化工原理课程设计---用水冷却煤油产品的列管式换热器的设计

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1、用水冷却煤油产品的列管式换热器的设计：一、设计任务及条件（1）使煤油从140℃冷却到40℃，压力1bar；（2）冷却剂为水，水压力为3bar，处理量为10t/h。二、设计内容（1）合理的参数选择和结构设计：传热面积；管程设计包括：总管数、程数、管程总体阻力校核；壳体直径；结构设计包括流体壁厚；主要进出口管径的确定包括：冷热流体的进出口管（2）传热计算和压降计算：设计计算和校核计算。三、设计成果（1）设计说明书一份；（2）A4设计图纸包括：换热器的设备尺寸图。目录第一章绪论11.1概述11.2换热器设计依据11.3换热器选型11.3.1固定管板式换热器21.3.2浮头式换

2、热器21.3.3U型管式换热器21.3.4填料函式换热器3第二章确定设计方案42.1换热器类型的选型42.1.1换热器内冷热流体通道的选择42.1.2换热管的选择5第三章确定物性参数6第四章估算传热面积74.1热流量74.2平均传热温差74.3冷却水用量74.4总传热系数K74.4.1管程传热系数74.5传热面积8第五章工艺结构尺寸95.1管径和管内流速95.2管程数和传热管数95.3平均传热温差校正及壳程数95.4传热管排列和分程方法105.5壳体内径105.6折流板105.7接管10第六章换热器核算126.1热量核算126.1.1壳程对流传热系数126.1.2管程对

3、流给热系数136.1.3传热系数K136.2换热器内流体的流动阻力146.2.1.管程流动阻力146.2.2.壳程流动阻力14第七章结构设计167.1壳体直径、长度、厚度设计167.2换热器封头尺寸设计167.3法兰及各连接材料的选择177.3.1选定法兰结构177.3.2选定垫片结构187.4流体进、出口接管直径的计算187.5开孔补强197.6支座选用20第八章汇总22第一章绪论1.1概述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该根据工艺要求选择适合的类型，然后计算换热器所需传热面积，

4、并确定换热管的结构尺寸。1.2换热器设计依据1）《浮头式换热器和冷凝器型式与基本参数》JB/T4714-052）《固定管板式换热器型式与基本参数》JB/T4715-053）《管式换热器用金属包垫片》JB/T4718-054）《管式换热器用缠绕垫片》JB/T4719-055）《管式换热器用非金属包垫片》JB/T4720-056）《化工设计手册》华东理工大学出版社1.3换热器选型在化工生产中，经常要求在各种不同的条件下进行热交换，因此对各种换热器的要求必然是多种多样的。而每种类型的换热器都有其优缺点，选择时考虑的因素很多，例如材料、压强、温度、温度差、压强降、流动状态、传热

5、效果、结垢腐蚀情况、检修和操作等。251.3.1固定管板式换热器这类换热器操作简单、便宜。最大的缺点是管外侧清洗困难，因而多用于壳侧流体清洁，不易结垢或污垢容易化学处理的场合。当壳壁与壳壁温度相差较大时，由于两者的热膨胀不同，产生了很大的温差应力，以致管子扭弯或使管子从管板上松脱，甚至毁坏整个换热器，因此，一般管壁与壳壁温度相差50℃以上时，换热器应有温差补偿装置，图为具有温差补偿圈（或称膨胀节）的固定管板式换热器。1.3.2浮头式换热器用法兰把管束一侧的管板固定到壳体的一端，另一侧的管板不与外壳连接，以便管子受热或冷却时可以自由伸缩。这种形式的优点是当前两侧传热介质温

6、差较大时，不会因膨胀产生温差压力，且管束可以自由拉出，便于清洗。缺点是结构复杂，造价高。1.3.3U型管式换热器此类换热器只有一个管板，管程至少为两程。由于管束可以取出，管外侧清洗方便，另外，管子可以自由膨胀。缺点是U型管的更换及管内清洗困难。25考虑到换热器管壁与壳壁温差不超过50℃，而且应用广泛，操作简单、方便。用水冷却氨气不易结垢，所以选择带有补偿圈的固定管板式换热器。1.3.4填料函式换热器填料函式换热器的结构如图1-4所示。其特点是管板只有一端与壳体固定连接，另一端采用填料函密封。管束可以自由伸缩，不会产生因壳壁与管壁温差而引起的温差应力。填料函式换热器的优点

7、是结构较浮头式换热器简单，制造方便，耗材少，造价也比浮头式的低；管束可以从壳体内抽出，管内管间均能进行清洗，维修方便。其缺点是填料函乃严不高，壳程介质可能通过填料函外楼，对于易燃、易爆、有度和贵重的介质不适用。本次设计任务为列管式换热器工艺设计，用冷水冷却煤油。煤油作为热流体，其入口温度为140°C，出口温度为40°C；水作为冷流体，入口温度为25°C,出口温度为35°C。该换热器采用循环冷却水冷却，考虑到冬季操作时进口温度会降低，估计该换热器的关闭温和壳体壁温之差较大，所以初步确定选用浮头式换热器。25第二章确定设计方案2.1换热器类型