[化学]煤油冷却器课程设计.doc

长 沙 学 院 课程设计说明书 题目 煤油冷却器的设计 系(部) 生环系 专业(班级) 09应化2班 姓名 学号 指导教师 宋勇 起止日期 2012.5.28——2012.6.16 化工原理课程设计任务书 系主任___________ 指导教师____________ 学生__戴 姣______ 2班 编号：2.2.7 设计名称、设计条件 三、设计内容 1．热量衡算及初步估算换热面积； 2. 冷却器的选型及流动空间的选择； 3. 冷却器的校核计算； 4. 结构及附件设计计算； 5．绘制带控制点的工艺流程图（A3）及冷却器的工艺条件图（A3）； 6．编写设计说明书。 四、厂址:长沙地区五、设计任务系统编写设计说明书。2012年月日-20年月目 录 第1章 设计方案简介 1 1.1 换热器概述 1 1.2列管式换热器 1 1.2.1 固定管板式 1 1.2.3U形管式 2 1.3设计方案的拟定 3 1.4工艺流程简图（见附图） 3 第二章工艺计算和主体设备设计 4 2.1 初选换热器类型 4 2.2 管程安排及流速确定 4 2.3确定物性数据 5 2.4计算总传热系数 5 第三章 工艺结构设计 9 3.1.管径和管内流速 9 3.2.管程数和传热管数 9 3.3.平均传热温差校正及壳程数 9 第四章换热器核算 14 第五章辅助设备的计算和选型 20 第六章设计结果表汇 22 参考文献 24 化工原理课程设计之心得体会 25  设计方案简介 1.1 换热器概述 换热器是化工，炼油工业中普遍应用的典型的工艺设备。在化工厂，换热器的费用约占总费用的10%~20%，在炼油厂约占总费用35%~40%。换热器在其他部门，如动力、原子能、冶金、食品、交通、环保、家电等也有着广泛的应用。因此，设计和选择得到使用、高效的换热器对降低设备的造价和操作费用具有十分重要的意义。 在不同温度的流体间传递热能的装置称为热交换器，即简称换热器，是将热流体的部分热量传递给冷流体的设备。 换热器的类型按传热方式的不同可分为：混合式、蓄热式和间壁式。其中间壁式换热器应用最广泛。 1.2列管式换热器 因设计需要,下面简单介绍下列管式换热器 列管式换热器又称管壳式换热器，在化工生产中被广泛应用。它的结构简单、坚固、制造较容易，处理能力大，适应性能，操作弹性较大，尤其在高温、高压和大型装置中使用更为普遍。 1.2.1 固定管板式 固定管板式即两端管板和壳体连结成一体，因此它具有结构简单造价低廉的优点。但是由于壳程不易检修和清洗，因此壳方流体应是较为洁净且不易结垢的物料。当两流体的温度差较大时，应考虑热补偿。有具有补偿圈（或称膨胀节）的固定板式换热器，即在外壳的适当部位焊上一个补偿圈，当外壳和管束的热膨胀程度不同时，补偿圈发生弹性形变，以适应外壳和管束的不同的热膨胀程度。这种热补偿方法简便，但不宜用于两流体温度差太大和壳方流体压强过高的场合。见图1.1 [2]。 1-挡板 2-补偿圈 3-放气嘴 图1.1.固定管板式换热器的示意图 1.2.2 浮头式 这种换热器有一段管板不与壳体相连，可沿轴向自由伸缩。这种结构不但可完全消除热应力，而且在清洗和检修时，整个管束可以从壳体中抽出。因此，尽管其架构较复杂，造价较高，但应用仍较普遍。见图1.2[2]。 图1.2.浮头式换热器示意图 1.2.3U形管式 每根管子都弯成U形，两端固定在同一个管板上，因此，每根管子皆可自由伸缩，从而解决热补偿问题。这种结构较简单，质量轻，适用于高温高压条件。其缺点是管内不易清洗，并且因为管子要有一定的弯曲半径，其管板利用率较低。见图1.2[1]。 图1.3.U形管式换热器示意图 1.3设计方案的拟定 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的固定管板式换热器；再根据冷热流体的性质，判断其是否容易结垢，来选择管程走什么，壳程走什么。本设计中选择使循环工业硬水走管程，煤油走壳程。从资料中查得冷热流体的物性数据，如比热容，密度，粘度，导热系数等。计算出总传热系数，再计算传热面积。根据管径，管内流速确定传热管数，算出传热管程，传热管总根数等。然后校正传热温差及壳程数，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；接着再对换热器的热量，官称对流传热系数，传热系数，传热面积进行核算，再算出面积裕度，最后，对流体的流动阻力进行计算。 1.4工艺流程简图（见附图） 第二章 工艺计算和主体设备设计 2.1 初选换热器类型 两流体的温度变化情况如下： （1）煤油：入口温度130℃，出口温度50℃；