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时间:2018-07-10
《化工原理课程设计煤油列管式换热器》由会员上传分享,免费在线阅读,更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、南京工业大学食品与轻工学院学院《食品机械基础课程设计》设计题目列管式换热器专业名称食品科学与工程设计小组食品1001班19,24,25号指导教师仲兆祥设计日期:2013年11月1日至2013年11月14日目录1、前言…………………………………………………………………………12、正文………………………………………2.1、题目………………………………………2.2、2.1题目:设计一列管式换热器2.2前言:在油化工生产过程中,常常需要将各种油产品(如汽油、煤油、柴油等)进行冷却,本设计以某炼油厂冷却油产品为例,让学生熟悉列管式换热器的设计过程。其目的是通过对油产品冷却的列管式换热器设计
2、,达到让学生了解该换热器的结构特点,并能根据工艺要求选择适当的类型,同时还能根据传热的基本原理,选择流程,确定换热器的基本尺寸,计算传热面积以及计算流体阻力。随着换热器在工业生产中的地位和作用不同,换热器的类型也多种多样,不同类型的换热器各有优缺点,性能各异。在换热器设计中,首先应根据工艺要求选择适用的类型,然后计算换热所需传热面积,并确定换热器的结构尺寸。2.3设计论述本设计任务是利用冷流体(水)给油降温。利用热传递过程中对流传热原则,制成换热器,以供生产需要。下图(图1)是工业生产中用到的列管式换热器.选择换热器时,要遵循经济,传热效果优,方便清洗,复合实际需要等原则。换热器
3、分为几大类:夹套式换热器,沉浸式蛇管换热器,喷淋式换热器,套管式换热器,螺旋板式换热器,板翅式换热器,热管式换热器,列管式换热器等。不同的换热器适用于不同的场合。而列管式换热器在生产中被广泛利用。它的结构简单、坚固、制造较容易、处理能力大、适应性大、操作弹性较大。尤其在高压、高温和大型装置中使用更为普遍。所以首选列管式换热器作为设计基础。2.4讨论分析2.4.1设计任务与条件1、设计任务 处理能力:5000Kg/小时设备型式:固定管板式换热器2、操作条件(1)煤油:入口温度120℃出口温度60℃(2)冷却介质:循环水入口温度20℃出口温度50℃(3)操作压强:煤油:0.3MPa
4、循环水:0.4MPa该交换器为煤油—水换热器,估计热交换器的管壁温度和壳体温度之差不是较大,因此初步确定选用带有“膨胀节”的固定管板式热交换器。2.4.2流程的选择由于煤油粘度大并且泄露后危险性大,再者水的体积小,所以煤油走壳程,水走管程。2.4.3确定物性数据煤油的定性温度煤油密度 ρ0=774kg/m3定压比热容 Cp0=2.33kJ/kg℃热导率 λ0=0.138W/m℃粘度μ0=0.604mPa﹒s水的定性温度水的密度ρi=994.03kg/m3定压比热容 Cpi=4.183kJ/kg℃热导率 λi=0.626W/m℃粘度
5、 μi=0.722mPa﹒s2.4.4计算总传热系数(1)热流量kj/h=194.16kw(2)平均传热温差(3)冷却水用量(kg/h)(4)计算传热数据求传热面积需要先知道K值,根据资料查得煤油和水之间的传热系数在350W/(㎡.℃)左右。由Q=KA△tm得(㎡)2.4.5工艺结构尺寸(1)管径和管内流速及管长选用ф25×2.5传热管(碳钢),取管内流速ui=0.5m/s,选用管长为3m(2).管程数和传热管数可依据传热管内径和流速确定单程传热管数Ns=10按单程管计算,所需的传热管长度为L=按单程管设计,传热管过长,宜采用多管程结构。根据本设计实际情况,采用非标设计,现取传热
6、管长l=5m,则该换热器的管程数为Np=传热管总根数Nt=10*3=30(3)平均传热温差校正及壳程数R=P=按单壳程,双管程结构得:平均传热温差:由于平均传热温差校正系数大于0.8,同时壳程流体流量较大,故取单壳程合适。(4).传热管排列和分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。取管心距t=1.25d0,则t=1.25×25=31.25≈32㎜隔板中心到离其最.近一排管中心距离按式计算S=t/2+6=32/2+6=22㎜各程相邻管的管心距为44㎜。(5).壳体内径采用多管程结构,取管板利用率η=0.75,则壳体内径为:D=1.05t按卷制壳体的
7、进级档,可取D=250mm(6).折流板采用弓形折流板,去弓形之流板圆缺高度为壳体内径的25%,则切去的圆缺高度为:H=0.25×250=65.5mm,故可取h=65mm取折流板间距B=0.3D,则B=0.3×250=75mm,可取B为75mm。折流板数目NB=2.4.6换热器核算(1)热流量核算1.1壳程表面传热系数用克恩法计算得当量直径:=壳程流通截面积:壳程流体流速及其雷诺数分别为:普朗特数Pr:粘度校正:壳程表面传热系数(2)管内表面传热系数:管程流体流通截面积:管程流体
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