化工原理设计(半成品.doc

化工原理课程设计设计题目：用水冷却煤油产品的列管式换热器的设计设计者：班级 姓名 （学号） （学号）指导教师：陆爱霞设计成绩：进度 说明书 图纸 总分 日 期： 目录课程设计任务书题目: 用水冷却煤油产品的列管式换热器的设计设计条件:1.处理能力 1.188105吨/年煤油2.设备型式 列管式换热器3.操作条件a.煤油：入口温度120，出口温度40b.冷却介质：自来水，入口温度1015，出口温度3035c.允许压强降：不大于1.5105Pad.每年按330天计，每天24小时连续运行设计内容：1.设计方案简介：对确定的工艺流程及换热器型式进行简要论述。2.根据设计条件选择合适的换热器型号，并核算换热面积、压力降是否满足要求，并设计管道与壳体的连接，管板与壳体的连接、折流板等。3.绘制列管式换热器的装配图。4.编写课程设计说明书。煤油的性质纯品为无色透明液体，含有杂质时呈淡黄色。略具臭味。沸程180310（不是绝对的，在生产时常需根据具体情况变动），凝固点: -47(-40for JET A) 。平均分子量在200250之间。密度大于0.84g/cm3。闪点40以上。运动粘度40为1.02.0mm2/s。不溶于水，易溶于醇和其他有机溶剂。易挥发。易燃。挥发后与空气混合形成爆炸性的混合气。爆炸极限2-3% 。燃烧完全，亮度足，火焰稳定，不冒黑烟，不结灯花，无明显异味，对环境污染小。用途主要用于点灯照明和各种喷灯、汽灯、气化灶和煤油炉的燃料；也可用作机械零部件的洗涤剂，橡胶和制药工业的溶剂，有机化工的裂解原料；玻璃陶瓷工业、铝板辗轧、金属工件表面化学热处理等工艺用油；有的煤油还用来制作温度计。根据用途可分为动力煤油、照明煤油等。煤油被用做煤油灯的燃料以及被用做清洁剂。在煤油灯中它稳定地燃烧，但是散发油腻的黑烟。用作清洁剂它可以去除金属表面附着非常强烈的油腻和污物。一些模型飞机使用煤油作为燃料或者使用掺有煤油的燃料。过去在冷的时候柴油里会掺入至25%的煤油来降低柴油的粘度个方法。现代煤油机有煤油的柴油。作为清洁剂出售的煤油非常纯，不含重分子，因此擦拭后不应该留下痕迹。比起汽油的危险性要低。空煤油有其它物质的煤油，它是火箭的燃料煤油还可以保存各种金属而防止其与空气接触 。煤油的用处很多，所以在生产过程中采用的冷凝装置也是有很多选择的。为了节约成本等因素，才用列管式换热器进行冷凝。列管式换热器：固定管板式换热器这类换热器的结构比较简单、紧凑、造价便宜，但管外不能机械清洗。此种换热器管束连接在管板上，管板分别焊在外壳两端，并在其上连接有顶盖，顶盖和壳体装有流体进出口接管。通常在管外装置一系列垂直于管束的挡板。同时管子和管板与外壳的连接都是刚性的，而管内管外是两种不同温度的流体。因此，当管壁与壳壁温差较大时，由于两者的热膨胀不同，产生了很大的温差应力，以至管子扭弯或使管子从管板上松脱，甚至毁坏换热器。 为了克服温差应力必须有温差补偿装置，一般在管壁与壳壁温度相差50以上时，为安全起见，换热器应有温差补偿装置。但补偿装置（膨胀节）只能用在壳壁与管壁温差低于6070和壳程流体压强不高的情况。一般壳程压强超过0.6Mpa时由于补偿圈过厚，难以伸缩，失去温差补偿的作用，就应考虑其他结构。 浮头式换热器换热器的一块管板用法兰相连接，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。其缺点为结构复杂，造价高。填料函式换热器这类换热器管束一端可以自由膨胀浮头式简单，造价也比浮头式低。但壳程内介质有外漏的可能，壳程中不应处理易挥发、易燃、易爆和有毒的介质。U型管式换热器U管子都弯成U形，两端固定在同一块管板上，每根管子皆可自由伸缩，从而解决热补偿问题。管程至少为两程，管束可以抽出清洗，管子可以自由膨胀。其缺点是管子内壁清洗困难，管子更换困难，管板上排列的管子少。优点是结构简单，质量轻，适用于高温高压条件。设计方案的选定：按照设计任务书的要求，热流体煤油进口温度为120度，出口温度为度40，热流体是水，入口温度10，出口温度30，煤油的温度变化为80比较大。基于这些要求，应选择U型管式换热器，是由于它具有管束可以自由伸缩，从而解决了补偿问题而且管板上排列的管子少。优点是结构简单，质量轻，适用于高温高压条件等条件。流体路径的选自由于煤油的粘度大，并且U型管不易清洗的缺点，所以选择用壳程。因此冷却水选用走管程，按照一般的情况，选用规格为25*2.5mm的碳钢管，管内流速取u=0.5m/s。列管式换热器设计的主要内容列管式换热器的设计和分析包括热力设计、流体设计、结构设计、以及强度设计。其中以热力设计最为重要。不仅在设计一台新的换热器时需要进行热力设计，而且对于已生产出来的，甚至已投入使用的换热器在检验它是否满足使用时，均需要进行这方面的工作。热力设计是指根据使用单位提出的基本要求，合理的选择运行参数，并根据传热学的知识进行传热计算。列管式换热器设计计算（一）确定设计方案1择换热器的类型：U型管式换热器2流动空间和流速的确定：选用规格为25*2.5mm的碳钢管，管