123课程设计-换3热器(参考).doc

PAGE  化工原理课程设计 煤油冷却器的设计 设计者单位：西安工业大学北方信息工程学院 设计者年级：2011级 设计者专业：高分子材料与工程 设计者姓名与学号：武勇强 指导教师：任文轩 完成日期：2014年1月5日 目录 $1 任务书 ……………………………………………………… 1.1 生产任务 1.2 设备形式 1.3 操作条件 1.4 换热器的选择与主要核算内容 $2 概述 ………………………………………………………… $3 传热计算………………………………………………………… 3.1 确定物性数据 3.2 换热器类型初选 3.3 流动空间的选择 3.4 流体流速的确定 3.5 计算总传热系数 3.6 计算总传热面积 $4 机械结构设计………………………………………………………… 4.1 换热管（管径、管程、换热管数、分程、换热管排列方式、流体在换热管的流速等） 4.2 壳程内径和壳程数 4.4 管板 4.4 折流挡板 $5 换热器的核算………………………………………………………… 5.1 传热核算 5.2 流动阻力核算 $6设计结果汇总表……………………………………………… $7参考文献………………………………………………………… §1 换热设计任务书 1.1 生产任务 将上游的煤油粗提物进行降温操作。 处理能力：9万吨/年煤油 设备形式：列管式换热器 1.2 操作条件 1、煤油：入口温度140℃，出口温度40℃ 2、冷却介质：自来水，入口温度30℃，出口温度40℃（可自选） 3、允许压强降：不大于100kPa 4、煤油定性温度下的物性数据：密度825kg/m3，黏度7.15×10-4Pa.s，比热容2.22kJ/(kg.℃)，导热系数0.14W/(m.℃) 5、每年按300天计，每天24小时连续运行 1.3 列管式换热器的设计任务 1、完成该换热器的工艺设计，包括辅助设备及进出口接管的计算和选型。 2、画出主要设备和辅助设备的工艺条件图。 3、写出该换热器的设计说明书，包括设计结果汇总和对自己设计的评价。 §2 概述 在不同温度的流体间传递热能的装置称为热交换器，简称为换热器。在换热器中至少要有两种温度不同的流体，一种流体温度较高，放出热量；另一种流体则温度较低，吸收热量。35％～40％。随??我国工业的不断发展，对能源利用、开发和节约的要求不断提高，因而对换热器的要求也日益加强。换热器的设计、制造、结构改进及传热机理的研究十分活跃，一些新型高效换热器相继问世。 §3 传热计算 3.1 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= =90℃ 管程流体（水）的定性温度为：t=（30+40）∕2=35℃ 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/（㎏?m-3）比热容/（kJ?kg-1?K-1）粘度/（Pa?s）导热系数/（W?m-1?K-1）煤油8252.227.15×10-40.14水995.74.198.0070.6176 3.2 初选换热器的类型 固定管板，该换热器用循环冷却水冷却，循环冷却水的压力为0.4MPa,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，加之其冷、热两流体的温度、压力不高，温差不大，因此初步确定选用带膨胀节的固定管板式换热器。 3.3 流动空间的选择 由于循环冷却水较易结垢以及油品的黏度较大，为便于水垢清洗、减少流动阻力，应使循环冷却水走管程，油品走壳程。 3.4 流体流速的选择 选用φ25×2.5mm的碳钢管，管内流速取sm/.50ui。 3.5 计算总传热系数 3.5.1.煤油的流量 qm =（9×1000×1000）／（300×24×3600）=4.17kg/s 3.5.2.热负荷 热量衡算方程 3.4.3.平均传热温差 计算两流体的平均传热温差 TC 平均传热温差 \f C \l 2  R= 由图可查得：=0.93﹥0.8（要求0.8)，所以，修正后的传热温度差为： = =38.567=39℃ 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： qm，c==kg/h 3.4.5.总传热系数K 总传热系数的经验值见下表，有关手册中也列有其他情况下的总传热系数经验值，可供设计时参考。选择时，除要考虑流体的物性和操作条件外，还应考虑换热器的类型。 总传热系数的经验选择 管程壳程总传热系数/[W/（m3·℃）水（流速为0.9～1.5m/s） 水 冷水 冷水 冷水 盐水 有机溶剂 轻有机物μ＜0.5mPa·s 中有