课程设计说明书 ZMJ.doc

长 沙 学 院 课程设计说明书 题目 处理能力70000吨原油预热器设计 系(部) 专业(班级) 姓名 学号 指导教师 起止日期 2015.12.21—2015.12.25 目 录 第1章 换热器概述 1 第2章 列管式换热器的类型 2 2.1 固定管板式换热器 2 2.2 浮头式换热器 2 2.3 U形管式换热器 3 2.4 填料函式换热器 4 第3章 设计标准 5 第4章 确定设计方案 6 4.1 换热器类型的确定 6 4.2 管程与壳程流动流体的确定 6 4.3 管程内流速的确定 6 4.4 管道规格和排列方法的确定 7 4.4.1 管道规格的确定 7 4.4.2 管道排列方法的确定 7 4.4.3 管程和壳程数的确定 7 4.4.4 折流挡板的确定 8 第5章 设计计算 9 5.1 物性数据的确定 9 5.2 计算传热系数 9 5.2.1热流量的计算 9 5.2.2平均传热温差 9 5.2.3冷却水用量 9 5.2.4 总传热系数 10 5.3 传热面积的计算 10 5.4 工艺尺寸的计算 11 5.4.1 管径和管内流速 11 5.4.2 管程数和和传热管数 11 5.5 传热管排列和分程方法 11 5.6 平均传热温差的计算 12 5.7 壳体内径 12 5.8 折流板数 12 5.9 接管 12 第6章 换热器核算 13 6.1 热量核算 13 6.1.1 壳程对流传热系数 13 6.1.2管程对流传热系数 14 6.1.3传热系数K 14 6.1.4传热面积 14 6.2 换热器内流体的流动阻力 15 6.2.1管程流动阻力 15 15 6.2.2管程流动阻力 16 第7章 辅助设备的计算和选型 17 7.1 储罐的选择 17 7.2 油泵的选择 17 第8章 设计结果概要 18 结 语 20 致 谢 21 参考文献 22 第1章 换热器概述 换热器是许多工业生产部门的通用工艺设备，尤其是石油、化工生产中应用更为广泛，在化工厂中换热器可用作加热器、冷凝器、蒸发器和再沸器等。换热器的类型很多，性能各异，从早期发展起来的列管式换热器到近年来不断出现的新型、高效换热设备，各具特点。进行换热器的设计，首先是根据工艺要求选择适当的类型，同时计算完成给定生产任务所需要的传热面积，并确定换热器的工艺尺寸。 换热器的种类虽然很多，但计算传热面积所依据的传热基本原理相同，不同之处仅是在结构设计上，需根据各自的设备特点采用不同的计算方法而已。 列管式换热器是目前化工生产中应用最广泛的一种换热器，它结构简单，坚固，制造容易，材料广泛，处理能力可以很大，适用性强[1]，尤其在高温高压下较其他型式换热器更为适用。当然，在换热效率、设备的紧凑性、单位面积的金属消耗量等方面，还稍逊于各种板式换热器，但仍不失为目前化工厂中主要的换热设备。 第2章 列管式换热器的类型 列管式换热器的形式主要依据换热器管程与壳程流体的温度差来确定。因管束与壳体的温度不同会引起热膨胀程度的差异，若两流体的温度相差较大时，就可能由于热应力而引起管子弯曲或使管子从管板上拉脱，因此必须考虑这种热膨胀的影响。根据热补偿方法的不同，列管式换热器有以下几种类型。 2.1 固定管板式换热器 固定管板式换热器如图2.1所示。它由壳体、管板、管束、封头、折流挡板、接管等部件组成。管子两端与管板的连接方式可用焊接法或膨胀法固定，壳体则同管板焊接，从而管束、管板与壳体成为一个不可拆卸的整体。 图2.1 固定管板式换热器 优点：结构简单、紧凑，制造成本低；管内不易积垢，即使产生了污垢也便于清洗。 缺点：壳程检修和清洗困难。 主要使用于壳体和管束温差小，管外物料比较清洁，不易结垢的场合。当冷、热流体间温差超过50℃时，应加补偿圈以减少热应力。 2.2 浮头式换热器 浮头式换热器如图2.2所示。其两端管板之一不与外壳连接，可以沿管长方向浮动，该端称为浮头。当壳体与管束因温度不同而引起热膨胀时，管束连同浮头可以在壳体内沿轴向自由伸缩，可完全消除热应力。 图2.2 浮头式换热器 优点：当换热器与壳体有温差存在，壳体或换热管膨胀时，互不约束，不会产生温差应力；管束可从壳体内抽出，便于管内和管间清洗和检修[2]。 缺点：结构复杂，用材量大，造价高；浮头盖与浮动管间若密封不严，易发生泄漏，造成两种介质的混合。 适用于两流体温差较大的各种物料的换热，应用较为普遍。 2.3 U形管式换热器 U形管式换热器如图2.3所示。该换热器每根管子均弯成U形，流体进、出口分别安装在同一端的两侧，封头内用隔板分成两室，每根管子可自由伸缩，来解决热补偿问题。 图2.3 U形管式换热器 优点：结构简单、只有一块管板，质量轻，密封面少，运行可靠；