煤油冷却器设计.docx

河西学院Hexi University化工原理课程设计题目 :煤油冷却器设计学院 :化学化工学院专业 :化学工程与工艺学号 :姓名 :张冠雄指导教师 :王兴鹏2016 年 11 月 21 日化工原理课程设计任务书一、设计题目煤油冷却器的设计二、设计任务及操作条件1.设计任务生产能力（进料量）25000吨 / 年操作周期7200小时 / 年2. 操作条件煤油入口温度120 ℃，出口温度40 ℃冷却介质自来水，入口温度20 ℃，出口温度40 ℃允许压降≦ 105Pa冷却水温度20℃饱和水蒸汽压力( 表压 )3. 设备型式列管式换热器4.厂址上海（压力： 1atm ）三、设计内容1.设计方案的选择及流程说明2.换热器的工艺计算3.换热器的主要尺寸设计4.辅助设备选型5.设计结果汇总6.绘制换热器总装配图：主视图、俯视图、剖面图、两个局部放大图7.设计评述目录1 概述 ..................................................化工原理课程设计的目的、要求...........................列管式换热器及其分类...................................换热器的设计要求.......................................符号说明 ...............................................2 确定设计方案 ..........................................设计任务 ...............................................列管式换热器形式的选择.................................管壳程的选择 ...........................................流体流速的选择.........................................3 列管式换热器的结构....................................管程结构 ...............................................壳程结构 ..............................................4 列管式换热器的设计计算................................计算步骤 ...............................................计算传热系数 ...........................................计算传热面积 ...........................................5 工艺结构尺寸的计算....................................管径和管内流速.........................................管程数和传热管数.......................................平均传热温差校正系数...................................传热管排列和分程方法...................................壳体内径 ...............................................折流板 .................................................接管 ...................................................6 换热器核算 ............................................热量核算 ...............................................面积核算 ...............................................错误 ! 未指定书签。

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换热器内流体的流动阻力 .................................错误 ! 未指定书签。

7换热器主要结构尺寸和计算结果 ..........................错误 ! 未指定书签。

8其他部件的选择 ........................................错误 ! 未指定书签。

9设计评价 ..............................................错误 ! 未指定书签。

参考文献 ...............................................错误 ! 未指定书签。

致谢 .................................................错误 ! 未指定书签。

附图煤油冷却器设计作者：张冠雄摘要：换热器在许多行业中有非常重要的地位，尤其是在化工、石油、等行业中。

本次课程设计的任务是设计年处理25000 吨煤油的煤油冷却器，采用列管式换热器。

设计过程包括方案确定、换热器结构选择、主要换热设计计算并绘制列管式换热器的装配图。

通过热量核算，压力降的核算以及面积裕度的求解，该换热器能够完成设计任务。

关键词：列管式换热器折流板法兰管板煤油水1概述化工原理课程设计的目的、要求课程设计是化工原理课程教学中综合性和实践性较强的教学环节，是理论联系实际的桥梁，是使学生体察工程实际问题复杂性的初步尝试，进行融会贯通的独立思考，在规定的时间内完成指定的化工设计任务，从而得到化工设计的初步训练通过课程设计，要求学生了解工程设计的基本内容，掌握化工设计的主要程序和方法，培养学生分析和解决工程实际问题的能力。

同时，通过课程设计，还可以使学生树立正确的设计思路，培养实事求是、严肃认真、高度负责的科学作风。

课程设计是学生展示创新能力的有益实践。

在设计中需要学生作出决策，即自己确定方案、选择流程、查阅资料、进行过程和设备计算，并要对自己的选择做出论证和核算，经过反复的分析和比较，择优选定最理想的方案和合理的设计。

所以，课程设计是培养学生独立工作能力、增强学生创新意识的环节。

通过课程设计，应该提高以下几个方面的能力：熟悉查阅文献资料、搜索有关数据、正确选用公式。

当缺乏必要数据时，尚需通过实验测定或到生产现场实际查定。

在兼顾技术上先进性、可靠性、经济上合理性的前提下，综合分析设计任务的要求，确定化工工艺流程，进行设备选型，并提出保证过程正常。

安全运行所需要的检测和计量参数，同时还要考虑改善劳动条件和环境保护的有效措施。

准确而迅速地进行过程设计计算及主要设备的工艺设计计算。

用精练的语言、简洁的文字、清晰地图表来表达自己的设计思想和计算结果。

列管式换热器及其分类列管式换热器是目前化工及酒精生产上应用最广的一种换热器。

它主要由壳体、管板、换热管、封头、折流挡板等组成。

所需材质，可分别采用普通碳钢、紫铜或不锈钢制作。

在进行换热时，一种流体由封头的连接管处进入，在管流动，从封头的另一接管处流出，这称之管程；另一种流体由管壳的接管进入，从壳体的另一接管处流出，这称之为壳程。

列管式换热器种类很多，目前广泛使用的按其温差补偿结构来分，主要由以下几种：⑴固定管板式换热器：这类换热器的结构比较简单、紧凑、造价便宜，但管外不能机械清洗。

当管壁与壳壁温差较大时，由于两者的热膨胀不同，产生了很大的温差应力，以至管子扭弯或使管子从管板上松脱，甚至毁坏换热器。

为了克服温差应力必须有温差补偿装置，一般在管壁与壳壁温度相差 50 以上时，为了安全起见，换热器应有温差补偿装置。

但补偿装置（膨胀节）只能用在壳壁与管壁温差低于 60~70 和壳程流体压强不高的情况。

一般壳程压强超过时由于补偿圈过厚，难以伸缩，失去温差补偿的作用，就应考虑其他结构。

⑵浮头式换热器换热器的一块管板用法兰与外壳相连接，另一块管板不与外壳连接，以使管子受热或冷却时可以自由伸缩，但在这块管板上连接一个顶盖，称之为“浮头”，所以这种换热器叫做浮头式换热器。

其优点是：管束可以拉出，以便清洗：管束的膨胀不受壳程约束，因而当两种换热器介质的温差大时，不会因管束与壳体的热膨胀量的不同而产生温差应力。

其缺点为结构复杂，造价高。

⑶ U 型管式换热器U 型管式换热器，每根管子都弯成U 形，两端固定在同一块板上，每根管子节课自由伸缩，从而解决热补偿问题。

管程至少为两程，管束可以抽出清洗，管子可以自由膨胀。

其缺点是管子内壁清洗困难，管子更换困难，管板上排列的管子少。

优点是结构简单，质量轻，适用于高温高压条件。

⑷填料式换热器这类换热器管束一端可以自由膨胀，结构比浮头式简单，造价也比浮头式低。

但壳程内介质有外漏的可能，壳程中不应处理易挥发、易燃、易爆和有毒的介质。

换热器的设计要求随着经济的发展，各种不同型式和种类的换热器发展很快，新结构、新材料的换热器不断涌现。

为了适应发展的需要，我国对某些种类的换热器已经建立了标准，形成了系列。

完善的换热器在设计或选型时应满足以下基本要求：⑴合理地实现所规定的工艺条件；⑵结构安全可靠；⑶便与制造、安装、操作和维修；⑷经济上合理。

符号说明英语字母：希腊字母：2A——流通面积， m2α——对流传热系数， W/（ m）b——厚度， mδ——相邻板间间距， m——定压比热容， kJ/(kg)——有限差值d——管径， m2λ——导热系数， W/（m）D——换热器壳径， mλ——摩擦系数f ——摩擦因数μ——f ——温度校正系数ρ——密度， kg/m3F——系数ψ——校正系数g——重力加速度， m/s2h——挡板间距， mK——长度， mL——长度， mn——指数下标：n——管数c——冷流体n——程数e——当量N——程数h——热流体Nu——努赛尔特数i ——管内P——压强，m——平均P——因数o——管外——普兰特数——温度差q——热通量，Q——传热速率，w——壁面s——污垢r ——半径， m s——饱和r——汽化热，R——热阻，R——因数——雷诺数S——面积，t——冷流体温度，t ——管心距， mT——热流体温度，u——流速， m/sw——质量流量，2确定设计方案设计任务年处理 25000 吨煤油的没有冷却器⑴煤油：入口温度120，出口温度40⑵冷却介质：自来水；入口温度：20，出口温度：40⑶允许压降：10 5Pa⑷每年按 7200 小时计算，每天24h 连续运行列管式换热器形式的选择由于煤油和自来水两流体定性温度差等于50℃，根据各类型列管式换热器的优缺点，故选用带膨胀节的固定管板式换热器。