原油预热器设计

PAGEXXXXXXX学院课程设计课程名：化工原理课程设计题：石油预热器设计专业：化学工艺学生姓：xxxx班级：xxxxxxxx学号：xxxxxxxx指导教师姓：xxxx设计完成时：2014年12月12日第PAGEII页本科生课程设计化工原理课程设计任务书一、设计题目：石油预热器设计二、设计条件：1、处理能力：馏分Ⅱ46000kg/h；石油56000kg/h；2、设备型式：标准列管换热器；3、操作条件：1)原料油：入口温度70℃，出口温度110℃；馏分Ⅱ：入口温度175℃；2)允许压强降：管、壳程压强降小于30kPa；4、物性参数：物性参数表流体t，℃ρ，kg/m3μ，mPa·s石油平均温度8156.65馏分Ⅱ平均温度7150.64流体Cp，kJ/（kg·℃）λ，W/（m·℃）r，kJ/kg石油2.20.128－馏分Ⅱ2.480.133－三、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、参考文献[1]申迎华，郭晓刚．化工原理课程设计［Ｍ］．北京：化学工业出版社，2009：[2]柴城敬．化工原理课程设计指导［Ｍ］．天津：天津大学出版社，1999：[3]林大钧，于传浩，杨静．化工制图［Ｍ］．北京：高等教育出版社，2007：[4]中国石化集团．化工工艺设计手册［Ｍ］．北京：化学工业出版社，2009：七、设计人：学号：xxxxxxxxxxx 姓名：xxxxx八、设计进程：指导教师布置实践题目0.5天设计方案确定0.5天工艺计算2.0天绘图0.5天编写实践说明书1.0天答辩0.5天化学工程教研室2014年12月10日第3页本科生课程设计目录28425化工原理课程设计任务书 I29822TOC\o"1-4"\u1概述 2229832估算传热面积 3161632.1热流量 3114762.2平均传热温差 3128322.3传热面积 3203选定换热器的型号 4250563.1换热器初步确定 4271223.2确定管数和管长 4225423.3折流板 537573.4其他附件 5276873.5接管 58073.5.1壳程流体进出口接管 5219013.5.2管程流体进出口接管 5263903.6数据核算 5275144阻力损失的计算 7311714.1管程 7269424.2壳程 7178515传热计算 94255.1管程给热系数 989955.2壳程给热系数 988535.3传热系数 934705.4所需传热面积 945855.5换热器裕度 929050设计结果汇总 106028设计评述 11

TOC\o"1-4"\u1概述完善的换热器在设计或选型时应满足以下条件：1合理地实现所规定的工艺条件2安全可靠3有利安装、操作与维修4经济合理设计或选型时，如果几种换热器都能完成生产任务的需要，这一指标尤为重要。列管式换热器是目前化工生产上应用最广的一种换热器。换热器的一块管板用法兰与外壳相连接，另一块管板不与外壳连接，以使管子受热或冷却时可以自由伸缩，但在这块管板上连接一个顶盖，称之为“浮头”，所以这种换热器叫做浮头式换热器。其优点是：管束可以拉出，以便清洗；管束的膨胀不变壳体约束，因而当两种换热器介质的温差大时，不会因管束与壳体的热膨胀量的不同而产生温差应力。其缺点是结构复杂，造价高（比固定管板高20%），在运行中浮头处发生泄漏，不易检查处理。浮头式换热器适用于壳体和管束温差较大或壳程介质易结垢的条件。本设计就是2估算传热面积2.1热流量2.2平均传热温差查表得2.3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。有机溶剂和轻油间进行换热时的K大致为初步设定设则估算的传热面积

3选定换热器的型号3.1换热器初步确定由于两流体之间温差较大同时为了便于清洗壳程污垢，对于油品换热器，以采用浮头式列管换热器为宜。柴油温度高，走管程可减少热损失，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。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。3.2确定管数和管长在决定管数和管长时，首先要确定管内的流速ui。柴油黏度小于1mPa·s为低黏油，查表得管内流速范围为0.8～1.8m·s-1。因管长可能较大（管程数较多），取ui=1m·s-1。设所需单程管数为n，的管内径为0.02m，根据管内体积流量解得 按单程管计算，所需的传热管长度为若选用4.5m长的管，6管程，则一台换热器的总管数为根。查附录十九得相近浮头式换热器的主要参数见表2-1表3-1初选浮头式换热器的主要参数项目数据项目数据壳径D(DN)管程数管数中心排管数管程流通面积900mm6426160.0223管尺寸管长l管排列方式管心距传热面积4.5正方形斜转45°t=32mm145㎡3.3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%，则切去的圆缺高度为H=0.25×900=225mm，故可取h=150mm。折流板间距一般在在0.2～1D之间。取折流板间距h＝300mm，则：折流板板数折流板圆缺面水平装配。3.4其他附件直径为12mm的拉杆6根。3.5接管3.5.1壳程流体进出口接管取接壳内液体流速圆整后取管3.5.2管程流体进出口接管取接管内液体流速圆整后取管内直径为3.6数据核算每程的管数，管程流通面积与查得的0.0233很好符合。传热面积比查得的145稍大，这是由于管长的一部分需用于在管板上固定管子。应以查得的A=145为准。中心排管数，查得=16似乎太小，暂按下式计算3.7管子在管板上的排列Ф=900mm44mm32mm图3Ф=900mm44mm32mm

4阻力损失的计算4.1管程流速雷诺数摩擦系数取钢管绝对粗糙度相对粗糙度根据查表得。管内阻力损失弯管阻力损失管程总损失4.2壳程取折流挡板间距0.3m计算截面积计算流速当量直径雷诺数 摩擦系数折流挡板数管束损失缺口损失壳程损失核算下来，管程及壳程的阻力损失都不超过30，适用。

5传热计算5.1管程给热系数5.2壳程给热系数现原油被加热,大于1,可取1.05.5.3传热系数 5.4所需传热面积5.5换热器裕度与换热器列出的面积A=145.5㎡,有16.91%的裕度,从阻力损失和传热核算看,所选的换热器适用.设计结果汇总名称管程壳程换热器型式浮头式列管换热器使用材料碳钢碳钢管子规格管数根426管长mm4500管间距mm32中心排管数nc25管子排列方式正方形斜转45°折流挡板型式弓形折流挡板间距mm300折流挡板切口高度25%壳体内径mm900程数61流通面积m20.02230.1传热面积m2145.5物料名称馏分Ⅱ石油操作温度℃（进/出）175/13270/110流量kg/h4600056000流速m/s0.8010.212热负荷kw1369流体流动形式逆流对流传热系数w/m2·k812.4332.1总传热系数w/m2·k186.8裕度16.91%压力降Pa224674464.0设计评述设备使用常规的换热管，采用大壳径标准规格列管换热器，换热效果好，对动力设备要求较低，而且采用浮头式设计，便于设备的清理和维护。有效降低了操作的成本。有利于工业化生产。

参考文献1]申迎华，郭晓刚．化工