化工原理课程设计方案煤油冷却器的设计方案

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.流动空间及流速的确定由于循环冷却水较易结垢，若其流速太低，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Φ25mｍ×２．5ｍm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参数煤油、水在定性温度下的物理特性参参数项目温度0C密度（ｇ/cm3）黏度（10—4Pas）比热容()执导率（）入口出口煤油1２０4０８25７。152。22０.14冷却水3０4099３.97。2２54.１70．626(一)、定性温度,按单管程，多壳程计算，有：。温度差较正系数温度差较正系数ψ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4—7数据初选传热系数,则传热面积（四）、试选型号：为避免冷却水结垢，需要提高冷却水的流速,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＝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。若用4管程,则每根管程长选用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—6/25-4I。其中管总数11６根，每管程的管数为n=１16/4＝2９根；管中心距t≥1.25ｄ２≈3２mm,故取ｔ＝３2ｍm；正方形错列,壳体内径为ＤN＝500ｍm，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：总传热系数：取污垢热阻。碳钢的执导率，则:传热面积：，与原估计值基本相符。，即传热面积有19．９%的裕量。计算表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AＥＳ-５00－1．6－5３。７-６/２5—４I较高级冷拔换热管,其具体参数见下表：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５001１6０.０053６５3。７94ＡES—50０－1．６－53.7-６／25－４I列管换热器工艺参数设计结果一览表:项目计算结果管程壳程物料组分冷却水煤油质量流量q(kg／s）8.9５2.1流速U（ｍ／s）０.9890．０９３雷诺数Rｅ272０７．42８97.3普朗特数Pr４。82１１。３4污垢热阻Ｒd（m2∙k／W)0．0０0３440。0000１７2传热系数α（Ｗ/ｍ2∙k)4７６７336总传热系数Ｋ25５．８Ｗ/ｍ2∙k传热面积A４4.８ｍ2裕度19．9％由上表数据可知，本设计中选用的AES－50０-1．6－5３.7—6/25-4I换热器可达到工艺标准要求。综述：在工程应用中,qv由生产任务决定,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，在具体操作时，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，则减小两侧流体的对流热阻就成为强化传热的主要方面.若两侧液体的对流传热系数α相差较大时,增大小者对提高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表面积来强化传热效果.课程设计不仅仅考察我们对换热器传热过程基本计算的掌握情况，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具体情境中的工艺条件的影响，以及生产成本等诸多信息进行整合进行设计对我而言是一次综合性的锻炼。在本