煤油冷却器的设计

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1、2008级环境与安全工程专业《化工原理》课程设计说明书题目：煤油冷却器的设计姓名：班级学号：指导老师：同组人员完成时间：2010年11月14日22第一部分设计任务书一、设计题目煤油冷却器的设计二、设计任务1.处理能力：1.98×105吨/年煤油2.设备形式：列管式换热器（卧式）三、操作条件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℃③允许压强降：不大于105Pa④每年按330天计，每天24小时连续运行四、设计内容①设计方案简介：对确定的工艺流程及换热器型式进行简要论述。②换热器的工艺计算

2、：确定换热器的传热面积。③换热器的主要结构尺寸设计。④主要辅助设备选型。⑤绘制换热器总装配图。五、设计日期开始日期：2010年11月1日结束日期：2010年11月14日六、设计评述换热器是许多工业生产中常用的设备,尤其是石油、化工生产应用更为广泛。在化工厂中换热器、冷却器、冷凝器、蒸发器和再沸器等。换热器的类型很多，性能各异，个具特点，可以适应绝大多数工艺过程对换热器的要求。进行换热器的设计，首先是根据工艺要求选用适当的类型，同时计算完成给定生产任务所需的传热面积，并确定换热器的工艺尺寸。换热器类型虽然很多，但计算传热面积所依据的传热

3、基本原理相同，不同之处仅是在结构上需根据各自设备特点采用不同的计算方法而已。第二部分设计方案简介评述我们设计的是煤油冷却器，冷却器是许多工业生产中常用的设备。列管式换热器的结构简单、牢固，操作弹性大，应用材料广。列管式换热器有固定管板式、浮头式、U形管式和填料函式等类型。列管式换热器的形式主要依据换热器管程与壳程流体的温度差来确定。由于两流体的温差大于50，故选用带补偿圈的固定管板式换热器。这类换热器结构简单、价格低廉，但管外清洗困难，宜处理壳方流体较清洁及不易结垢的物料。因水的对流传热系数一般较大，并易结垢，故选择冷却水走换热器的管

4、程，煤油走壳程。第三部分换热器设计理论计算１、试算并初选换热器规格（1）、定流体通入空间两流体均不发生相变的传热过程，因水的对流传热系数一般较大，并易结垢，故选择冷却水走换热器的管程，煤油走壳程。（2）、确定流体的定性温度、物性数据，并选择列管式换热器的形式：被冷却物质为煤油，入口温度为140℃,出口温度为冷却介质为自来水，入口温度为，出口温度为煤油的定性温度：水的定性温度：两流体的温差：由于两流体温差大于50℃，故选用带补偿圈的固定管板式列管换热器。两流体在定性温度下的物性数据物性流体煤油908250.7152.220.14水359

5、940.7284.1740.626(3)、计算热负荷Q按管内煤油计算,即若忽略换热器的热损失，水的流量可由热量衡算求得,即（4）、计算两流体的平均温度差，并确定壳程数逆流温差由R和P查图……得温度校正系数为，所以校正后的温度为又因，故可选用单壳程的列管式换热器。（5）、初步选择换热器规格根据管内为水，管外为有机液体，K值范围为280~710，假设K=430故由于，因此需要考虑热补偿。初选固定板式换热器规格尺寸如下：外壳直径D600mm管排方式——正三角形排列管程流通面积S0.0364m2公称压力P4.00Mpa管数n232管程数2管长

6、L6m管尺寸φ25×2.5mm（不锈钢管）中心距32mm公称面积S107.5m2换热器的实际传热面积采用此换热面积的换热器，则要求换热过程的总传热系数为：2、核算总传热系数K0（1）、计算管程对流传热系数，因为管中水的质量流量为，则水的体积流量为所以：(2)、计算壳程对流传热系数换热器中心附近管排中流体流通截面积为式中h——折流挡板间距，取煤油的质量流量为，则煤油的体积流量为由于换热器为两壳程，所以煤油的流速为：由于管为三角形排列，则有煤油在壳程中流动的雷诺数为因为在范围内，故可采用凯恩(Kern)法求算，即由于液体被冷却取0.95，

7、所以（3）、确定污垢热阻（4）、计算总传热系数（管壁热阻可忽略时，总传热系数为：）选用该换热器时，要求过程的总传热系数为431.8，在传热任务所规定的流动条件下，计算出的=488.8，所选择的换热器的安全系数为：则该换热器传热面积的裕度符合要求。3、计算压强降（1）、计算管程压强降前已算出：取不锈钢管壁的粗糙度，则由摩擦系数图查得所以对于的管子，有(2)、计算壳程压强降由于所以管子为正三角形排列，则取F=0.5折流挡板间距折流板数所以从上面计算可知，、﹤105，该换热器管程与壳程的压强降均满足题设要求，故所选换热器合适。第四部分换热器

8、主要结构尺寸一、管子的规格和排列方法考虑到流体的流速，选用规格的管子。我国换热器系列中，固定管板式多采用正三角形排列，它的优点有：管板的强度高；流体走短路的机会少，且管外流体扰动较大，因而对流传热系数较高；相同壳程内可排