重油冷却器设计.docx

重 油 冷 却 器 的 设 计 课 程 名 称 ： 课程设计题目： 系 部： 专 业： 学 生 姓 名： 班 级： 化工原理 重油冷却器的设计 学号： 指导教师姓名： 设计完成时间： 化工原理课程设计任务书 一、设计题目： 重油冷却器的设计 二、设计任务及操作条件 1、处理能力： 1.8×104t/a 重油 2、设备型式：标准列管式换热器 3、操作条件 釜残油：重油，入口温度 102℃，出口温度 40℃。 冷却介质：井水，入口温度 19℃，出口温度 30℃。 换热器管程和壳程压强降：不大于 100kPa。 重油在平均温度下的物性数据： ρ=986kg/m3 μ=2.9×10-3Pa.s cp=1.99kJ/(kg·℃) λ=0.136W/(m·℃) 每年按 330 天计，每天 24 小时连续运行。4、建厂地址：本溪地区 三、设计计算内容： 1、传热面积、换热管根数； 2、确定管束的排列方式、程数、折流板的规格和数量等； 3、壳体的内径； 4、冷、热流体进、出口管径； 5、核算总传热系数； 6、管壳程流体阻力校核。 四、设计成果： 设计说明书一份。 五、设计时间 一周。 六、设计进程： 指导教师布置实践题目设计方案确定 工艺计算绘图 编写实践说明书答辩 0.5 天 0.5 天 2.0 天 0.5 天 1.0 天 0.5 天 目录 化工原理课程设计任务书 I 概述 1 换热器的工艺计算 3 基础物性数据 3 换热器面积的估算 3 热负荷计算 3 平均传热温差及其校正 3 传热面积 4 换热器工艺尺寸的计算 4 壳程流通截面积、流速及雷诺数的计算 4 折流板的选择 5 接管 5 换热器核算 6 传热能力的核算 6 管程的对流传热系数 6 壳程的对流传热系数 6 污垢热阻和管壁热阻 6 总传热系数 7 传热面积核算 7 换热器流体阻力计算 7 管程流体阻力计算 7 壳程流体阻力计算 8 设计结果汇总 9 设计评述 10 参考文献 11 附录 12 1 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。 在化工、石油、动力、制冷、食品等行业中广泛使用各种换热器,它们也是这些行业的通用设备,并占有十分重要的地位。 随着换热器在工业生产中的地位和作用不同，换热器的类型也多种多样，不同类型的换热器也各有优缺点，性能各异。列管式换热器是最典型的管壳式换热器，它在工业上的应用有着悠久的历史，而且至今仍在所有换热器中占据主导地位。 列管式换热器有以下几种： 1、固定管板式 固定管板式换热器的两端管板和壳体制成一体，当两流体的温度差较大时， 在外壳的适当位置上焊上一个补偿圈，（或膨胀节）。当壳体和管束热膨胀不同时，补偿圈发生缓慢的弹性变形来补偿因温差应力引起的热膨胀。 1-折流挡板；2-管束；3-壳体；4-封头；5-接管；6-管板 图 1-1 固定管板式换热器 特点：结构简单，造价低廉，壳程清洗和检修困难，壳程必须是洁净不易结垢的物料。 2、U 形管式 U 形管式换热器每根管子均弯成 U 形，流体进、出口分别安装在同一端的两侧，封头内用隔板分成两室，每根管子可自由伸缩，来解决热补偿问题。 图 1-2 U 形管式换热器 特点：结构简单，质量轻，适用于高温和高压的场合。管程清洗困难，管程流体必须是洁净和不易结垢的物料。 3、浮头式 换热器两端的管板，一端不与壳体相连，该端称浮头。管子受热时，管束连同浮头可以沿轴向自由伸缩，完全消除了温差应力。 图 1-3 浮头式换热器 特点：结构复杂、造价高，便于清洗和检修，消除温差应力，应用普遍。 2 换热器的工艺计算 基础物性数据 定性温度：可取流体进口温度的平均值。壳程重油的定性温度 T ?（102 ? 40）/ 2 ? 71 ?C 管程井水的定性温度 T ?（19 ? 30）/ 2 ? 24.5 ?C 根据定性温度，分别查取管程和壳程流体的有关物性数据。 物性参数表 流体 t，℃ ρ ，kg/m3 μ ，mPa·s 重油 71 986 2.9 井水 24.3 994.3 0.890 流体 cp，kJ/（kg·℃） λ，W/（m·℃） 腐蚀性 重油 1.99 0.136 有 井水 4.174 0.618 － 换热器面积的估算 热负荷计算 重油的质量流量： m 0  ? 1.8?104 ?103 ? 2272kg / h 330 ? 24 热流量： Q ? m c (T 0 0 p 2 1 ? T ) ? 2272?1.99? (102 ? 40) ? 2.8?105 kJ/h ? 2.184?105 W 2 平均传热温差及其校正 T ? 102