化工原理课程设计答辩(煤油换热器的设计)

煤油换热器的设计

化工原理课程设计第三小组答辩

课题名称：煤油换热器的设计指导老师：刘敏 答辩人：邓**

2013年6月21日

煤油换热器的设计

综述换热器依据传热原理和实现热交换的方法一般分为 间壁式、混合式、蓄热式三类。其中间壁式换热器应 用最广。它又可分为管式换热器、板式换热器、翅 片式换热器、热管换热器等。其中列管式换热器又称 管壳式换热器，是一种通用的标准换热设备。它因结构 简单、坚固耐用、造价低廉、用材广泛、清洁方便、适 用性强等优点而在换热设备中占据主导地位。煤油是从 石油中分馏制得，刚刚分馏的煤油温度很高，不便于保 存和运输等，需要实行冷却。本设计的任务就是完成一 满足煤油冷却生产要求的管壳式换热器的设计或选型。

化 工 原 理 课 程 设 计 第 三 小 组 答 辩 —— 煤 油 换 热 器 的 设 计

煤油换热器的设计

化 工 原 理 课 程 设 计 第 三 小 组 答 辩 ——

一般适用于壳体与管束间的温度差低于50℃,壳 程压力小于6kgf/cm2的情况。这种换热器具有结 构比较简单、造价低廉的优点；但其缺点是因管 束不能抽出而使壳程清洗困难，因此要求壳程的 流体应是较清洁且不易结垢的物料。

煤 油 换 热 器 的 设 计

煤油换热器的设计

化 工 原 理 课 程 设 计 第 三 小 组 答 辩 —— 当壳体与管束因温度不同而引起热膨胀时，管束连同浮头就可在壳体内自由 伸缩，而与壳体无关，从而解决热补偿问题。另外，由于固定端的管板是以 法兰与壳体相连接的，因此管束可以从壳体中抽出，便于清洗和检修，所以 浮头式换热器应用较为普遍，其缺点是结构比较复杂，金属消耗量多，造 煤 油 换 热 器 的 设 计

价较高

煤油换热器的设计

化 工 原 理 课 程 设 计 第 三 小 组 答 辩 —— 煤 油 换 热 器 的 设 计

换热器结构较简单，重量轻，适用于高温和高压的情况。其主 要缺点是管程清洗比较困难，且因管子有一定弯曲半径，管板 利用率较低，管程不易清洗，因此管程流体必须清洁。

煤油换热器的设计

化工原理课程设计第三小组答辩

总体思路查看任务要求 估算选型

:

根据计算结果 确定设备规格

核算是否满足 要求

确定设备规格 尺寸，作图

煤油换热器的设计

煤油冷却器设计任务及操作条件

(1)处理能力：25000 kg/h煤油 (2)设备型式：列管式换热器 (3)操作条件 ： ①煤油：入口温度125℃,出口温度40℃ ②冷却介质：自来水，入口温度28℃,出口 温度38℃ ,循冷却水的压力为0.4MPa

化 工 原 理 课 程 设 计 第 三 小 组 答 辩 —— 煤 油 换 热 器 的 设 计

煤油换热器的设计

(1)选择冷却剂的类型和进出口温度并查阅定性温度下的物理性质 (2)选择列管换热器的类型 (3)选择冷热流体流动的空间及流速 (4)选择列管换热

器换热管的规格 (5)选择列管换热器折流挡板的形式 (6)选择缓冲板、拉杆和定距管 (7)估算传热面积 (8)确定管程数和换热管根数 (9)确定壳程数和换热管排列方式 (10)确定挡板，隔板的规格和数量 (11)确定壳体和各管口的内径并圆整 (12)核算换热器的传热面积，要求设计裕度不小于25% (13)核算管程和壳程的流体阻力损失，要求管程和壳程的阻力都不大 于105Pa

具体设计要求：

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煤油换热器的设计

1.物性数据 T=

125 40 82 .5 oC 2o

壳程流体的定性温度

t= 28 38 33

2

C

管程流体的定性温度

125 40 28 38 Tm tm 49.5 2 22.冷、热两流体的温度、压力不高，温差不大，因此初步 确定选用固定管板式换热器。

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煤油换热器的设计

热流体质量流量:

3.流动空间及流速的确定 由于循环水较易结垢，为便于水垢清洗，应使循环水走管程，煤 油走壳程。选用 的碳钢管，初定管内流速ui=0.5m/s。

4.试算和初选换热器的规格

Wh 25000 / h kgQO WhC ph (T1 T2 )

计算热负荷和冷却水的流量

化 工 原 理 课 程 设 计 第 三 小 组 答 辩 ——

25000 2300 125 40) 3600 1357 .64 kJ / s (

3600Qo 3600 1357640 Wc 113020( Kg / h) c pi (t2 t1 ) 4174 (38 28)

煤 油 换 热 器 的 设 计

煤油换热器的设计

1.管程传热系数：

计算两流体的平均温度差

(单壳程，多管程，逆流计算)

t ' m

t1 t2 (125 38) (40 28) 37.86 C t ln (125 38) ln 1 (40 28) t2

总传热系数K

Rei

d i ui i

i

0.02 0.5 994.7 13140湍流 0.000757

化 工 原 理 课 程 设 计 第 三 小 组 答 辩 ——

Pri

C PI i

i idi

4174 0.000757 5.07 0.623

i 0.023 0.023

Rei 0.8 Pri 0.4

0.623 0.4 131400.8 5.07 2769 W 2 O 0.02 m C

煤 油 换 热 器 的 设 计

煤油换热器的设计

壳程传热系数：先假设壳程传热系数为污垢热阻为： W/(㎡.℃)

℃) o 290 W/(m·

Rs 0 0.000172 2 0 C W (煤油) mRsi 0.000344 2 0 C W ( m 自来水)管壁的导热系数

45

K0

1 1 d d bd Rs0 Rsi 0 0 o 0 d i i d i d m 1

化 工 原 理 课 程 设 计 第 三 小 组 答 辩 ——

218.8W (m 2 0C )煤 油 0.025 0.025 0.0025 0.025 1 0.000344 0.000172 换 2769 0.020 0.020 45 0.0225 290 热 器 的 设 计

煤油换热器的设计

考虑安全系数和初估性质，常取实际传热面积是 计算值的 1.15~1.25倍。

Qo 4.72 106 103 S 158.3(m2 ) K tm 3600 218.8 37.86

化 工 原 理 课 程 设

计 第 三 小 组 答 辩 ——

考虑15%的面积裕度

S 1.15 S 1.15 158.3 182.02(m2 )

煤 油 换 热 器 的 设 计

煤油换热器的设计

化工原理课程设计第三小组答辩 按单程管计算，所需的传热管长度： 1.1302 105 V ns 994.68 3600 =201.2 202 2 0.785 0.022 0.5 di u 4

工艺结构尺寸

S 182.02 L 11.48( m) dons 3.14 0.025 202

管程数和传热管数

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=6m, 则该换热管管程数为 L 11.48

Np

l

6

2

传热管总根数

N 202 2 404 (根)

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化工原理课程设计第三小组答辩平均传热温差校正系数

平均传热温差校正R 125 40 8.5 38 28

P

38 28 0.103 125 28

按单壳程，双管程结构，温差校正系数应查有关图表。但R= 10的点在图上难 以读出，因而相应以1/R代替R,PR代替P,查同一图线，可得

t 0.82 0.8平均传热温差 tm t tm 0.91 37.86 …… 此处隐藏：1982字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……