用水冷却煤油产品的多程列管式换热器设计.doc

内蒙古科技大学 本科生设计说明书 设计题目： 水冷却煤油产品的管式换热器设计 学生姓名： 韩月飞 学 号： 1066115125 专 业： 化学工程与工艺 班 级： 10级化工一班 指导教师： 郝文秀 目录 第一章 设计任务书 1 1.1 设计题目 1 1.2 设计任务 1 1.3 操作条件 1 1.4 设计内容 1 1.5 设计日期 2 1.6 设计评述 2 第二章 设计方案简介评述 2 第三章 换热器设计理论计算 3 3.1 试算并初选换热器规格 3 3.1.1 定流体通入空间 3 3.1.2确定流体的定性温度、物性数据，并选择列管式换热器的形式： 3 3.1.3计算热负荷Q 3 3.1.4计算两流体的平均温度差，并确定壳程数 4 3.1.5初步选择换热器规格 4 3.2 核算总传热系数K0 5 3.2.1计算管程对流传热系数 5 3.2.2计算壳程对流传热系数 5 3.2.3确定污垢热阻 6 3.2.4计算总传热系数 6 3.3 计算压强降 7 3.3.1计算管程压强降 7 3.3.2计算壳程压强降 7 第四章 换热器主要结构尺寸 8 4.1 管子的规格和排列方法 8 4.2 管程和壳程数的确定 9 4.3 外壳直径的确定 9 第五章 工艺设计计算结果汇总表 10 参考文献 11 致谢 12 第一章 设计任务书 1.1 设计题目 用水冷却煤油产品的列管式换热器设计 1.2 设计任务 1.2.1 合理的参数选择和结构设计 1.2.2 传热计算和压降计算：设计计算和校核计算 1.3 操作条件 ① 煤油：入口温度℃，出口温度℃ ② 冷却介质：自来水，入口温度℃，出口温度℃ ③ 允许压强降：不大于④，粘度为，比热容为，导热系数为0.14W/(m·℃) ⑤ 自来水在20℃下的物性数据：密度为,粘度为，比热容为，导热系数为 1.4 设计内容 ①传热面积。 ② ③壳体直径。 ④。 ⑤。 ，出口温度为25℃ 煤油的定性温度： 水的定性温度： 两流体的温差： 由于两流体温差大于50℃，故选用带补偿圈的固定管板式列管换热器。 两流体在定性温度下的物性数据 物性 流体 煤油 90 825 0.715 2.22 0.14 水 20 998 1.005 8．183 0．598 3.1.3计算热负荷Q 按管内煤油计算,即 若忽略换热器的热损失，水的流量可由热量衡算求得,即 3.1.4计算两流体的平均温度差，并确定壳程数 逆 流 温 差 ： P= 由R和P查图……得温度校正系数为，所以 校正后的温度为 又因，故可选用单壳程的列管式换热器。 3.1.5初步选择换热器规格 根据管内为水，管外为有机液体，K值范围为280~710 ， 假设K=350 故 由于，因此需要考虑热补偿。 初选固定板式换热器规格尺寸如下： 外壳直径D600㎜ 管排方式——正三角形排列 管程流通面积S 90㎡ 公称压力P 1.0Mpa 管数n 180 管程数2 管长L 7m 管尺寸 φ25×2.5mm（碳钢管） 中心距 32㎜ 换热面积S 100㎡ 换热器的实际传热面积 采用此换热面积的换热器，则要求换热过程的总传热系数为： 3.2 核算总传热系数K0 3.2.1计算管程对流传热系数 因为，管中水的质量流量为，则 水的体积流量为 所以： 3.2.2计算壳程对流传热系数 换热器中心附近管排中流体流通截面积为 式中 h——折流挡板间距，取500mm t——管中心距，对于的管中心距为。 煤油的质量流量为，则 煤油的体积流量为 由于换热器为两壳程，所以煤油的流速为： 由于管为三角形排列，则有 煤油在壳程中流动的雷诺数为 因为在范围内，故可采用凯恩(Kern)法求算，即 由于液体被冷却 取0.95，所以 3.2.3确定污垢热阻 3.2.4计算总传热系数