化工课程设计--用水冷却煤油产品的多程列管式换热器设计

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1、化工原理课程设计设计书专业年级2011级应用化学小组成员指导教师日期2014-5-27目录目录…………………………………………………第一章设计任务书…………………………………1第二章概述…………………………………………2第三章结构设计与说明………………………………4第四章换热器的设计计算…………………………5第五章总结………………………………………16第六章参考文献……………………………………18第一章设计任务书一、设计名称用水冷却煤油产品的多程列管式换热器设计二、设计任务使煤油从140℃冷却到40℃,压力1bar(100kpa),冷却剂

2、为水，水压力为3bar(300kpa)，处理量为10t/h。三、设计任务1合理的参数选择和结构设计2传热计算和压降计算：设计计算和校核计算四、设计说明书内容1传热面积2管程设计包括：总管数、程数、管程总体阻力校核3壳体直径4结构设计包括流体壁厚5主要进出口管径的确定包括：冷热流体的进出口管五、设计进度1设计动员，下达设计任务书0.5天2搜集资料，阅读教材，拟定设计进度1.5天3设计计算（包括电算，编写说明书草稿）5-6天4绘图3-4天5整理，抄写说明书2天第二章概述化工生产中,无论是化学过程还是物理过程,几乎都需要热量的引入和导出.例如在

3、绝大多数化学反应过程和物理过程都是在一定温度下进行的,为了使物系达到并保持指定的温度,就要预先对物料进行加热或冷却,并在很多过程进行时,也要及时取走过程放出的热量或补充过程吸收的热量.工业上用于传热过程的基本设备称为换热器.在化工生产中,最常见的是两流体间的热交换.而且多是间壁式换热,两流体不接触,不混合.冷热两流体在传热是被固体壁面(传热面)所隔开,两流体分别在壁画两侧流动.典型的换热器有套管式换热器和列管式换热器.列管式换热器是目前化工及酒精生产上应用最广的一种换热器。它主要由壳体、管板、换热管、封头、折流挡板等组成。所需材质，可分别

4、采用普通碳钢、紫铜、或不锈钢制作。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：浮头式换热器、固定式换热器、U形管换热器、填料函式换热器等1浮头式换热器浮头式换热器两端的管板，一端不与壳体相连，该端称浮头。管子受热时，管束连同浮头可以沿轴向自由伸缩，完全消除了温差应力。浮头换热器的特点：浮头式换热器的一端管板固定在壳体与管箱之间，另一端管板可以在壳体内自由移动，这个特点在现场能看出来。这种换热器壳体和管束的热膨胀是自由的，管束可以抽出，便于清洗管间和管内。其缺点是结构复杂，造价高（比固定管板高20%），在运行中

5、浮头处发生泄漏，不易检查处理。浮头式换热器适用于壳体和管束温差较大或壳程介质易结垢的条件。2固定管板式换热器固定管板式换热器的两端管板和壳体制成一体，当两流体的温度差较大时，在外壳的适当位置上焊上一个补偿圈（或膨胀节）。当壳体和管束热膨胀不同时，补偿圈发生缓慢的弹性变形来补偿因温差应力引起的热膨胀。固定管板式换热器的特点：旁路渗流较小、造价低、无内漏,缺点是壳体和管壁的温差较大，易产生温差力，壳程无法清洗，管子腐蚀后连同壳体报废，设备寿命较低，不适用于壳程易结垢场合。3U型管式换热器这类换热器只有一个管板，管程至少为两程，管束可以抽出清洗

6、，管子可以自由膨胀。其缺点是管子内壁清洗困难，管子更换困难，管板上排列的管子少。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。第三章结构设计与说明进料下一工序工艺流程图1.加料方式：反应器出来产品直接进入换热器2.进出料热状况：煤油进口温度140℃，出口温度40℃3.换热方式：循环水间接接触式换热4.换热器的选择：由于两流体的温差大于50℃，可选用带有温度补偿的固定管板式换热器或浮头式列管换热器。5.流径的选择在具体设计时考虑到尽

7、量提高两侧传热系数较小的一个，使传热面两侧传热系数接近；在运行温度较高的换热器中，应尽量减少热量损失，而对于一些制冷装置，应尽量减少其冷量损失；管、壳程的决定应做到便于清洗除垢和修理，以保证运行的可靠性。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。第四章换热器的设计计算一、设计方案1选定换热器类型被冷却物质为煤油，入口温度为T1=140℃,出口温度为T2=40℃冷却介质为自来水，入口温度为t1=30℃，出口温度为t2=38℃油的定性温度：水的定性温度：两流体的温差：（>50℃，<70℃）可选用带温度补偿的

8、固定管板式换热器。但考虑到该换热器用循环冷却水冷却，在冬季操作时冷却水进口温度会降低，因此壳体壁温与管壁壁温相差较大，为安全起见，故选用浮头式列管换热器。2选用流体流动空间及流速41因循环冷却