煤油卧式列管式冷却器的设计详解.doc

西安交通大学 毕业设计（论文） 题 目 煤油卧式列管式冷却器的设计 学生姓名 李岩 学 号 314095173160009 专 业 化学工程与工艺 指导教师 韩小龙 摘 要 化工设备课程设计是培养学生综合运用本门课程及有关先修课程的基本知识去完成某一设备设计任务的一次训练。 本次的设计的内容是煤油卧式列管式冷却器的设计。这方面的知识虽然我们在大三上学期进行了理论课的学习，但是了解和掌握的东西仍然很有限。在这次的课程设计，通过热量衡算，工艺计算，结构设计和校核等一系列工作，我们基本上完成了设计任务，也让我明白了怎么应用所学的化工设备知识，结合我们所掌握的其他相关学科的知识、计算机技术、参照相关的书籍文献等去解决实际的设计问题。并且通过在设计过程中，不断的发现问题解决问题，使我们能够更加熟练的运用这些知识与技能。这些经验的积累是对课堂学习的巩固和拓展，也是一次宝贵的经验积累。 当然在整个设计过程种，也离不开老师的悉心指导和同组各位组员的同心协力。在我们的实践过程中，通过小组各位组员的分工合作和相互配合，我们才能比较顺利的完成各个时段的工作，在遇到问题时，我们能够一起参与讨论，通过查阅资料、咨询老师等来解决。虽然在这个过程中，我们有发生过计算失误而重头开始计算，有过发现画图过程中的设计缺陷而重新设计等等问题，但这不但没有让我们知难而退，反而让我们更加深刻的认识到科学设计中所应该持有的严谨务实的态度的重要性。这些宝贵经验的积累，对我们今后的学习工作也一定会有很大的帮助。 关键词:结构设计,工艺计算 目 录 一、设计方案 5 ⒈ 换热器的选择 5 2．流动空间及流速的确定 5 二、物性数据 5 三、计算总传热系数： 6 1. 热流量 6 2. 平均传热温差 6 3. 冷却水用量 6 4. 总传热系数K 6 四、计算换热面积 7 五、工艺结构尺寸 7 1. 管径和管内流速 7 2. 管程数和传热管数 7 3. 平均传热温差校正及壳程数 8 4. 传热管排列和分程方法 8 5. 壳体内径 8 6. 折流板 8 7. 接管 8 六、换热器核算 9 1. 热量核算 9 2. 热量重新核算 10 3. 换热器内流体的流动阻力 11 4. 换热器主要结构尺寸和计算结果 13 七、设计的评述 14 八、参考文献 14 九、主要符号说明 15 十、主体设备条件图及生产工艺流程图 15 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