煤油冷却器设计

河西学院HexiUniversity题目:煤油冷却器的设计学院:化学化工学院专业:化学工程与工艺学号:姓名:朱振宇 指导教师:王兴鹏 设计任务书却器的设计及操作条件 生产能力(进料量)23000吨/年 时/年 ℃，出口温度40℃度20℃，出口温度40℃m明视图、剖面图、两个局部放大图 却器的设计了如何设计一台换热性能优良的管壳式换热器,涉及内容较多,包括初始条件确立、换热管尺寸、壳体类型、换热器的选型等信息来确定。通过换热器核算来校正换热器的尺寸、壳体类型等，分析了流体的流动和换热机理等。关键词：煤油冷却器、设计、管壳式、换热管、折流板在不同温度的流体间传递热能的装置称为热交换器，简称为换热器。在换热器中至少要有两种温度不同的流体，一种流体温度较高，放出热量；另一种流体则温度较低，吸收热量。换热器的类型多种多样，不同类型的换热器各有优缺点，性能各异。列管式换热器是最典型的换热器，它在工业上的应用有着悠久的历史，在所以的换热器中占着主导的地位。列管式换热器有以下几种：①固定管板式固定管板式换热器的两端和壳体连为一体，管子则固定在管板上，在外壳上焊有膨胀节，当两流体的温度差较大时，管体和管束热膨胀不同，补偿圈发生缓慢的弹性形变来来补偿因温差引起的热膨胀。特点：结构简单、在相同的壳体直径内，排管最多、比较紧凑；造价低廉、壳程清洗和检修困难(壳程宜用于不易结垢和清洗的流体)。适用：比较适合用于温差不大或温差较大但壳程压力不高的场合。②浮头换热器浮头式换热器的两端管板只有一端与壳体完全固定，另一端则可相对于壳体做某些移动，该端称之为浮头。此类换热器的管束膨胀不受壳体的约束，所以壳体与管束之间不会由于膨胀量的不同而产生热应力。特点：结构复杂、笨重，造价比较高，材料消耗量大，浮头的端盖在操作中无法检查，安装时要密封，管束和管壳的间隙较大。适用：管壳壁间温差较大，易于腐蚀和易于结垢的场合。③U型换热器U型管式换热器每根管子均弯成U型，流体进、出口分别安装在同一端的两侧，封头内用隔板分成两室，每根管子可自由伸缩，来解决热补偿问题。特点：结构简单、质量轻、管程清洗困难，管程流体必须是洁净和不易结垢的物料。适用：高温高压的场合择原则①尽量提高两侧传热系数较小的一个，使传热面两侧的传热系数接近。②管、壳程的决定应做到便于清洗除垢和修理，以保证运行的可靠性。③应减小管子和壳体因受热不同而产生的热效应。④对于有毒的介质或气相介质，必使其不泄露，应注意密封。⑤应尽量避免使用贵金属，以降低成本。宜于通入管内空间的流体：①不清洁的流体：管内流速高，悬浮物不易沉积，且管内空间便于清洗。②体积小的流体：管内空间的流动截面往往比管外空间的截面小，流体易于获得必要的理想流速，而且也便于做成程流动。③有压力的流体：管子承压能力强，简化了壳体密封的要求。④腐蚀性强的流体：只有管子及管箱才需要耐腐蚀的材料，而壳体及管外空间的所有零件均可用普通材料制造，造价可以降低。⑤与外界温差大的流体：可以减少热量的散逸。宜通于管间的流体：①两流体温差相差较大：可减少管壁于壳壁间的温度差，因而可减少了管束与壳体间的相对伸长。②两流体给热性能相差较大③饱和蒸汽：易于排出冷凝液④粘度大的流体：管间的流动截面和方向都在不断的变化，在低雷诺数下，管外给热系数比管内大⑤泄露后危险性大的流体可减少泄露机会介热器的类型两流体温度变化情况：热流体进口温度120℃,出口温度40℃；冷流体(循环水)进口温度20℃，出口温度40℃.由于该换热器用循环冷却水冷却，冬季操作时进口温度会降低，考虑到这一因素，估计该换热器的管壁温和壳体壁温之差较大，因此初步确定选用带膨胀节的固定管板式换热器。速的确定根据流体流径选择的基本原则，循环冷却水易结垢，而固定管板式换热器的壳程不易清洗，且循环冷却水的推荐流速应大于煤油的推荐流速，故选择循环冷却水为管城流体，煤油为壳程流体。根据流体在直管内常见适宜流速，管内循环冷却水的流速初选为u=1.0m/s，用φ25×2.5mm的碳钢管(换热管标i准：GB8163)。及说明说明：由于循环冷却水较易结垢，为便了水垢的清洗，应使循环水走管程，煤油走壳程。如图：煤油先到达原油储罐，再经原油泵抽上来，经粗管道进入换热器壳程，冷却水经细管道进入换热器管程。两物质在换热器中进行换热，煤油从120℃冷却至40℃后再由粗管道流进产品储罐经产品泵流出；循环冷却水则从20℃加热至40℃后，再由细管道流出。址的选择换热器的工艺计算定性温度：可取流体进口温度的平均温度值。壳程油的定性温度为管程流体的定性温度为定性温度，分别查取壳程和管程流体的有关物性数据。根据油在80℃下的有关物性数据如下：0定压比热容：C=2.28KJ/(kg.C)p000循环冷却水在30℃下的物性数据：ipiiim=(23000×103)/7200=ho管程传热系数壳程传热系数污垢热阻管壁的导热系数λ=45W/(m.C)选用φ25×传热管(碳钢)，取管内流速u=0.5msi依据传热管内径和流速确定单程传热管数n=v=7144.6(995.73600)12.713(根)sd2u0.7850.0220.5按单程管计算，所需的传热管长度为按单程管设计，传热管过长，宜采用多管程结构。现取传热管长L=,则该换热管程数为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，温差校正系数应查有关图表。查同一直线，可得平均传热温差t='t=0.8343.28=35.92Cmt传热管排列和分程方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。0横过管束中心线的管数c采用多管程结构，取管板利用率η=，则壳体内径为圆整可取D=300mm采用弓形折流板，取弓形折流板圆缺高度为壳体内径的25%，则切去的圆缺高普兰特准数b折流板间距100折流板圆缺面水平装配。接管壳程流体进出口接管：取接管内油品流速为u=1.0ms，则接管内径为管程流体进出口接管：取接管内循环水流速u=s则接管内径为壳程对流传热系数：对圆缺形折流板，可采用克恩公式当量直径，由正三角形排列得壳程流通截面积壳程流体及雷诺数为普兰特准数52管程流通截面积S=0.785根0.022根=0.00816m2i2管程流体流速该换热器的实际传热面积Sp流体的流动阻力i壳程的压力降均小于允许压强100kPa计结果一览表/℃物性参数设备结构参数物性参数设备结构参数流量/(Kg/h)/℃密度(kgm3)定压比热容/[KJ/粘度/普朗特数形式壳体内径/mm管径/mm管长/mm管数传热面积/m2管程数主要计算结果流速/传热系数/[wm2.C]阻力/Pa热流量/kw传热温差/℃传热系数/[wm.C]裕度/%列管式换热器3004500524壳程数管间距/mm排列方式折流板数折流板间距/mm材质管三角形44100碳钢管壳101302一7设计评述计，加深了我对化工原理课本知识的理解，同时使我学会了很多实用的东西，提高了我动手的能力和灵活运用知识的能力，让我受益匪浅。在这次化工原理课程设计中，我的理论运用于实践的能力得到了很到的提升，主要有以下的几个方面：⑴初步掌握了查阅资料，选用公式和搜集数据(已发表的文献)的能力。可行性，又考虑经济上的合理性，并注意到件和环保性的正确设计思想，在这种思想的指导下去的能力，首先必须根据产量和基本的物性数标准来核算，从而选用合适的配件高效率的完成规定来表述自己设计思想的能力。在画图中基本繁杂。方。符号说明B—折流板间距D—换热器外壳内径，m管数；下标BN—努赛尔特准数；ur