多壳程列管式换热器的设计方案.docx

多壳程列管式换热器的设 计方案 一、符号说明： 二、1.1 物理量（英文字母） C 定压比热容，KJ/(kg.°C ) n 管数 p Q 热容量流率比 N 程数 m d 管径,m P 压强, Pa D 换热器壳径,m q 热通量,W/m2 f 摩擦系数 Q 传热速率或热负荷,W F 系数 r 汽化热或冷凝热 KJ/kg g 重力加速度, m/s2 R 热阻，m2 .o C/W B 挡板间距 S 传热面积，m2 K 总传热系数,W/(m2 .o C) T 流体温度， o C I 长度,m t 流体温度，o C L 长度,m v 流速 m/s 1.2 物理量（希腊字母） α对流传热系数,W/(m2 .o C) μ 黏度，Pa.s λ 导热系数,W/(m2 .o C) 密度,kg/m3 ε 传热系数 ψ校正系数 二、设计目的 通过课程设计进一步巩固本课程所学的容，培养学生运用所学理论知识进行化工单元过程设计的初步能力，使所学知识系统化。通过本次设计，应了解设计的容、方法及步骤， 使学生有调研技术资料，自行确定设计方案，进行设计计算， 并绘制设备条件图、编写设计说明书的能力。 三、参数与条件设置： 已知参数： （1 ） 热 流 体 （ 柴 油 ）： T =180℃ ， T =130℃ ， （ 1 2 W =36000kg/h； h （2）冷流体（油品）：t =60℃，t =110℃，压力 0.4MPa； 1 2 设计条件： （1） 壳程数：2； （2） 压力降△p10~100kPa（液体）；1~10kPa（气体 ）； 雷 诺 数 Re5000~20000 （ 液 体 ）； 10000~100000（气体）； 流 动 空 间 管 材 尺 寸 ： Φ19mm×2mm 、Φ25mm×2mm、Φ25mm×2.5mm； 管流速，自选； 传热管排列方式：正三角形排列、正方形排列、正方形错列； （6） 传热面积裕量 S：10~25%； （7） 传热管长 L，3、4.5、6、9、12m； （8）折流挡板切口高度与直径之比： 0.20、0.30； （9）管壁外污垢热阻，自选， R = 5.1590 ×10-4 ， si R =3.4394×10-4m2 .°C/W； so 四、设计计算 确定设计方案 选择换热器的类型： 两流体温度的变化情况，热流体进口温度为 180℃ ， 出口温度 130 ℃ 。冷流体（原油）进口温度为 60 ℃ ， 出口温度 110℃ 。该换热器用有油品进行冷却，部用油品（煤油、汽油、石脑油），冬季操作温度会降低，考虑到这一因素，估计该换热器的管壁温与壳体壁温相差较大，因此确定 用浮头式列管式换热器。 确定物性数据 可取流体进口温度的平均值。 管程柴油的定性温度 T= 壳程油品的定性温度 t = 180 ?130 =155°C 2 110 ? 60 =85 °C 2 由于浮头式换热器拆卸比较简单，应使冷却油柴油走壳程， 原油走管程。 柴油在 155℃ 时的物性数据如下： 密度 ρ = 715kg/m3 0 定压比热容 C =2.48KJ/(kg.°C ) p0 导热系数 λ =0.113W/(m2 .o C) 0 粘度 μ =0.00064Pa.s o 原油在 85℃ 时的物性数据如下： 密度 ρi= 815kg/m3 定压比热容 C = 2.22KJ/(kg.°C ) pi 导热系数 λ =0.128W/(m2 .o C) i 粘度 μ =0.003Pa.s i T =180℃, T =130℃,t =60℃, t =110℃ 1 2 1 2 计算总传热系数： 热流量： Q ? W c ?t = 36000 ? 2.48 ? (180 ?130) ? 4.464 ?106kJ / h ? 1240(kw) o o ph o 平均传热温差： ?t ?t ? ?t 因为 1 ?t 2 ? 1 ? 2 ， ?t ? 1 m 2 2 ? 50?C 冷却油用量： 0Qiw ? c ?t 0 Q i pi i ? 4.464?106 ? 40216(kg / h) 2.22 ? (110 ? 60) 总传热系数： 管程传热系数 Re ? d u ? i ?i i i ? 0.02 ? 0.5? 815 0.003 ? 2717 i? ? 0.023? ? i d u ( i i ? i )0.8 ( c ? p i )0.4 i ? 0.023? d ? ? i i i 0.128 2.22 ? 0.003 (2717)0.8 ( )0.4 0.020 0.128  ? 25.22 壳程传热系数 假设壳程的传热系 αo= 290W/(m2 .o C) 污垢热阻 R = 5.1590 ×10-4