化工原理换热器课程设计化工理换热器课程设计.doc

重庆理工大学 化工原理课程设计 说明书 题 目： 柴油预热原油的管壳式换热器 学生班级： 111150201 学生姓名： 何吉雨 学生学号： 11115020108 指导教师： 白薇扬 化学化工学院 2014 年 6 月 13 日 目 录 1.设计任务书 1 2.概述 2 3.设计条件及物性参数表 2 4.方案设计和拟定 3 5.设计计算 6 6.热量核算 11 参考文献 16 8.心得体会 17 1．设计任务书 1.1设计题目 用柴油预热原油的管壳式换热器 1.2设计任务 1.查阅文献资料，了解换热设备的相关知识，熟悉换热器设计的方法和步骤； 2.根据设计任务书给定的生产任务和操作条件，进行换热器工艺设计及计算； 3.根据换热器工艺设计及计算的结果，进行换热器结构设计； 4.以换热器工艺设计及计算为基础，结合换热器结构设计的结果，绘制换热器装配图； 5.编写设计说明书对整个设计工作的进行书面总结，设计说明书应当用简洁的文字和清晰的图表表达设计思想、计算过程和设计结果。 1.3操作条件 物料 温 度 ℃ 质量流量 kg/h 比 热 kJ/kg.℃ 密 度 kg/m3 导热系数 W/m.℃ 粘度 Pa.s 入口 出口 柴油 170 T2 35080 2.48 715 0.133 0.64×10-3 原油 60 105 41104 2.20 815 0.128 3.0×10-3 概述 在不同温度的流体间传递热能的装置称为热交换器,简称为换热器。在换热器中至少要有两种温度不同的流体,一种流体温度较高,放出热量;另一种流体则温度较低,吸收热量 在化工、石油、动力、制冷、食品等行业中广泛使用各种换热器,它们也是这些行业的通用设备,并占有十分重要的地位。 随着换热器在工业生产中的地位和作用不同，换热器的类型也多种多样，不同类型的换热器也各有优缺点，性能各异。列管式换热器是最典型的管壳式换热器，它在工业上的应用有着悠久的历史，而且至今仍在所有换热器中占据主导地位。 3.设计条件及物性参数表 3.1操作条件 原油：入口温度60℃ 出口温度105℃ 质量流量：41104 kg/h 加热介质柴油：入口温度170℃ 出口温度T2 质量流量：(35080)kg/h 允许压降：不超过0.3×105Pa 3.2物性参数表 物料 温 度 ℃ 质量流量 kg/h 比 热 kJ/kg.℃ 密 度 kg/m3 导热系数 W/m.℃ 粘度 Pa.s 入口 出口 柴油 170 T2 35080 2.48 715 0.133 0.64×10-3 原油 60 105 41104 2.20 815 0.128 3.0×10-3 4.方案设计和拟订 根据任务书给定的冷热流体的温度，来选择设计列管式换热器中的浮头式换热器；再依据冷热流体的性质，判断其是否易结垢，来选择管程走什么，壳程走什么。在这里，柴油走管程，原油走壳程。从手册中查得冷热流体的物性数据，如密度，比热容，导热系数，黏度。计算出总传热系数，再计算出传热面积。根据管径管内流速，确定传热管数，标准传热管长为6m，算出传热管程，传热管总根数等等。再来就校正传热温差以及壳程数。确定传热管排列方式和分程方法。根据设计步骤，计算出壳体内径，选择折流板，确定板间距，折流板数等，再设计壳程和管程的内径。分别对换热器的热量，管程对流系数，传热系数，传热面积进行核算，再算出面积裕度。最后，对传热流体的流动阻力进行计算，如果在设计范围内就能完成任务。 4.1列管式换热器种类选取 根据固定管板式的特点：结构简单，造价低廉，壳程清洗和检修困难，壳程必须是洁净不易结垢的物料。U形管式特点：结构简单，质量轻，适用于高温和高压的场合。管程清洗困难，管程流体必须是洁净和不易结垢的物料。浮头式特点：结构复杂、造价高，便于清洗和检修，完全消除温差应力，应用普遍。我们设计的换热器的流体是油，易结垢，再根据可以完全消除热应力原则我们选用浮头式换热器。 4.2管程与壳程的选取 根据以下原则： 不洁净和易结垢的流体宜走管内，以便于清洗管子 腐蚀性的流体宜走管内，以免壳体和管子同时受腐蚀，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