管式换热器(煤油冷却器)的设计文档.doc

课 程 设 计 课程名称 化工原理课程设计 题目名称 煤油冷却器的设计 专业班级 09级生物工程（2）班 学生姓名 学号 指导教师 孙兰萍 二O一一年十二月二十日 1 设计任务书 1.1 设计题目 煤油冷却器的设计 1.2 设计任务及操作条件 （1）处理能力: M104 t/Y煤油 （2）设备型式: 列管式换热器 （3）操作条件 ①煤油：入口温度140℃，出口温度40℃。 ②冷却介质：循环水，入口温度30℃，出口温度40℃。 ③允许压降：不大于105 Pa。 ④煤油定性温度下的物性数据： ； ； ＝2.22kJ/(kg.℃)； ＝0.14 W/(m.℃) ⑤每年按330天计，每天24小时连续运行。 建厂地址 天津地区 1.3 设计要求 试设计一台适宜的列管式换热器完成该生产任务。 1.4 工作计划 1、领取设计任务书，查阅相关资料（1天）； 2、确定设计方案，进行相关的设计计算（2天）； 3、校核验算，获取最终的设计结果（1天）； 4、编写课程设计说明书（论文），绘制草图等（1天）。 1.5 设计成果要求 1、通过查阅资料、设计计算等最终提供课程设计说明书（论文）电子稿及打印稿1份，并附简单的设备草图。 2、课程设计结束时，将按以下顺序装订的设计成果材料装订后交给指导教师： （1）封面（具体格式见附件1） （2）目录 （3）课程设计任务书 （4）课程设计说明书（论文）（具体格式见附件2） （5）参考文献 （6）课程设计图纸（程序） 1.6 几点说明 1、本设计任务适用班级：09生物工程（本）2班（其中：学号1-15号，M=15；学号16-30号，M=25；学号31-46号，M=40）； 2、课程设计说明书（论文）格式也可参阅《蚌埠学院本科生毕业设计（论文）成果撰写规范》中的相关内容。 指导教师： 教研室主任： 系主任： 2 确定设计方案 2.1 选择换热器的类型 两流体的温度变化情况：热流体即煤油的进口温度140℃，出口温度40℃；冷流体即循环水进口温度30℃，出口温度40℃。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，因此初步确定选用列管式换热器。 2.2 流动空间及流速的确定 在管内空间得到较高的流速并不困难，而流速高，悬浮物不易沉积，且管内空间也便于清洗。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，油品走壳程。选用 Ф25×2.5的碳钢管，管内流速取ui=1.5m/s。 3 确定物性数据 定性温度：对于一般气体和水等低粘度流体，其定性温度可取进出口温度平均值。 故壳程油的定性温度为 管程流体的定性温度为 根据定性温度，分别查取壳程和管程流体的有关物性数据。 油在90℃下的有关物性数据如下： 密度 粘度 定压比热容 导热系数 循环冷却水再35℃下的物性数据如下： 密度 定压比热容 导热系数 粘度 4 计算总传热系数 4.1 热流量 4.2 平均传热温差 先按纯逆流计算（一般逆流优于并流，在工程上若无特殊需要，均按逆流考虑） 4.3 冷却用水量 5 估算传热面积 由于壳程气体压力较高，故选取较大的K值。假设K估=315W/(m2.K)，则估算的传热面积为： 考虑到25%的面积裕度， 6 工艺结构尺寸 6.1 管径和管内流速 选用Φ25×2.5较高级冷拔传热管（碳钢），取管内流速。 我国国标换热器中常见的换热管规格有 以及 流速的选择应使流体处于稳定的湍流状态，即雷诺数大于10000。对于传热热阻较大的流体或易结垢的流体选取较大流速，以利于增加表面传热系数，降低结垢程度与速度。并要考虑合适的流速下，换热器有适当的管长和管程数。 6.2 管程数和传热管数 依据传热管内径和流速确定单程传热管数 按单程管计算，所需的传热管长度为 按单程管设计，传热管过长，宜采用多管程结构。根据本设计实际情况，采用非标准设计，现取传热管长l=7m，则该换热器的管程数为 传热管总根数