柴油原油换热器设计说明书.docx

实用文档 化工原理课程设计 柴油换热器设计说明书 设计者：班级：过控 132 组长：吴世杰 成员：刘云杰 李亚芳 郑仕业 刁昌东 王宇 学生姓名： 日期 ：2015 年 9 月 4 日 指导教师：佟白 文案大全 齐齐哈尔大学化工原理课程设计——柴油换热器 齐齐哈尔大学 化工原理课程设计——柴油换热器 第 第 PAGE 10 页 共 17 页 目录 一．设计说明书 3 二．设计条件及主要物性的确定 3 定性温度的确定 3 流体有关物性 3 三. 确定设计方案 4 选择换热器的类型 4 流程安排 4 四．估算传热面积 4 传热器的热负荷 4 平均传热温差 4 传热面积估算 4 五．工程结构尺寸 5 管径和管内流速 5 管程数和传热管数 5 平均传热温差校正和壳程数 5 传热管排列和分程方法 5 壳程内径 6 折流板 6 其他附件 6 接管 6 六．换热器核算 7 热流量核算 7 壳程表面传热系数 7 管程表面传热系数 7 污垢热阻和管壁热阻 8 传热系数K 8 传热面积裕度 8 壁温核算 9 换热器内流体的流动阻力 9 管程流动阻力 9 壳程流动阻力 10 七．换热器主要工艺结构尺寸和计算结果表 11 八．设备参考数计算 12 壳体壁厚 12 接管法兰 12 设备法兰 12 封头管箱 12 设备法兰垫片（橡胶石棉板） 12 管法兰用垫片 13 7.管板 13 支垫（鞍式支座） 13 设备参数总表 13 九．设计总结 15 十.主要符号说明 16 十一.参考文献 17 一、设计说明书 1.设计任务书和设计条件 原油 44000kg/h 由 70°C 被加热到 110°C 与柴油换热，柴油流量 34000kg/h，柴油入口温度 175°C，出口温度 127。已知两则污垢热阻为 0.0002 ㎡·C/W,管程与壳程两则降压小于或等于 0.3at，热阻损失 5%，初设k=250w/ m2·°C。 二、设计条件及主要物性参数 设计条件 由设计任务书可得设计条件如下表： 参 参 类型 数 柴 油（管内） 体积流量 （标准kg/h） 34000 进口温度 （℃） 175 出口温度 （℃） 127 操作压力 （Mpa） 1.1 设计压力 （Mpa） 1.2 原油（管外） 44000 70 110 0.3 0.4 注：要求设计的冷却器在规定压力下操作安全，必须使设计压力比最大操作压力略大，本设计的设计压力比最大操作压力大 0.1MPa。 确定主要物性数据 定性温度的确定 根据《流体力学（上）》P177，公式（4-109），热流量为 Q = W C (T －T ) ×1.05 =44000×2.2×（148－42）×1.05 c c pc 1 2 管程柴油的定性温度为 175 ? 127 T ? 2 壳程原油的定性温度为 70 ? 110 =1.13×106kJ/h = 1.13×106 W ? 151 ℃ t ? ? 90 ℃ 2 流体有关物性数据 根据由上面两个定性温度数据，查阅参考书可得原油和柴油的物理性质。运用内插法（公 式为 y ? y b ( y a ? y ) /(t b a ? t ) ? ?t b  avg t ? b  ）,可得壳程和管程流体的有关物性数据。 原油在 90℃，1.2MPa 下的有关物性数据如下： 物性 物性 密度ρ i （kg/m3） 815 定压比热容c pi 原油 [kJ/(kg℃)] 2.2 粘度μ i （Pa·s） 6.65×10-3 导热系数λ i （W·m-1·℃-1） 0.128 柴油在 151℃的物性数据如下： 物性 物性 密度ρ o 定压比热容c po 粘度μ o 导热系数λ o 柴油 柴油 （kg/m3） 715 [kJ/(kg℃)] 2.48 （Pa·s） 0.64×10-3 （W·m-1·℃-1） 0.133 三、确定设计方案 选择换热器的类型 由于温差较大和要便于清洗壳程污垢，对于油品换热器，以采用Fe 系列的浮头式列管换热器为宜。 采用折流挡板，可使作为被冷却的原油易形成湍流，可以提高对流表面传热系数，提高传热效率。 流程安排 柴油温度高，走管程课减少热损失，原油黏度较大，走壳程在较低的Re 数时即可达到湍流，有利于提高其传热膜系数。 热流量 Q ? 1.13 ?106W 平均传热温差 (T ? t ) ? (T 四、估算传热面积 ? t ) (175 ? 110) ? (127 ? 70) ?t = 1 2 2 1 = (0℃,1atm)=61℃ m 2 2 传热面积 由于管程气体压力较高，故可选较大的总传热系数。初步设定设K ‘=250 W·m-2·℃-1。 i 根据《化工单元过程及设备课程设计