化工原理课程设计方案煤油冷却器设计方案

1、第7页 共7页化工原理课程设计方案煤油冷却器设计方案化工原理课程设计 煤油冷却器的设计 设计者: _ 班 级: _ 学 号: _ 指导教师: _ 设计成绩: _ 2022 目录 设计任务 3 换热器简介 3 确定设计方案 4 选择换热管的类型 4 流动空间及流速确实定 4 工艺计算及主体设备设计 4 一、定性温度 5 二、计算热负荷: 5 三、估算传热面积A估: 6 四、试选型号: 6 五、校核总传热系数: 6 设计结果概要 8 综述： 9 附图 9 设计任务 设计一台煤油冷却器，完成以下工艺要求： v 处理才能： 6104吨/年 v 煤油：入口温度120 ，出口温度40 v 冷却介质：循环水

2、，入口温度30 ，出口温度40 v 每年按330天计，每天24小时连续运行 换热器简介 换热器是化工、石油、食品及其他许多工业部门的通用设备，在消费中占有重要地位。由于消费规模、物料的性质、传热的要求等各不一样，故换热器的类型也是多种多样。 工业上最常见的换热器是间壁式换热器。根据构造特点，间壁式换热器可以分为管壳式换热器和紧凑式换热器。 管壳式换热器包括了广泛使用的列管式换热器以及夹套式、套管式、蛇管式等类型的换热器。其中，列管式换热器被作为一种传统的标准换热设备，在许多工业部门被大量采用。列管式换热器的特点是构造结实，能承受高温高压，换热外表清洗方便，制造工艺成熟，选材范围广泛，适应性强及

3、处理才能大等。这使得它在各种换热设备的竞相开展中得以继续存在下来。 使用最为广泛的列管式换热器把管子按一定方式固定在管板上，而管板那么安装在壳体内。因此，这种换热器也称为管壳式换热器。常见的列管换热器主要有固定管板式、带膨胀节的固定管板式、浮头式和U形管式等几种类型。 列管式换热器又称管壳式换热器，在化工消费中被广泛使用。它的构造简单、巩固、制造较容易，处理才能大，适应性能，操作弹性较大，尤其在高压、高温和大型装置中使用更为普遍。 换热器选择原那么：通常需要在理解各种换热器的构造、特点与用处的根底上，根据消费工艺要求，通过计算，选用适当的换热器。 完善的换热器在选型设计时应满足以下各项根本要求

4、： 1合理地实现规定的工艺条件 2平安可靠 3有利于安装、操作与维修 4经济合理 确定设计方案 选择换热管的类型 两流体温度的变化情况：热流体进口温度120 出口温度40；冷流体进口温度30，出口温度为40，该换热器用循环冷却水冷却，冬季操作时，其进口温度会降低，考虑到这一因素，估计该换热器的管壁温度和壳体温度之差较大，因此初步确定选用列管式换热器。 流动空间及流速确实定 由于循环冷却水较易结垢，假设其流速太低，将会加快污垢增长速度，使换热器的热流量下降，所以从总体考虑，应使循环水走管程，煤油走壳程。 选用25mm2.5mm的碳钢管，管内循环水流速取1m/s。 工艺计算及主体设备设计 组分物性

5、参数 煤油、水在定性温度下的物理特性 参 数 项 目 温度0C 密度 g/cm3 黏度 (10-4Pas) 比热容 执导率 入口 出口 煤油 120 40 825 7.15 2.22 0.14 冷却水 30 40 993.9 7.225 4.17 0.626 一、定性温度 ， 按单管程,多壳程计算,有:。 温度差较正系数 查上图得温度较正系数，故: 二、计算热负荷: 由此可得： 三、估算传热面积A估: 据书表47数据初选传热系数 ，那么传热面积 四、试选型号: 为防止冷却水结垢，需要进步冷却水的流速，故应让水走管程，煤油走壳程。 取管内水的流速，传热管为的碳钢制管，其内径d1=0.02m，d2

6、=0.025m。 估算单程管子根数为：。根据传热面积A估估算管子长度。 假设用4管程，那么每根管程长选用L=6m。，根据以上数据初选浮头式列管换热器型号为:AES-500-1.6-53.7-6/25-4 I 。 其中管总数116根，每管程的管数为n=116/4=29根 ;管中心距t1.25d232mm，故取t=32mm ；正方形错列，壳体内径为DN500mm，取折流挡板间距h=250mm，传热面积A选53.7m2。 五、校核总传热系数: 管程对流传热系数 管内冷却水流速: 壳程对流传热系数: 壳程最大流通面积: 煤油流量: 正方形排列的当量直 雷诺数： 普朗特数： 由此可得传热系数为： 总传热

7、系数： 取污垢热阻。碳钢的执导率，那么： 传热面积： ，与原估计值根本相符。 ，即传热面积有19.9%的裕量。 计算说明所先换热器规格可用。 设计结果概要 此次根据设计任务的要求选用的是AES5001.653.76/254 I较高级冷拔换热管，其详细参数见下表： 公称直径DN/mm 管 根数 管程流通面积/m2 管长L/m 传热面积A/m2 中心排管数 管程数 500 116 0.0053 6 53.7 9 4 AES5001.653.76/254 I列管换热器工艺参数 设计结果一览表： 工程 计算结果 管程 壳程 物料组分 冷却水 煤油 质量流量q(kg/s) 8.95 2.1 流速U(m/

8、s) 0.989 0.093 雷诺数Re 27207.4 2897.3 普朗特数Pr 4.82 11.34 污垢热阻Rd(m2k/W) 0.000344 0.0000172 传热系数(W/m2k) 4767 336 总传热系数K 255.8 W/m2k 传热面积A 44.8 m2 裕度 19.9% 由上表数据可知，本设计中选用的AES5001.653.76/254 I换热器可到达工艺标准要求。 综述： 在工程应用中,qv由消费任务决定,u由经济权衡决定。对本次课设任务而言，要想增大传热系数，在详细操作时，可通过减少金属壁、污垢及金属侧流体等热阻中较大者的热阻来。当金属壁很薄，其热导率较大，且壁面无污垢时，那么减小两侧流体的对流热阻就成为强化传热的主要方面。假设两侧液体的对流传热系数相差较大时，增大小者对进步K值、增强传热最有效。本次设计任务可通过适当增大冷却水的流速，或者在管内插入旋流元件或者增大传热面的外表积来强化传热效果。 课程设计不仅仅考察我们对换热器传热过程根本计算的掌握情况，同时要求我们对整个传热流程有一个系统性的认识，是对我们课堂知识的一个扩展和深化，将传热的原理，换热器的工作原理和