煤油卧式列管式冷却器的设计.doc

化工原理课程设计 题 目：列管式换热器的设计 系 别： 班 级： 学 号： 姓 名: 指导教师： 日 期：2012 年5 月 16 日 任务书设计题目：×105 t/年煤油 2、设备型号 ：列管式换热器 3、操作条件 ： 煤油:入口温度140℃ ，出口温度40℃ 冷却介质 ：循环水，入口温度30℃，出口温度40℃ 允许压降 ：不大于105Pa 每年按330天计 建厂地址 ：新乡 三、设计要求 1、选择适宜的列管式换热器并进行核算 2、要进行工艺计算 3、要进行主体设备的设计（主要设备尺寸、横算结果等） 4、编写设计任务书 5、进行设备结构图的绘制（设备技术要求、主要参数、接管表、部件明细表、标题栏。） 目 录 一、设计方案 4 ⒈ 换热器的选择 4 2．流动空间及流速的确定 4 二、物性数据 4 三、计算总传热系数： 4 1. 热流量 4 2. 冷却水用量 5 3. 平均传热温差 5 4. 总传热系数K 5 四、估算传热面积 5 五、工艺结构尺寸 6 1. 管径和管内流速 6 2. 管程数和传热管数 6 3. 平均传热温差校正及壳程数 6 4. 传热管排列和分程方法 7 5. 壳体内径 7 6. 折流板 7 7. 接管 7 六、换热器核算 7 1. 热量核算 8 2. 换热器内流体的流动阻力 9 3. 换热器主要结构尺寸和计算结果 10 七、设计的评述 11 八、参考文献 12 九、主要符号说明 12 十、主体设备条件图及生产工艺流程图 13 一、设计方案 换热器类型两流体温度变化情况：热流体进口温度140℃，出口温度40℃冷流体(循环水)进口温度30℃，出口温度℃。该换热器用循环冷却水冷却，冬季操作时进口温度会降低，考虑到这一因素，估计该换热器的管壁温和壳体壁温之差较大，因此初步确定选用带膨胀节的固定管板式式换热器。 流动空间及流速的确定 固定管板式式换热器(1)?不洁净和易结垢的流体宜走管内，以便于清洗管子。(2)?腐蚀性的流体宜走管内，以免壳体和管子同时受腐蚀，而且管子也便于清洗和检修。(3)?压强高的流体宜走管内，以免壳体受压。(4)?饱和蒸气宜走管间，以便于及时排除冷凝液，且蒸气较洁净，冷凝传热系数与流速关系不大。(5)?被冷却的流体宜走管间，可利用外壳向外的散热作用，以增强冷却效果。(6)?需要提高流速以增大其对流传热系数的流体宜走管内，因管程流通面积常小于壳程，且可采用多管程以增大流速。(7)?粘度大的液体或流量较小的流体，宜走管间，因流体在有折流挡板的壳程流动时，由于流速和流向的不断改变，在低Re(Re100)下即可达到湍流，以提高对流传热系数。由于循环冷却水较易结垢，为便于水垢清洗，应使循环水走管程，走壳程。选用ф25×2.5的碳钢管，管内流速取=0.5m/ｓ。 物性 流体 定性温度 ℃ 密度 kg/m3 粘度 mPa·s 比热容 kJ/(kg·℃) 导热系数 W/(m·℃) 煤油 90 825 0.715 2.22 0.14 冷却水 35 994 0.728 4.174 0.626 三、计算总传热系数 （一）计算热负荷（热流量） 按管间煤油计算，即 （二）冷却用水量 忽略热损失，则水的用量为 （三）计算逆流平均温度差 逆流温差 （四）总传热系数K 1.管程给热系数 ，故采用下式计算 2.壳程给热系数 假设壳程给热系数 3.污垢热阻 4.管壁的导热系数 碳钢的导热系数。 5.总传热系数 四、估算传热面积 考虑15%的面积裕度， 五、工艺结构尺寸 1.管径和管内流速 选用的碳钢换热管，管内流速 2.管程数和传热管数 根据传热管内径和流速确定单程传热管数 （根） 按单管程计算所需换热管的长度 按单管程设计，传热管过长，现取传热管长，则该换热器的管程数为 （管程） 传热管的总根数（根） 3.平均传热温差校正及壳程数 按单壳程双管程结构，查单壳程图，因在图上难以读取，因而相应以代替R，PR代替P，查同一图线得。于是。 单壳程双管程属于1-2折流，现用1-2折流的公式计算平均温度差 ℃ 现对上述查图方法进行说明。对于1-2折流有： 令，，则，。将R、P以代入上式得 显然，用对作图应为同一图线。本设计取有效对数平均温度差为℃。 4.传热管排列和分程方法 采用组合排列，即每层内按正三角形排列，隔板两侧按正方形排列。取管心距，则 横过管束中心线的管数（根） 5.壳体内径 采用多管程结构，取管板利用率，则壳体内径 圆整取。 6.折流板 采用弓形折流板，取弓形折流板圆缺高度为壳体内径的25%，则切去的圆缺高度为 ，取。 取折流板间距为，则，取。 折流板数（块） 折流板圆缺水平面安装。 7.接管 壳程流体（