化工课程设计--煤油冷却器的设计.doc

天 津 农 学 院化工原理课程设计任务书设计题目：煤油冷却器的设计系 别：食品科学系专 业：食品科学与工程学生姓名: 夏雪学 号: 1009014206指导教师: 王步江起迄日期: 2012年5月28日2012年6月12日化工原理课程设计任务书1课程设计的内容和要求（包括原始数据、技术要求、工作要求等）：（一）、设计题目煤油冷却器的设计（二）设计任务及操作条件（1）处理能力 14206 t/a 煤油（2）设备形式 列管式换热器（3）操作条件 1、煤油：入口温度146，出口温度:342、冷却介质：循环水，入口温度30，出口温度40。3、允许压降：不大于105 Pa4、煤油定性温度下的物性数据 c=825kg/m3c=7.1510-4Pa.SCpc=2.22KJ/(Kg)c=0.14W(m)4、每年按330 天计，每天24 小时连续运行5、建厂地址：天津地区（三）设计项目（1）设计方案简介：选择适宜的列管式换热器并进行核算，绘制设备条件图（1号）一份，编制一份设计说明书（打印稿），其主要内容包括：1、前言2、生产条件的确定3、换热器的设计计算4、设计结果列表5、设计结果的讨论与说明6、注明参考和使用的设计资料7、结束语（2）蒸发器的工艺计算：化工原理课程设计任务书2对课程设计成果的要求包括图表、实物等硬件要求：试设计一台适宜的列管式换热器完成该生产任务。设计计算列管式换热器的热负荷、传热面积、换热管、壳体、管板、封头、隔板及接管等。编写课程设计说明书。3主要参考文献：柴诚敬. 化工原理课程设计.天津大学出版社.柴诚敬. 化工原理.高等教育出版社.4课程设计工作进度计划：序号起 迄 日 期工 作 内 容15.28-5.30熟悉该设计的基本流程及查阅相关资料25.31-6.3进行有关计算并核对结果36.4-6.12整理数据及结果主指导教师日期： 年 月 日天津农学院课程设计说明书 设计名称 冷却器的设计 设计题目 煤油冷却器的设计 设计时间 2012年5月28日 系 别 食品科学系 专 业 食品科学与工程 班 级 食科2班 姓 名 夏雪 指导教师 王步江 2012 年 5 月 28 日化工原理课程设计说明书 目 录 1设计方案（5）2生产条件的确定（5）3. 换热器的设计计算（5）4换热器的主要结构尺寸和计算结果 （11）一设计方案选择适宜的列管式换热器并进行核算，绘制设备条件图（1号）一份，编制一份设计说明书（打印稿），其主要内容包括：1、生产条件的确定2、换热器的设计计算3、设计结果列表4、结束语二生产条件的确定 设计一列管式煤油换热器，完成年冷却 14206 t/a煤油的任务，具体要求如下：煤油进口温度146，出口温度34；冷流体进口温度30，出口温度40；每年按330天计，24小时/天连续进行。三换热器的设计计算（一）确定设计方案1.选择换热器类型:两流体温度变化情况：热流体进口温度146，出口温度34；冷流体进口温度30，出口温度40。由于该换热器的管壁温度和壳体温度有较大温差，故选用浮头式换热器。2.流动空间及流速的确定:实际生产中，冷却水一般为循环水，而循环水易结垢，为便于清洗，应采用冷却水走管程，煤油走壳程。选用252.5的碳钢管，管内流速设为ui=0.8m/s。（二）确定物性数据定性温度：可取流体进口温度的平均值。壳程煤油的定性温度：T= =90（）管程流体的定性温度： t=35()根据定性温度，分别插取壳程和管程流体的有关物性数据。煤油在90的有关物性数据如下：密度 0=825kg/m3定压比热容 Cpo=2.22kJ/(kg)导热系数 o=0.140W/(m)粘度 o=0.000715Pas冷却水在32.5的有关物性数据如下：密度 i=994.85kg/m3定压比热容 Cpi=4.174kJ/(kg)导热系数 i=0.622W/(m)粘度 i=0.000763Pas(三)计算总传热系数1.热流量：=14206 2.22 1000 330 24 （ 146-34 ） =4.428kJ/h=123.012kW2.平均传热温差：3冷却水用量：4总传热系数：（1)管程传热系数：（2)壳程传热系数：假设壳程的传热系数 污垢热阻 管壁的导热系数 (四)计算传热面积考虑15%的面积裕度，S=1.15S=1.1515.07=17.33（）（五）工艺结构尺寸1.管径和管内流速：选用252.5 传热管（碳钢），取管内流速2.管程数和传热管数:依据传热管内径和流速确定单程传热管数:按单程管计算，所需的传热管长度:按单程管设计，传热管过长，宜采用多管程结构。取传热管长=7m,则该换热器管程数为:传热管总根数：N=312=36（根）3平均传热温差校正及壳程数:平均传热温差校正系数按单壳程，双管程结构，温差校正系数查下图表，以1/R代替R，PR代替P查表得温差矫正系数为：=0.65平均传热温差4传热管排列和分程方法：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， 则： 横过管束中心线的管数：5壳体内径：采用多管程结构，取管板利用率 = 0.7，则壳体内径：圆整可取 D=240mm6.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：取折流板间：B = 0.3D ，则 B=0.3240=72mm折流板数： 折流板圆缺水平装配。7接管：壳程流体进出口接管：取接管内循环油品流速为u = 1.5m / s ，则接管内径为取标准管径为60mm。管程流体进出口接管：取接管内循环水流速为u = 3.0m/s ，则接管内径为取标准管径为40mm。(六)换热器核算1热量核算：（1)壳程对流传热系数：对圆缺形折流板，可采取克恩公式：当量直径，由正三角形排列得：壳程流通截面积：壳程流体流速及其雷诺数分别为：普兰特准数：粘度校正：即：（2)管程对流传热系数：管程流通截面积：管程流体流速及其雷诺数分别为：普兰特准数：即：（3)传热系数K：（4)传热面积S：该换热器的实际传热面积：该换热器的面积裕度：传热面积裕度合适，该换热器能够完成生产任务。2换热器内流体的流动阻力：（1）管程流动阻力：由Re = 2685.97，传热管相对粗糙度0.005，查莫狄图得，流速，所以管程流动阻力在允许范围之内。（2）壳程阻力：流体流经管束的阻力：流体流过折流板缺口的阻力：总阻力：壳程流动阻力也比较合适。四换热器的主要结构尺寸和计算结果见下表 工艺参数名称管程壳程物料名称循环水煤油操作压力：MPa0.403操作温度：30-40146-34流量：kg/h1060914206流体密度：kg/994.85825定压比热容：kJ/(kg)4.1742.22导热系数：W/(m)0.6220.140粘度：Pas0.0007630.000715总传热系数:621.9193.29对流传热系数