列管式煤油冷却器设计计划书

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1、列管式煤油冷却器设计计划书一、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、设计任务处理能力：20万吨/年设备型式：列管式2、操作条件（1）煤油：入口温度140℃出口温度40℃（2）冷却介质：循环水入口温度20℃出口温度40℃（3）允许压降：不大于0.1MPa（4）煤油定性温度下的物性数据（5）每年按330天计算，每天24小时连续运行。17二、设计书1、概述换热器是化工、石油、食品及其他许多工业部门的通用设备，在生产中占有重要地位。由于生产规模、物料的性质、传热的要求等各不相同，故换热器的类型也是多种多样。 按用途它可分为加热器、冷却器

2、、冷凝器、蒸发器和再沸器等。根据冷、热流体热量交换的原理和方式可分为三大类：混合式、蓄热式、间壁式。 随着换热器在工业生产中的作用和地位的不同，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，而且至今仍在换热器中占据主导地位。列管式换热器主要由壳体、管束、管板和封头等部分组成。 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，主要有以下几种： 1.固定管板式换热器： 17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。此种换热器管束连接在管板上，管板

3、分别焊在外壳两端，并在其上连接有顶盖，顶盖和壳体装有流体进出口接管。通常在管外装置一系列垂直于管束的挡板。同时管子和管板与外壳的连接都是刚性的，而管内管外是两种不同温度的流体。因此，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600kpa时由于补偿圈过厚，难以伸缩，失去温差补偿

4、的作用，就应考虑其他结构。2.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；管束的膨胀不变壳体约束，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。173.U型管式换热器U形管式换热器仅有一个管板，管子两端均固定于同一管板上。且每根管子均弯成U形，流体进、出口分别安装在同一端的两侧，封头内用隔板分成两室，每根管子可自由伸缩，来解

5、决热补偿问题。其特点是管束可以自由伸缩，热补偿性能好；双管程，流程长，流速高，传热性能好；承压能力强；管束可以从壳体中抽出，且结构简单，造价低。但其管数少且易短流。故仅适用于管壳壁温差较大，或壳程介质易结垢而管程介质不易结垢，高温、高压、腐蚀性强的情形。17 4.填料函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。2.设计方案的选择2.1换热器类型的选择根据操作条件，热流体入口温度140℃，出口温度40℃；冷却介质入口温度20℃，出口温度40℃，允许压降不

6、大于0.1MPa。由于煤油是易燃物质，故不宜选用填料函式换热器；由于不存在高温、高压、腐蚀性强的情形，故无需选用U形管换热器；又根据两流体温度变化情况，该换热器的管壁温度和壳体温度有较大温差（50℃以上），最大允许压降也不高，故可选用浮头式换热器或带补偿圈的固定管板式换热器。又由于固定管板式换热器相对于浮头式换热器结构简单、造价便宜，故为首选。2.2管子的排列方式的选择17管子的排列方式有等边三角形和正方形两种。和正方形相比，等边三角形排列比较紧凑，管外流体湍动程度高，表面传热系数大。正方形排列比较松散，传热效果较差，但管外清洁较方便，对易结垢的流体较适用

7、，此处管内流体为水，故可不考虑结垢的问题，因此管子排列可选用等边三角形排列的方式。2.3流体的选择操作条件中冷却介质为循环水，在运行过程中，随着挥发水量的消耗，水中各种杂质的浓度也会相应增大，结垢的概率也会同时增加，而固定管板式换热器要求壳程介质清洁，不易结垢，故应采用冷却水走管程，煤油走壳程。2.4水和煤油的流向选择对于流向问题，比较逆流和并流时的平均温差。并流时，有：△T1=(40-40)℃=0℃,△T2=(140-20)℃=120℃逆流时，有：△T1=(40-20)℃=20℃，△T2=（140-40）℃=100℃由计算结果得出，逆流时的平均温差较并流

8、的大。故在换热器的传热量Q及总传热系数K相同的条件下，采用逆流操作