柴油原油换热器设计说明书

柴油原油换热器设计说明书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：吴世杰指导教师：佟白一．设计说明书································································3二．设计条件及主要物性的确 3性温度的确 32．流体有关物 3三.确定设计方 41．选择换热器的类 4．流程安 4 41.传热器的热负 42.平均传热温 43.传热面积估 4 51.管径和管内流 52.管程数和传热管 53.平均传热温差校正和壳程 54.传热管排列和分程方 55.壳程内 66.折流 7.其他附 6接 六．换热器核 71.热流量核 7(1)壳程表面传热系 7(2)管程表面传热系 7(3)污垢热阻和管壁热 8(4)传热系数 8(5)传热面积裕 82.壁温核 93.换热器内流体的流动阻 9(1)管程流动阻 9(2)壳程流动阻 七．换热器主要工艺结构尺寸和计算结果八．设备参考数计 2.接管法 3.设备法 4.封头管 5.设备法兰垫片(橡胶石棉板) 6.管法兰用垫 7.管 8.支垫(鞍式支座) 9.设备参数总 九．设计总 十.主要符号说明 十一.参考文 一、设计说明书1.设计任务书和设计条件二、设计条件及主要物性参数设计条件任务书可得设计条件如下表：柴油(管原油(管体积流量 kg/h)3400044000进口温度(℃)(℃)设计压力(Mpa)操作压力(Mpa)类型注：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。确定主要物性数据根据《流体力学(上)》P177，公式(4-109)，热流量为Q=WC(T－T)×=44000××(148－42)×ccpc12管程柴油的定性温度为T=151℃壳程原油的定性温度为t==90℃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+(yy)/(tt)(tt)),可得壳程和管程流体的有关bababavgb粘粘度μi 定压比热容cpi[kJ/(kg℃)]密度ρi 5导热系数物性λi管径和管内流速粘粘度μo 定压比热容cpo[kJ/(kg℃)]密度ρo 导热系数物性柴油λo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。四、估算传热面积热流量平均传热温差m22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‘=250i热面积为im温度校正系数为壳式换热器中常用的流速范围的数据，可设空气流速u＝1m/s，用u计算传热膜ii系数，然后进行校核。管程数和传热管数确定单程传热管数n=Vi=34000/(7153600)=42(根)s0.7850.02214ii按单程管计算，所需的传热管长度为mis按单管程设计，传热管过长，宜采用多管程结构。现取传热管长l=7m，则该换热器管程数为p传热管总根数N=42×4=168(根)。平均传热温差校正及壳程数平均传热温差校正系数21P16，公式3-13，=R2+11PR=1.22+1tR12P(1+RR2+1)1.21平均传热差校正为tmtm由于平均传热温差校正系数大于，同时壳程流体流量较大，故取单壳程合适。∈传热管的排列和分程方法采用组合排列法，即每程内均按旋转45°正四边形排列，其优点为管板强度高，流体走短路的机会少，且管外流体扰动较大，因而对流传热系数较高，相同的壳程内可排列更多的管子。查《化工单元过程及设备课程设计》P50，表3-7管t＝==32mm。隔板中心到离其最近一排管中心距离S=t/2+6=32/2+6=22mm取各程相邻管的管心距为44mm。壳体内径采用多管程结构，取管板利用率η=，由《化工单元过程及设备课程设计》P51，公式3-20，得壳体内径为iDn/n=×32×168/0.7=520mm,i圆整后取D=600mm。i折流板采用弓形折流板，取弓形折流板圆缺高度为壳体内径的25%，则切去的圆缺高mhmmmmB180折流板圆缺面水平装配。其他附件接管(1)壳程流体进出口接管流速u1=s,D=4v=444000/(3600815)=(m)u1圆整后取管内直径为200mm.(2)管程流体进出口接管取接管内液体流速u2=1m/s,六．换热器核算热量核算对于圆缺形折流板，可采用克恩公式。由《化工单元过程及设备课程设计》h=0.36oRe0.55Pr1/3(o)0.odμew粘度校正为(μo)0.14=μw②当量直径，管子为四边形角形排列时，依《化工单元过程及设备课程设4(t2一d2)edo③壳程流通截面积，由《化工单元过程及设备课程设计》P54，公式3-25，得S=BD(1－do)=××(1－0.025)＝m2ot0.032④壳程冷却水的流速及其雷诺数分别为ooμ6.6510一3o⑤普朗特准数(<传热传质过程设备设计>P26，公式1-43)ooh360.12815560.551141.05o0.027P得h=hidi①管程流通截面积S=i•=0.7850.022i4i422Vu＝iVu＝ii3i③普兰特准数iii0.02soii1＝1＋R＋bdo＋Rdo＋doKhso入dsidhdomiii22.520＋25o传热面积裕度tiiimiiim23661该换热器的实际传热面积SpS=爪dlN=××7×168=m2poT该换热器的面积裕度为S9i壁温核算因管壁很薄，且管壁热阻很小，故管壁温度可按《化工单元过程及设备课程高，降低了壳体和传热管壁温之差。但在操作早期，污垢热阻较小，壳体和传热管间壁温差可能较大。计算中，应按最不利的操作条件考虑。因此，取两侧污垢壁温。于是按式3-42有式中，冷流体的平均温度t和热流体的平均温度T分别按《化工单元过程及mmmmcohi传热管平均壁温壳体壁温，可近似取为壳程流体的平均温度，即T=90℃壳体壁温和传热管壁温之差为△t=－90=℃该温差不大，不需要建立温度补偿装置。换热器内流体的流动阻力(压降)eii0.022r22i12tsp＝8740Pa<9800Pa(符合设计要求)spoBoOIBD2o12＝(36989+18107)××1＝七.换热器主要结构尺寸和计算结果表参数物物性设备结构参数操作温度，℃定性温度，℃kg/m3kj/普朗特数式管数目，根管程数主要计算结果裕度34000浮头式4684400070/1105壳程数管子排列折流板数mm材质11正方形旋碳钢八、设备参数计算1.壳体壁厚由Po＝MPa，Di＝600mm，对壳体与管板采用单面焊，焊接接头系数0＝,腐o2.接管法兰平焊法兰平焊法兰DD1211850栓数直量径8M16dSH1048焊缝KH56重量(kg)Dg0D28bdf33.设备法兰DgdHdH090平焊法兰DD1847700D20f5bd重量(kg)栓数直量径20M36焊缝KH10114.封头管箱封头：以外径为公称直径的椭圆形封头21公称直径Dg5.设备法兰垫片(橡胶石棉板)6.管法兰用垫片法兰公称压≤介质温度密封面型式光滑式垫片名称耐油橡胶石棉垫片材料耐油橡胶石棉板7.管板8.支垫(鞍式支座)公公称直0每个支座允许重量(kg)mBb1K1420Llb重(kg)称前瑞管箱法兰RF接管L=160折流板杆法兰片Φ642/Φ600S3法兰DN600X8L=140600X5L=6000支座500-SLNQ-001-3HG20592GB8163-87LNQ-001-2LNQ-001-2GB/T6170LNQ-001-3JB/T4701-000JB/T4746-002GB/T14976JB/T4712-材料组合件Q235-BQ235-BQ235-AQ235-BQ235-B0II石棉橡胶板Q235-BQ235-BQ235-B0Cr18Ni9Q235-A/Q235-B量122148141112123456789(kg)法兰法兰片耳螺母M20螺栓M20x150-AJB/4701-00SYJ11-65LNQ-001-3LNQ-001-2GB/T6170JB/T4707Q235-B橡胶板Q235-B级1221九、设计总结两周的化工原理课程设计即将结束，我们小组设计的是柴油原油换热器，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这虽然刚开始会感到无从下手，很多所学的知识也有些生疏。但通过佟白老师的细心讲解，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