柴油冷却器设计说明书

1、柴油冷却器设计说明书学院：机电工程学院班级：过控112姓名：高金欣学号：2011112053日期 ： 目录一设计任务书2二物性参数的确定 2 三. 确定设计方案21 选择换热器的类型22 流程安排2四 估算传热面积21. 传热器的热负荷32. 平均传热温差33. 传热面积估算3五 工艺结构尺寸31. 管径和管内流速32. 管程数和传热管数33. 平均传热温差校正和壳程数44. 传热管排列和分程方法45. 壳程内径46. 折流板47. 其他附件58. 接管5六换热器核算5 1.传热能力核算 （1）管程传热膜系数5 （2）污垢热阻和管壁热阻6 （3）壳程对流传热膜系数6 （4）总传热系数k6 （5

2、）传热面积裕度72.换热器内流体的流动阻力7 （1）管程流动阻力7 （2）壳程流动阻力8七换热器主要工艺结构尺寸和计算结果表8八设备参考数计算9 1.壳体壁厚92.接管法兰93.设备法兰94.封头管箱95.设备法兰用垫片106.管法兰密封用垫片107.管板108.支座109.设备参数总表11九. 参考文献11十学习体会与收获12一、设计任务书1.设计任务书和设计条件柴油36000kg/h由180被冷却到130与油品换热，以回收其热能，油品进出口温度为60和110。两侧污垢热阻为0.0002 m2/w ，初设k=270 w/ m2 。 二、物性参数的确立柴油 ：进口温度th1：180 出口温度t

3、h2：130定性温度：tm柴=油品： 进口温度tc1：60 出口温度tc2：110定性温度：tm油 =密度粘度比热导热系数油品柴油8607155.20.642.22.482.20.133三、设计方案的确立1选择换热器的类型由于tm柴tm油=15585=7050 ，所以选用浮头式换热器为宜。2流程安排 由于油品粘度大，为了减小损失和充分利用柴油的热量，采用柴油走管程，油品走壳程。四、估算传热面积1换热器的热负荷q =whcp.h(th1-th2)=360002.48103(180-130)/3600 =1.24106 w 2.平均传热温差先按逆流180130 1106070 70 3.传热面积估

4、算 k =270w/ m2 s估= 因为tm柴tm油=15585=7050，所以需要考虑热补偿。s实=1.265.6=78.72 m2五工艺结构尺寸 1.管径和管内流速选用252.5mm的传热管(碳钢管)，设管内流速ui1m/s。 2.管程数和传热管数依据传热管内径和流速确定单程管传热管数(根)按单管程计算，所需的传热管长度为m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= 6 m ，则该换热器管程数为np=l / l=18.6/6=3.14（管程）传热管总根数 n = 454= 180 （根）。3.平均传热温差校正及壳程数平均传热温差校正系数r1p0.42 温度校正系数为 =

5、0.92平均传热差校正为tm=tm =0.9270=64.4 由于平均传热温差校正系数大于0.8，同时壳程流体流量较大，故取单壳程合适。4.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。取管间距：t 1.25d=1.25x25=32 mm 。隔板中心到离其最近一排管中心距离s=t/2+6=32/2+6=22 mm取各程相邻管的管心距为44mm。 【1】5.壳体内径 采用多管程结构，取管板利用率=0.7，得壳体内径为 di =1.05t=1.0532=538

6、mm , 圆整可取di =600mm。6.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=0.25600=150 mm ，故可取h=150 mm。取折流板间距b=0.4di，则b=0.4600=240 mm。取板间距h150mm，则：折流板数 nb=1=124 块折流板圆缺面水平装配。7.其他附件选取拉杆直径为12mm，拉杆数量为4根，壳程入口应设置防冲挡板。8接管（1）壳程流体进出口接管 取接管内液体流速u1=1.6m/s, =102mm圆整后取管内直径为100mm.(2) 管程流体进出口接管 取接管内液体流速u2=1.6m/s,圆整后取管内直径为100m

7、m六换热器核算1.传热能力核算 （1）管程传热膜系数4.08.0prre23.0iidla= 【2】其中：管程流体流通面积si =0.01413 m2管程空气的流速及其雷诺数分别为ui =0.989m/sre22097普兰特准数pr =11.9因此，管程空气的传热膜系数a i为a i = ii0.023220970.811.90.4=960.9w/(m2)(2) 污垢热阻和管壁热阻污垢热阻rdi=rdo=0.0002 m2/w碳钢导热系数50w/m(3) 壳程对流体传热膜系数对于圆缺形折流板，可采用克恩公式。其中： 【2】 黏度校正为=1.05 当量直径为 壳程流通截面积为 壳程流体流速及其雷

8、诺数分别为 reo1857.6 普朗特准数pr =96.1 因此，壳程水的传热膜系数为=479.2 w/(m2)（4）总传热系数k0.0002=0.003841解得：260.3 w/ (m2)(5)传热面积裕度qisitm得：siqi/(tm)73.9 m2该换热器的实际传热面积spsp=3.140.056108=84.8 m2该换热器的面积裕度为=14.7%2.换热器内流体的流动阻力（1）管程流动阻力 取ns=1 np=4 fs=1.5 由=22097,传热管相对粗糙度，查图得，流速ui=0.989m/s, ,所以 ， 总阻力=（4196+1049）141.5=pa管程流体阻力在允许范围之内

9、。（2）壳程流动阻力 正方形错列 f=0.5 ，fs 对液体可取为1.15；ns=1 nb=24 0=0.416m/s 0=51857.6-0.228=0.8987 故p1=0.50.898715.24(24+1)0.4162860/2=12739.8pa 流体经过折流板缺口的阻力损失： p2=nb(3.5-2b/d)2/2 b=0.24 d=0.60 p2=24(3.5-20.24/0.6)0.4162860/2=4822pa 总阻力损失： p总=12739.8+4822=17561.8pa 壳程流动阻力在允许范围内 。七换热器主要工艺结构尺寸和计算结果表参数管程壳程流量，kg/h36000

10、40581.8物性操作温度，180/13060/110定性温度，15585流体密度，kg/m3715860定压比热容，kj/(kg.k)2.482.2黏度，pa.s传热系数，w/（m2）0.1330.119普朗特数11.996.1设备结构参数形式浮头式台数1壳体内径，mm600壳程数1管径，mm管心距，mm32管长，mm6000管子排列正方形旋转45管数目，根180折流板数24传热面积，84.8折流板间距，mm240管程数4材质碳钢主要计算结果管程壳程流速，m/s0.9890.416表面传热系数，w/（m2）960.9479.2污垢热阻，m2/w0.00020.0002阻力降，pa热负荷，kw

11、1240传热温差，64.4传热系数，w/（m2）260.3裕度14.7八、设备参考数计算1.壳体壁厚 由po1.6 mpa， di600mm，对壳体与管板采用单面焊，焊接接头系数0.9,腐蚀裕度c=1mm， t=112mpa +c+1=5.8mm圆整后取8mm 2. 接管法兰【3】dg管子平焊法兰螺栓焊缝dhsdd1d2fbd重量（kg）数量直径kh1001084215180158326184.88m16563.设备法兰 【3】dg管子平焊法兰螺栓焊缝dhsdd1d2fbd重量（kg）数量直径kh60063098407707205504180.320m3610114.封头管箱【3】封头：以外径

12、为公称直径的椭圆形封头公称直径dg曲面高度h1直边高度h2内表面积f容积v（m3）600150400.4640.396 5.设备法兰垫片（橡胶石棉板）公称直径dg垫片内径d公称压力f(m2)垫片外径d60061516655 6.管法兰用垫片法兰公称压力mpa介质温度密封面型式垫片名称材料油品1.6200光滑式耐油橡胶石棉垫片耐油橡胶石棉板 7. 管板管板厚度35mm，长度300mm，材料为16mnr。 8. 支垫（鞍式支座）公称直径dg每个支座允许负荷tb1lblk1bm重量（kg）60036.81805501202604209022026.39.设备参数总表序号图号标准名称数量材料单重（kg

13、）总量（kg）1lnq-001-3前瑞管箱1组合件84.52hg20592法兰pl100-1.0 rf2q235-b2.625.243gb8163-87接管108x5 l=1602q235-b4lnq-001-2折流板 29q235-a7.5217.55筒体dn127x4.51q235-b2786lnq-001-2拉杆4q235-b4.216.87gb/t6170螺母m1684级0.040.328lnq-001-3法兰120ii879垫片642/600 s=34石棉橡胶板0.310jb/t4701-2000法兰-fm600-1.01q235-b40.811筒体dn600x8 l=1401q23

14、5-b16.812jb/t 4746-2002封头eha 600x51q235-b1713gb/t14976换热管25x2.5，l=60001560cr18ni93.4530.414jb/t4712-92支座 500-s2q235-a/q235-b26.315jb/4701-2000法兰-fm500-1.01q235-b29.516syj11-65垫片2橡胶板0.150.317lnq-001-3防松吊耳2q235-b0.080.1618lnq-001-2管板116mnr6519gb/t6170螺母 m201286级0.0648.220jb/t4707螺栓m20x150-a626.8级0.332

15、0.4621syj11-65垫片1橡胶板0.3九、 参考文献【1】杨长龙，化工原理课程设计 哈尔滨工程大学出版社，2010【2】 夏清，陈常贵，化工原理上，天津大学出版社，2010【3】材料与零部件（上）. 上海人民出版社. 1973.8十、学习体会与收获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冷却器，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,使我对换热器有了进一步的了解,对传热的具体过程有了深刻的认识.尤其是从最初的无从下手