[工学]化工原理课程设计——换热器的设计.doc

中南大学 《化工原理》课程设计说明书 题目： 煤油冷却器的设计 学院： 化学化工学院 班级： 化工0802 学号： 1505080802 姓名： ****** 指导教师： 邱运仁 时间： 2010年9月 目录 §一.任务书……………………………………………………………………………………………………-2- 1.1.题目 1.2.任务及操作条件 1.3.列管式换热器的选择与核算 §二.概 述…………………………………………………………………………………………………..-3- 2.1.换热器概述 2.2.固定管板式换热器 2.3.设计背景及设计要求 §三.热量设计…………………………………………………………………………………………………-5- 3.1.初选换热器的类型 3.2.管程安排（流动空间的选择）及流速确定 3.3.确定物性数据 3.4.计算总传热系数 3.5.计算传热面积 §四. 机械结构设计…………………………………………………………………………………………..-9- 4.1.管径和管内流速 4.2.管程数和传热管数 4.3.平均传热温差校正及壳程数 4.4.壳程内径及换热管选型汇总 4.4.折流板 4.6.接管 4.7.壁厚的确定、封头 4.8.管板 4.9.换热管 4.10.分程隔板 4.11拉杆 4.12.换热管与管板的连接 4.13.防冲板或导流筒的选择、鞍式支座的示意图(BI型) 4.14.膨胀节的设定讨论 §五. 换热器核算………………………………………………………………………………………….…-21- 5.1.热量核算 5.2.压力降核算 §六.管束振动……………………………………………………………………………………..…………-25- 6.1.换热器的振动 6.2.流体诱发换热器管束振动机理 6.3.换热器管束振动的计算 6.4.振动的防止与有效利用 §七. 设计结果表汇…………………………………………………………………………………….……-28- §八.参考文献…………………………………………………………………………………………….…..-29- §附：化工原理课程设计之心得体会………………………………………………………………………-30- §一.化工原理课程设计任务书 1.1.题目Q=ms1cp1(T1-T2)=40000x2.2x(160-60)=8800kJ/h=2444.4kw 3.4.3.平均传热温差 计算两流体的平均传热温差 暂时按单壳程、多管程计算。 逆流时，我们有 煤油：160℃→60℃ 水： 30℃←17℃ 从而， 而此时，我们有： 式中： ——热流体（煤油）的进出口温度，℃； ——冷流体（自来水）的进出口温度，℃； =0.961 ψ0.9符合要求 则平均传热推动力：△tm=△tm,逆×ψ=0.961x78.6=75.5℃ 3.4.4.冷却水用量 由以上的计算结果以及已知条件，很容易算得： Qc==8800000/[4.185x(30-17) ]=161750㎏/h 3.1.初选换热器的类型 两流体的温度变化情况如下： （1）煤油：入口温度160℃，出口温度60℃； （2）冷却介质：自来水，入口温度17℃，出口温度30℃； 该换热器用循环冷却自来水进行冷却，冬季操作时，其进口温度会降低，考略到这一因素，估计所需换热器的管壁温度和壳体温度之差较大，需考虑热膨胀的影响，故从安全方便考虑可以采用带有膨胀节的管板式换热器 3.3.确定物性数据 定性温度：对于一般气体和水等低黏度流体，其定性温度可取流体进出口温度的平均值。 壳程流体（煤油）的定性温度为：T= (160+60)/2=110℃ 管程流体（水）的定性温度为：t=（30+17）/2=23.5℃ 在定性温度下，分别查取管程和壳程流体(冷却水和煤油)的物性参数，见下表： 密度/（㎏/m3） 比热容/（kJ/kg?℃） 粘度/（Pa?s） 导热系数/（W/m?℃） 煤油 825 2.2 7.15×10-4 0.14 水 997.3 4.185 9.25×10-4 0.606 3.2.管程安排(流动空间的选择)及流速确定 已知两流体允许压强降分别不大于0.1MPa,40kPa；两流体分别为煤油和水。与煤油相比，水的对流传热系数一般较大。由于循环冷却水较易结垢，若其流速太低，将会加快污垢增长速度，使换热器的热流量下降，考虑