煤油冷卻器設計方案

1 煤油冷卻器設計方案 述 換熱器的概念：在不同溫度的流體間傳遞熱能的裝置稱為熱交換器，簡稱為換熱器。在換熱器中至少要有兩種溫度不同的流體，一種流體溫度較高，放出熱量；另一種流體則溫度較低，吸收熱量。 35 40。隨著我國工業(yè)的不斷發(fā)展，對能源利用、開發(fā)和節(jié)約的要求不斷提高，因而對換熱器的要求也日益加強。換熱器的設計、制造、結構改進及傳熱機理的研究十分活躍，一些新型高效換熱器相繼問世。列管式換熱器有以下幾種： 1、固定管板式 固定管板式換熱器的兩端管板和殼體制成一體，當兩流體的溫度差較大時，在外殼的適當位置上焊上一個補償圈，（或膨脹 節(jié)）。當殼體和管束熱膨脹不同時，補償圈發(fā)生緩慢的彈性變形來補償因溫差應力引起的熱膨脹。 特點：結構簡單造價低廉，殼程清洗和檢修困難，殼程必須是潔凈不易結垢的物料。 形，流體進、出口分別安裝在同一端的兩側，封頭內用隔板分成兩室，每根 管子可自由伸縮，來解決熱補償問題。 特點：結構簡單，質量輕，適用于高溫和高壓的場合。管程清洗困難，管程流體必須是潔凈和不易結垢的物料。 浮頭式 換熱器兩端的管板，一端不與殼體相連，該端稱浮頭。管子受熱時，管束連同浮頭可以沿軸向自由伸縮，完全消除了溫差應力。 特點：結構復雜、造價高，便于清洗和檢修，消除溫差應力，應用普遍。 2 第 2 章 設計方案 藝流程草圖 由于循環(huán)冷卻水易結垢，為便于水垢的清洗，選擇循環(huán)水做管程流體，煤油做殼程流體。管程與殼程流體的進出方向為上圖所示，并選擇逆流傳熱。圖中水由泵 1經過管程沿所示方向流動，煤油由泵 1 經過殼程沿所示方向流動。 冷卻循環(huán)水與煤油在設計的換熱器中進行熱交換，煤油由初溫 100降溫至， 40冷卻循環(huán)水由初溫升 30溫至 50。 計標準 第 3 章 設計計算 定設計方案 擇換熱器的類型 兩流體溫度變化情況：熱流體進口溫度 C140 ,出口溫度 C40 ；冷流體 (循環(huán)水 )進口溫度 C30 ，出口溫度 C40 。該換熱器用循環(huán)冷卻水冷卻，冬季操作時a d b c 泵 2 泵 1 3 進口溫度會降低，考慮到這一因素，估計該換熱器的管壁溫和殼體壁溫之差較大，因此初步確定選用帶膨脹節(jié)的固定管板式換熱器。 動空間的確定 由于循環(huán)冷卻水較易結垢，為便于水垢清洗，應使循環(huán)水走管程，油品走殼程。 選用 碳鋼管， 設 管內 流速 定物性數據 定性溫度：可取流體進口溫度的平均值。 殼程油的定性溫度為 : )(902 40140 管程流體的定性溫度為 : )(352 4030 根據定性溫度，分別查取殼程和管程流體的有關物性數據。 管程流體的定性溫度為 t=（ 30+40） /2=35（） 算總傳熱系數 流量 )( 9/1 3 2 8 6 7 0401 4 8 5 均傳熱溫差 )(393040401 4 0040()401 4 0( 4 卻水用量 q 6 6 3 2 8 6 7 0 傳熱系數 K 管程傳熱系數 1 3 6 7 00 0 0 7 2 9 i / 殼程傳熱系數 假設殼程的傳熱系數 )/(300 20 污垢熱阻 )(108 9 8 4 )(106 9 9 4 管壁的導熱系數 )/( 1)/(44 計算傳熱面積 熱損失忽略 321h 0140( )(3 5 考慮 0015 的面積和裕度： )( 。 藝結構尺寸 徑結構尺寸 選用 傳熱管（碳鋼），取管內流速為 程數和傳熱管數 依據傳熱管內徑和流速確定單程傳熱管數 根）(943600( 6 6 4422按單程管計算，所需的傳熱管長度為 )9 600 53 4 5 . 0s 按單管程設計，傳熱管過長，宜采用多管程機構?，F取傳熱管長 ,則該換熱器管程為 : 管程）(25 傳熱管總根數 N= （根）1 2 02602N 均傳熱溫差校正系數及殼程數 平均傳熱溫差校正系數 103040 401 4 01221 0 30401112 tT t 平均傳熱溫差 6 )( 熱管排列和方程方法 采用組合排列法，即每程內均按正三角形排列，隔板兩側采用正方形排列。取管心距025.1 ,則： 橫過管束中心線的管數 根）( nn c 體內徑 采用多管程結構，取管板利用率 ，則殼體內徑為 : ）（ 9 . 圓整后取 ）450 流板 采用弓形折流板，取弓形折流板圓缺高度為殼體內的 0025 ；則切去的圓缺高度為 )( ,故可取 )(110 取折流板間距 則 )(1 3 54 5 03.0 ,可取 B 為 150流板數 )(39115060001 塊 折流板圓整面水平裝配。 7 第四章熱量核算 量核算 殼程對流傳熱系數對圓缺形折流板；采用克思公式 ( 當量直徑，由正三角形排列得 )(0 2 2 (4)42 3(4 220202e 殼程流體截面積 8 )(014 7 ( 200 殼程流體流速及其雷諾數分別為 )/(8253600(5985000 3 1 3 80 0 0 7 1 25020. 0 0 7 000 1)( )/(4 8 2 5 3(0 2 4 管程對流傳熱系數 d 管程流通截面積 )(2 mS i 管程流體流速 )/(9943600/(33665 i 1 41 7 60 00 7 2 9 07 2 )/( 傳熱系數 )/( 傳熱面積 )(3 該換熱器的面積裕度為 000000 9100 p 傳熱面積 裕度 合適，該換熱器能夠完成生產任務。 熱器內流體的流動阻力 管程流動阻力 2程流動阻力表 10 ( 21 上式中： 1P 直管中因摩擦阻力引起的壓力降， 2p 回彎管中因摩擦阻力引起的壓力降， 由經驗公式222 估算； 結垢校正系數，無因次， 的換熱器取 串聯的殼程數，取 1； 管程數，取 2； 221 222 由2097,傳熱管相對粗糙度 d， 查圖得 o/流速 3/9 9 4,/4 9 7.0 所以 i 7 42 5 1 0 3 82 5 1 432 222 11 管程流動阻力在允許范圍之內。 （ 2） 殼程阻力 10 ， 流體流經管束的阻力： 21 21 , 7 9 0 5 35 13 39 141.0 1 6 8 62 0 21 流體流過折流板缺口的阻力： 2 22 oB 總阻力 換熱器主要結構尺寸和計算結果。 參數 管程 殼程 物 性 操作溫度， 40/30 140/40 定性溫度， 35 90 流體密度， kg/94 825 定壓比熱容 ) 度， 熱系數， W/（ ） 朗特準數 12 設計總結 兩周的化工原理課程設計即將結束，我們小組設計的是煤油冷卻器，雖然時間不長，但我們卻從中學到了很多知識。加深和鞏固了上學期所學的化工原理知識。 雖然剛開始會感到無從下手，很多所學的知識也有些生疏。但通過老師的細心講解，我們大家共同合作，一起討論研究，通過一周的翻閱資料 ,查找公式 ,設計計算 ,使我對換熱器有了進一步的了解 ,對傳熱的具體過程有了深刻的認識 另外 ,我對于換熱器的用途也有了更多的認識 .。最后我們順利的完成了整個設計。 在老師的細心講解和指導下獨立完成了本次課程設計，通過這次的鍛煉 ,為我今后的學習工作做了良好的開端 構參數 形式 固定管板式 臺數 1 殼體內徑， 程數 1 管徑， 管心距， 2 管長， 000 管子排列 正三角形排列 管數目，根 120 折流板數 39 傳熱面積， 2m 流板間距， 35 管程數 2 材質 碳鋼 主要計算結果 管程 殼程 流速， m/s 面?zhèn)鳠嵯禂担?W/（ ） 2731 480 阻力降， 熱系數， W/（ ） 度 13 影響也會終生難忘的 . 通過這初次的課程設計使我們深刻的了解了化工原理這門課的主要內容以及對將來工作的深遠影響。 在此，感謝學院為我們提供了一個鍛煉自我，學習與歷練的機會，感謝老師耐心，認真的輔導，使我們的設計得以順利完成。 參考文獻 【 1】楊長龍，化工原理課程設計 哈爾濱工程大學出版社， 2010 【 2】 夏清，陳常貴，化工原理上，天津大學出版社， 2010 【 3】材料與零部件（上） . 上海人民出版社 . 4】張正端 邵洪福換熱器及其計算基礎知識 化學工業(yè)出版社 【 5】化工原理課程設計 天津科技技術出版社 1 【 6】化工設備設計 清華大學出版社 2 【 7】化工原理天津大學化工原理教研室編；天津大學出版（ 1999） 【 8】換熱器秦叔經、葉文邦等 ，化學工業(yè)出版社（ 2003） 【 9】化工原理（第三版）上、下冊譚天恩、竇梅、周明華等 ，化學工業(yè)出版社（ 2006） 【 10】化工過程及設備設計華南工學院化工原理教研室（