造成的应力，就应当选取其他结构型式的换热器。(2) U 型管式换热器
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TE65;TQ051.5

【参考文献】