化工原理课程设计 列管式换热器的工艺设计

1、成绩 .华北科技学院课 程 设 计 报 告题 目 列管式换热器的工艺设计 课 程 名 称 化工原理课程设计 专 业 化学工程与工艺 班 级 学 生 姓 名 学 号 设 计 地 点 指 导 教 师 设计起止时间：2011 年5月2日至2011年 5月13日 课程设计任务书设计题目：列管式换热器的工艺设计和选用物料密 度Kg/m3粘 度Pa.s比热容kJ/(kg. )导热系数W/(m. )原油815310-32.20.128柴油7150.6410-32.480.133设计题目4、炼油厂用原油将柴油从175冷却至130，柴油流量为12500 kg/h；原油初温为70，经换热后升温到110。换热器的热

2、损失可忽略。60kPa。管、壳程阻力压降均不大于30kPa。污垢热阻均取0.0003./W一、确定设计方案1、选择换热器类型俩流体温度变化情况：柴油进口温度175，出口温度110。原油进口温度70，出口温度110 从两流体的温度来看，估计换热器的管壁温度和壳体壁温之差不会很大，因此初步确定选用固定管板式换热器。 2、流程安排该任务的热流体为柴油，冷流体为原油，由于原油的黏度大，因此使原油走壳程，柴油走管程。二、工艺结构设计（一）估算传热面积1.换热器的热流量（忽略热损失）2.冷却剂原油用量（忽略热损失）2.平均传热温差3.估K值4.由K值估算传热面积=（二）工艺结构尺寸1.管径、管长、管数管径

3、选择 选用传热管（碳钢）估算管内流速 取管内流速计算管数 计算管长 确定管程 按单管程设计，传热管稍长，宜采用多管程结构。现取传热管长=2.5m，则该传唤器管程数为：，则传热管总根数N=464=184（根）2.管子的排列方法采用组合排列法，即每程内按正三角形排列，隔板两侧采用矩形排列，管子和管板采用焊接结构计算管心距 隔板中心到离其最近一排管中心距离S=t/2+6=24/2+6=18mm各程相邻管心距为36mm各程各有传热管46根3.壳体内径的计算 采用多管程结构，取管板利用率=0.7计算 圆整 4.折流板圆缺高度的计算 折流板间距 折流板数量 5.计算壳程流通面积及流速计算流通面积 计算壳程

4、流体流速 6.计算实际传热面积7.传热温差报正系数的确定查表：8.管程与壳程传热系数的确定壳程表面传热系数 当量直径，由正方形排列得：壳程流通截面积：壳程流体流速：雷诺数：普兰特准数：粘度校正管程表面传热系数管程流体流速：雷诺数：普兰特准数：9.传热系数的确定的查取管外侧污垢热阻 =1.7197管内侧污垢热阻 管壁热阻 碳钢在该条件下的热导率为45，则的计算的确定10、传热面积11、附件拉杆数量本换热器壳体内径为325mm，故其拉杆直径为，拉杆数量不得少于4个。壳程流体接管直径：取接管内液体流速为，则接管内径为管程流体接管直径：取接管内液体流速为，则接管内径为12、换热器流体流动阻力管程流体阻

5、力由，传热管对粗糙度，查莫狄图得 每程直管压降 每程回弯压降 总压降壳程流体阻力管速压降 折流板缺口压降总压降（五）结果概要换热器主要结构尺寸和计算结果见下表：参数管程壳程流率(kg/h)12708.46820000进口温度/20140出口温度/40110压力/Mpa0.40.3物性参数定性温度/30125密度/（kg/m3）995.781.09547103定压比热容/kJ/（kg）4.17901.77029粘度/（mPas）0.797325.6898110-1热导率（W/m） 0.615641.3494510-1普朗特数5.417.46设备结构参数形式浮头式壳程数1壳体内径/mm325台数1

6、管径/mm管心距mm31.25管长/mm2000管子排列正方形管数/根64折流板数/个6传热面积/m210.05折流板间距mm300管程数4材质碳钢圆缺高度/mm81.25拉杆直径及数量接管/mm5060主要计算结果管程壳程流速/（m/s）0.7050.26表面传热系数/W/（m2）3466.6684.495污垢热阻/（m2/W）3.439410-41.719710-4管壁热阻/（m2/W）阻力/ kPa8.450.94热流量/KW295.0483温度校正系数0.92传热温差/87.32总传热系数ko/W/（m2）402.31（六）总结1、结果 估算管内流速 ，在0.53范围内，符合要求。由计

7、算得管长，取单程管长，符合要求。换热器的长度与壳体直径之比，在610之间，符合要求。 壳程流体流速 ，在0.21.5范围内，符合要求。 传热温差校正系数，符合要求。 ，在1.151.25范围内，符合要求。 ，在1.151.25范围内，符合要求。 管程流体阻力，符合要求。壳程流体阻力，符合要求。（七）参考文献【1】化工原理课程设计 贾绍义 柴诚敬 主编 天津大学出版社 【2】化工原理（上） 夏青 陈常贵 主编 天津大学出版社【3】化工原理课程设计指导 任晓光 主编 化学工艺出版社【4】化工设备机械基础 董大勤 主编 化学工艺出版社（八）附录ChemCAD运行结果 TABULATED ANALYS

8、IS -Overall Data: Area Total m2 10.05 % Excess 83.74 Area Required m2 5.16 U Calc. W/m2-K 590.49 Area Effective m2 9.48 U Service W/m2-K 321.37 Area Per Shell m2 9.48 Heat Duty MJ/h 1.03E+003 Weight LMTD C 94.91 LMTD CORR Factor 0.9888 CORR LMTD C 93.85Shellside Data: Crossflow Vel. m/sec 9.2E-002 E

9、ndZone Vel. 8.0E-002 Window Vel. 1.6E-001 Film Coef. W/m2-K 2158.05 Reynolds No. 2669 Allow Press. Drop MPa 0.03 Calc. Press. Drop MPa -0.01 Inlet Nozzle Size m 0.15 Press. Drop/In Nozzle MPa 0.00 Outlet Nozzle Size m 0.15 Press. Drop/Out Nozzle MPa 0.00 Mean Temperature C 30.00 Rho V2 IN kg/m-sec2

10、35.16 Press. Drop (Dirty) MPa -0.01Stream Analysis: SA Factors: A 7.74 B 70.23 C 16.27 E 5.76 F 0.00 Ideal Cross Vel. m/sec 0.13 Ideal Window Vel. m/sec 0.19Tubeside Data: Film Coef. W/m2-K 1603.99 Reynolds No. 38686 Allow Press. Drop MPa 0.03 Calc. Press. Drop MPa 0.01 Inlet Nozzle Size m 0.15 Pres

11、s. Drop/In Nozzle MPa 0.00 Outlet Nozzle Size m 0.15 Press. Drop/Out Nozzle MPa 0.00 Interm. Nozzle Size m 0.00 Mean Temperature C 125.00 Velocity m/sec 1.01 Mean Metal Temperature C 67.47Clearance Data: Baffle m 0.0032 Outer Tube Limit m 0.2900 Tube Hole m 0.0008 Outer Tube Clear. m 0.0350 Bundle T

12、op Space m 0.0000 Pass Part Clear. m 0.0000 Bundle Btm Space m 0.0000Baffle Parameters: Number of Baffles 5 Baffle Type Single Segmental Inlet Space m 0.342 Center Space m 0.300 Outlet Space m 0.342 Baffle Cut percent 25.000 Baffle Overlap m 0.050 Baffle Cut Direction Horizontal Baffle Cut Basis Dia

13、meter Number of Int. Baffles 0 Baffle Thickness m 0.003 Shell: Shell O.D. m 0.35 Orientation H Shell I.D. m 0.33 Shell in Series 1 Bonnet I.D. m 0.33 Shell in Parallel 1 Type AEW Max. Heat Flux Btu/ft2-hr 0.00 Imping. Plate Impingement Plate Sealing Strip 5Tubes: Number 64 Tube Type Bare Length m 2.

14、00 Free Int. Fl Area m2 0.00 Tube O.D. m 0.025 Fin Efficiency 0.000Tube I.D. m 0.020 Tube Pattern SQUAR Tube Wall Thk. m 0.003 Tube Pitch m 0.032 No. Tube Pass 4 Inner Roughness m 0.Resistances: Shellside Film m2-K/W 0.00046 Shellside Fouling m2-K/W 0.00018 Tube Wall m2-K/W 0.00005 Tubeside Fouling

15、m2-K/W 0.00018 Tubeside Film m2-K/W 0.00062 Reference Factor (Total outside area/inside area based on tube ID) 1.250Pressure Drop Distribution: Tube Side Shell Side Inlet Nozzle MPa 0.0000 Inlet Nozzle MPa 0.0000 Tube Entrance MPa 0.0008 Impingement MPa 0.0000 Tube MPa 0.0065 Bundle MPa 0.0002 Tube Exit MPa 0.0022 Ou