【《浮头式的原油蒸馏装置汽油换热器的热力计算和热流量核算》2400字】

浮头式的原油蒸馏装置汽油换热器的热力计算和热流量核算目录TOC\o"1-3"\h\u27320浮头式的原油蒸馏装置汽油换热器的热力计算和热流量核算 114674第一章热力计算 175051.1设计任务及数据 1208281.2流体定性温度与物性参数 2263211.3物料与热量衡算 2237131.4有效平均温差 3142951.5初算传热面积 44787第二章工艺结构尺寸 454612.1换热管管径和管内流速 424962.2管程数和传热管数 421947第三章热流量核算 8234333.1壳程表面传热系数 873093.2管内表面传热系数 8294753.3传热面积之比 912206第四章阻力计算 14208914.1管程阻力 14235134.2壳程阻力 15第一章热力计算1.1设计任务及数据设计结构为浮头式的原油蒸馏装置汽油换热器，设计原始数据见表1.1表1.1换热器设计原始数据流体流量M,t/ℎ工作压P,MPa进口温度t℃出口温度t℃汽油601.4140100原油0.18351001.2流体定性温度与物性参数汽油进口温度为t1'=140℃，出口温度为t1汽油定性温度： 由汽油定性温度tm1=120℃及工作压力P1=1.4表1.2定性温度下汽油物性参数物性密度ρkg/比热CkJ/(kg∙℃)导热系数λW/(m∙℃)黏度μm汽油6391.90.130.1×原油进口温度为t2'=35℃，出口温度为t原油定性温度： 原油定性温度tm2=67.5℃及工作压力P1表1.3定性温度下原油物性参数物性密度ρkg/比热CkJ/(kg∙℃)导热系数λW/(m∙℃)黏度μm原油827.820.144.7×1.3物料与热量衡算对外损失热系数取η传热量： 原油流量： 1.4有效平均温差流体最简单的流动方式有顺流和逆流，顺流和逆流可以看作是两个极端情况，当传热面相同时，逆流想必顺流可以传递更多的热量，由于此次设计冷流体的出口温度等于热流体的出口温度，而顺流时冷流体温度总是低于热流体出口温度，故流体的流动方式为逆流。逆流时的对数平均温差： 参数P及R： 温差校正系数： 有效平均传热温差： 1.5初算传热面积原油流量小，黏度大，容易结垢，综合考虑，原油走管程，汽油走壳程查参考资料（化工原理（第二版））初选传热系数K'估算传热面积： 第二章工艺结构尺寸2.1换热管管径和管内流速管子材料及规格选用碳钢无缝钢管ϕ25×2.5，即换热管外径d0=0.025m，内径di=0.025m，管程内原油的流速查化工原理（第二版）选用2.2管程数和传热管数通常情况下，管子的计算直径d取传热系数小的一侧，但由于汽油和原油的定性温度下的传热系数基本相同，所以，换热管的计算直径应取平均直径。计算直径： 管程流体通截面积： 每程管数： 每根管子长度： 由于换热管长度过长，会导致管子的清洗和拆换更加困难，同时也使检修时抽出管子所需要的空间增大，考虑实际情况，根据GB/T 151-2014取换热管管长l=9m,管子排列方式选正三角形排列。由换热管规格为ϕ25×2.5，查表2.1知拉杆直径dn表2.1拉杆直径换热管外径d,mm拉杆直径d10≤d≤141014<d<251225≤d≤5716选一台换热器拉杆数为4，由表2.2可知壳体直径应在400~700mm之间，表2.2拉杆数量公称直径DN拉杆直径<400≥400~<700≥700~<900≥900~<1300≥1300~<150010461012161244810121644668管程数： 传热管总数： 由表2.3知换热管中心距s=32mm，分程隔板槽处管中心距lE表2.3换热管中心距换热管外径16192022253032管中心距s22252628323840分程隔板槽两侧相邻管中心距l35384042445052平行于流向的管距： 垂直于流向的管距： :管子布置图如图2.1图2.1管子布置图由图2.1知，六边形层数为a=6，一台换热器管子数为nt=124根，管束中心至最外层管中心距离为一台换热器传热面积： 二台换热器面积： (1.21)管束外缘直径： (1.22)管束中心线上最外层管中心至壳体内壁的距离： 取沿六边形对角线上的管数： 壳体内径： 取标准长径比： 由于目前换热器所采用的长径比一般在4~25之间，故设计合理。折流板选双弓型，其圆心角为120°。折流板缺口高度： 折流板间距： 取 折流板数目： 由图2.1知折流板上的管孔数为108个，通过折流板上的管子数为104根，折流板缺口处管数为20根，查GB 151-2014知折流板上的管孔直径dH=0.0254m，错流区排管数Nc=9排，旁流通道数NE=1，旁通挡板数Nss=2对，壳程流速查资料选折流板直径： 每一缺口内的有效错流管排数： 管程接管直径： 按钢管标准取ϕ180×5壳程接管直径： 由钢管标准选相近规格ϕ203×6第三章热流量核算3.1壳程表面传热系数当量直径： 壳程流通截面积： 雷诺数： 壳程流体最小流速： 普朗特数： 壳程表面传热系数： 3.2管内表面传热系数管程流体通截面积： 雷诺数： 管程流体最小流速： 普朗特数： 管内表面传热系数： 3.3传热面积之比折流板缺口面积： 错流区内管数占总管数的百分数： 缺口处管子所占面积： 流体在缺口处的流通面积： 流体在两折流板间错流流通截面积： 错流面积中旁流面积所占分数： 一块折流板上管子和管孔间的泄露面积： 折流板外缘与壳体内壁之间的泄露面积： 查图3.1知理想管束传热因子jH图3.1理想管束的传热因子j查图3.2知折流板缺口校正因子jc=1.01。图3.2折流板缺口校正因子j折流板泄漏校正因子： 由式和式查图3.3知折流板泄漏校正因子j1=0.86。图3.3折流板泄漏校正因子j由NssNc=29图3.4知旁通校正因子j壳程传热因子： 壳程质量流速： 假设壳侧壁面温度为110℃，此温度下查得汽油黏度μw1壳侧换热系数： 由化工原理查得原油污垢热阻rs,2在3.4394×10−4~12.098×传热系数： 传热面积： 传热面积之比： 检验壳侧壁温： 传热面积之比合理，换热器满足设计要求。第四章阻力计算4.1管程阻力查图4.1知管内摩擦系数fi=0.0108，管侧壁温tw2=70℃，在温度70℃及工作压力0.18`图4.1管内摩擦系数f沿程阻力： 回弯阻力： 进出口连接管阻力： 两台管程总阻力： 4.2壳程阻力查图4.2得理想管束摩擦系数fk=0.36图4.2理想管束摩擦系数f