煤油冷却器设计方案

1 煤油冷却器设计方案 述 换热器的概念：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。随着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。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。 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。 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。 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。 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。 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 第 2 章 设计方案 艺流程草图 由于循环冷却水易结垢，为便于水垢的清洗，选择循环水做管程流体，煤油做壳程流体。管程与壳程流体的进出方向为上图所示，并选择逆流传热。图中水由泵 1经过管程沿所示方向流动，煤油由泵 1 经过壳程沿所示方向流动。 冷却循环水与煤油在设计的换热器中进行热交换，煤油由初温 100降温至， 40冷却循环水由初温升 30温至 50。 计标准 第 3 章 设计计算 定设计方案 择换热器的类型 两流体温度变化情况：热流体进口温度 C140 ,出口温度 C40 ；冷流体 (循环水 )进口温度 C30 ，出口温度 C40 。该换热器用循环冷却水冷却，冬季操作时a d b c 泵 2 泵 1 3 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，因此初步确定选用带膨胀节的固定管板式换热器。 动空间的确定 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 碳钢管， 设 管内 流速 定物性数据 定性温度：可取流体进口温度的平均值。 壳程油的定性温度为 : )(902 40140 管程流体的定性温度为 : )(352 4030 根据定性温度，分别查取壳程和管程流体的有关物性数据。 管程流体的定性温度为 t=（ 30+40） /2=35（） 算总传热系数 流量 )( 9/1 3 2 8 6 7 0401 4 8 5 均传热温差 )(393040401 4 0040()401 4 0( 4 却水用量 q 6 6 3 2 8 6 7 0 传热系数 K 管程传热系数 1 3 6 7 00 0 0 7 2 9 i / 壳程传热系数 假设壳程的传热系数 )/(300 20 污垢热阻 )(108 9 8 4 )(106 9 9 4 管壁的导热系数 )/( 1)/(44 计算传热面积 热损失忽略 321h 0140( )(3 5 考虑 0015 的面积和裕度： )( 。 艺结构尺寸 径结构尺寸 选用 传热管（碳钢），取管内流速为 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 根）(943600( 6 6 4422按单程管计算，所需的传热管长度为 )9 600 53 4 5 . 0s 按单管程设计，传热管过长，宜采用多管程机构。现取传热管长 ,则该换热器管程为 : 管程）(25 传热管总根数 N= （根）1 2 02602N 均传热温差校正系数及壳程数 平均传热温差校正系数 103040 401 4 01221 0 30401112 tT t 平均传热温差 6 )( 热管排列和方程方法 采用组合排列法，即每程内均按正三角形排列，隔板两侧采用正方形排列。取管心距025.1 ,则： 横过管束中心线的管数 根）( nn c 体内径 采用多管程结构，取管板利用率 ，则壳体内径为 : ）（ 9 . 圆整后取 ）450 流板 采用弓形折流板，取弓形折流板圆缺高度为壳体内的 0025 ；则切去的圆缺高度为 )( ,故可取 )(110 取折流板间距 则 )(1 3 54 5 03.0 ,可取 B 为 150流板数 )(39115060001 块 折流板圆整面水平装配。 7 第四章热量核算 量核算 壳程对流传热系数对圆缺形折流板；采用克思公式 ( 当量直径，由正三角形排列得 )(0 2 2 (4)42 3(4 220202e 壳程流体截面积 8 )(014 7 ( 200 壳程流体流速及其雷诺数分别为 )/(8253600(5985000 3 1 3 80 0 0 7 1 25020. 0 0 7 000 1)( )/(4 8 2 5 3(0 2 4 管程对流传热系数 d 管程流通截面积 )(2 mS i 管程流体流速 )/(9943600/(33665 i 1 41 7 60 00 7 2 9 07 2 )/( 传热系数 )/( 传热面积 )(3 该换热器的面积裕度为 000000 9100 p 传热面积 裕度 合适，该换热器能够完成生产任务。 热器内流体的流动阻力 管程流动阻力 2程流动阻力表 10 ( 21 上式中： 1P 直管中因摩擦阻力引起的压力降， 2p 回弯管中因摩擦阻力引起的压力降， 由经验公式222 估算； 结垢校正系数，无因次， 的换热器取 串联的壳程数，取 1； 管程数，取 2； 221 222 由2097,传热管相对粗糙度 d， 查图得 o/流速 3/9 9 4,/4 9 7.0 所以 i 7 42 5 1 0 3 82 5 1 432 222 11 管程流动阻力在允许范围之内。 （ 2） 壳程阻力 10 ， 流体流经管束的阻力： 21 21 , 7 9 0 5 35 13 39 141.0 1 6 8 62 0 21 流体流过折流板缺口的阻力： 2 22 oB 总阻力 换热器主要结构尺寸和计算结果。 参数 管程 壳程 物 性 操作温度， 40/30 140/40 定性温度， 35 90 流体密度， kg/94 825 定压比热容 ) 度， 热系数， W/（ ） 朗特准数 12 设计总结 两周的化工原理课程设计即将结束，我们小组设计的是煤油冷却器，虽然时间不长，但我们却从中学到了很多知识。加深和巩固了上学期所学的化工原理知识。 虽然刚开始会感到无从下手，很多所学的知识也有些生疏。但通过老师的细心讲解，我们大家共同合作，一起讨论研究，通过一周的翻阅资料 ,查找公式 ,设计计算 ,使我对换热器有了进一步的了解 ,对传热的具体过程有了深刻的认识 另外 ,我对于换热器的用途也有了更多的认识 .。最后我们顺利的完成了整个设计。 在老师的细心讲解和指导下独立完成了本次课程设计，通过这次的锻炼 ,为我今后的学习工作做了良好的开端 构参数 形式 固定管板式 台数 1 壳体内径， 程数 1 管径， 管心距， 2 管长， 000 管子排列 正三角形排列 管数目，根 120 折流板数 39 传热面积， 2m 流板间距， 35 管程数 2 材质 碳钢 主要计算结果 管程 壳程 流速， m/s 面传热系数， W/（ ） 2731 480 阻力降， 热系数， W/（ ） 度 13 影响也会终生难忘的 . 通过这初次的课程设计使我们深刻的了解了化工原理这门课的主要内容以及对将来工作的深远影响。 在此，感谢学院为我们提供了一个锻炼自我，学习与历练的机会，感谢老师耐心，认真的辅导，使我们的设计得以顺利完成。 参考文献 【 1】杨长龙，化工原理课程设计 哈尔滨工程大学出版社， 2010 【 2】 夏清，陈常贵，化工原理上，天津大学出版社， 2010 【 3】材料与零部件（上） . 上海人民出版社 . 4】张正端 邵洪福换热器及其计算基础知识 化学工业出版社 【 5】化工原理课程设计 天津科技技术出版社 1 【 6】化工设备设计 清华大学出版社 2 【 7】化工原理天津大学化工原理教研室编；天津大学出版（ 1999） 【 8】换热器秦叔经、叶文邦等 ，化学工业出版社（ 2003） 【 9】化工原理（第三版）上、下册谭天恩、窦梅、周明华等 ，化学工业出版社（ 2006） 【 10】化工过程及设备设计华南工学院化工原理教研室（