煤油冷却器设计-报告大学论文.doc

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1、课程设计报告(2016—2017年度第一学期)名称：化工原理题目：煤油冷却器的设计院系：环境科学与工程学院目录一．任务书1.1目的与要求1.2.主要内容二．设计方案简介2.1.换热器概述2.2列管式换热器2.3.设计方案的拟定三．工艺计算及主体设备设计3.1热量设计3.1.1.初选换热器的类型3.1.2.管程安排（流动空间的选择）及流速确定3.1.3.确定物性数据3.1.4.计算总传热系数3.1.5.计算传热面积3.2工艺结构设计3.2.1管径和管内流速3.2.2管程数和传热管数3.2.3平均传

2、热温差校正及壳程数3.2.4传热管排列和分程方法3.2.5折流板3.2.6壳程内径及换热管选型汇总3.3换热器核算3.3.1热量核算3.3.2压力降核算四．辅助设备的计算及选型4.1封头4.2缓冲挡板4.3放气孔、排液管4.4假管4.5拉杆和定距管4.6膨胀节4.7接管五．设计结果一览表六．心得体会七．参考文献八．主体设备的工艺条件图一．任务书1.1目的与要求1.要求学生能综合运用本课程和前修课程的基本知识，进行融会贯通的独立思考，在规定的时间内完成列管换热器设计任务。2.使学生了解工程设计的基

3、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。3.熟悉和掌握查阅技术资料、国家技术标准，正确地选用公式和数据。1.2主要内容1.2.1处理能力：25000kg/h煤油1.2.2设备型式：列管换热器1.2.3操作条件：煤油：入口温度：140℃出口温度：40℃冷却介质：自来水入口温度：30℃出口温度：40℃允许压强降：不大于100kPa煤油定性温度下的物性参数：密度825kg/m3粘度7.15×10-4Pa·s比热容2.22kJ/kg·℃导热系数0.14W/m·℃水定性

4、温度下的物性参数：密度994kg/m3粘度7.28×10-4Pa·s比热容4.174kJ/kg·℃导热系数0.626W/m·℃1.2.4主体设备工艺条件图。二．设计方案简介2.1.换热器概述在化工、石油、能源、制冷、食品等行业中广泛使用各种换热器,它们也是这些行业的通用设备,并占有十分重要的地位。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，不同类型的换热器也各有优缺点，性能各异。列管式换热器是最典型的管壳式换热器，它在工业上的应用有着悠久的历史，而且至今仍在所有换热器中占据主

5、导地位。2.2列管式换热器列管式换热器又称管壳式换热器，在化工生产中被广泛应用。它的结构简单、坚固、制造较容易，处理能力大，适应性能，操作弹性较大，尤其在高温、高压和大型装置中使用更为普遍。⑴固定板式换热器：结构简单，在相同的壳体直径内，排管最多，比较紧凑，使壳侧清洗困难。当管子与壳体壁温相差大于50°C时，应在壳体上设置温差补偿--膨胀节，依靠膨胀节的弹性变形可以减少温差应力。但是当壳体与管子的温差大于60°C及壳程压力超过6×105Pa时，由于补偿圈过厚，难以伸缩，失去温差补偿作用，就应考虑

6、其他结构。⑵U型管式换热器：其结构特点是只有一个管板。换热管为U形，管束可以自由伸缩，当壳体与U型换热管有温差时，不会产生温差应力。密封面少，运行可靠，造价较低，管间清洗较方便。但是由于管子需要一定的弯曲半径，故管板的利用率低；管束最内层管间距较大，壳程易短路；内层管子坏了不能更换，因而报废率较高。一般用于管、壳壁温差较大或壳程介质易结垢而管程介质清洁以及高温高压、腐蚀性强的场合。⑶浮头式换热器：当换热管与壳体有温差存在时，壳体与换热管膨胀，互不约束，不会产生温差应力，管内与管间的清洗均方便。但

7、是由于结构复杂、笨重，造价较高，适用于壳体与管束间温差较大，或壳程介质易结垢的场合。2.3设计方案的拟定根据任务书给定的冷热流体的温度，来选择设计列管式换热器的固定管板式换热器；再根据冷热流体的性质，判断其是否容易结垢，来选择管程走什么，壳程走什么。本设计中选择使循环工业硬水走管程，煤油走壳程。任务书中已知冷热流体的物性数据，有比热容，密度，粘度，导热系数等。计算出总传热系数，再计算传热面积。根据管径，管内流速确定传热管数，算出传热管程，传热管总根数等。然后校正传热温差及壳程数，确定传热管排列方

8、式和分程方法。根据设计步骤，计算出壳体内径，选择折流板，确定板间距，折流板数等；接着再对换热器的热量，官称对流传热系数，传热系数，传热面积进行核算，再算出面积裕度，最后，对流体的流动阻力进行计算。三．工艺计算和主体设备设计3.1热量设计3.1.1初选换热器类型两流体的温度变化情况如下：（1）煤油：入口温度140℃，出口温度40℃；（2）冷却介质：自来水，入口温度30℃，出口温度40℃；该换热器用循环冷却自来水进行冷却，冬季操作时，其进口温度会降低，考虑到这一因素，估计所需换热器的管壁温度和壳体温