柴油冷卻器設(shè)計(jì)說明書.doc

化工原理課程設(shè)計(jì)柴油冷卻器柴油冷卻器設(shè)計(jì)說明書學(xué)院：機(jī)電工程學(xué)院班級(jí)：過控112姓名：高金欣學(xué)號(hào)：2011112053日期 ： 目錄一設(shè)計(jì)任務(wù)書2二物性參數(shù)的確定 2 三. 確定設(shè)計(jì)方案21 選擇換熱器的類型22 流程安排2四 估算傳熱面積21. 傳熱器的熱負(fù)荷32. 平均傳熱溫差33. 傳熱面積估算3五 工藝結(jié)構(gòu)尺寸31. 管徑和管內(nèi)流速32. 管程數(shù)和傳熱管數(shù)33. 平均傳熱溫差校正和殼程數(shù)44. 傳熱管排列和分程方法45. 殼程內(nèi)徑46. 折流板47. 其他附件58. 接管5六換熱器核算5 1.傳熱能力核算 （1）管程傳熱膜系數(shù)5 （2）污垢熱阻和管壁熱阻6 （3）殼程對(duì)流傳熱膜系數(shù)6 （4）總傳熱系數(shù)K6 （5）傳熱面積裕度72.換熱器內(nèi)流體的流動(dòng)阻力7 （1）管程流動(dòng)阻力7 （2）殼程流動(dòng)阻力8七換熱器主要工藝結(jié)構(gòu)尺寸和計(jì)算結(jié)果表8八設(shè)備參考數(shù)計(jì)算9 1.殼體壁厚92.接管法蘭93.設(shè)備法蘭94.封頭管箱95.設(shè)備法蘭用墊片106.管法蘭密封用墊片107.管板108.支座109.設(shè)備參數(shù)總表11九. 參考文獻(xiàn)11十學(xué)習(xí)體會(huì)與收獲12一、設(shè)計(jì)任務(wù)書1.設(shè)計(jì)任務(wù)書和設(shè)計(jì)條件柴油36000kg/h由180被冷卻到130與油品換熱，以回收其熱能，油品進(jìn)出口溫度為60和110。兩側(cè)污垢熱阻為0.0002 m2/w ，初設(shè)K=270 w/ m2 。 二、物性參數(shù)的確立柴油 ：進(jìn)口溫度th1：180 出口溫度th2：130定性溫度：tm柴=油品： 進(jìn)口溫度tc1：60 出口溫度tc2：110定性溫度：tm油 =密度粘度比熱導(dǎo)熱系數(shù)油品柴油8607155.20.642.22.482.20.133三、設(shè)計(jì)方案的確立1選擇換熱器的類型由于tm柴tm油=15585=7050 ，所以選用浮頭式換熱器為宜。2流程安排 由于油品粘度大，為了減小損失和充分利用柴油的熱量，采用柴油走管程，油品走殼程。四、估算傳熱面積1換熱器的熱負(fù)荷Q =WhCp.h(th1-th2)=360002.48103(180-130)/3600 =1.24106 W 2.平均傳熱溫差先按逆流180130 1106070 70 3.傳熱面積估算 K =270W/ m2 S估= 因?yàn)閠m柴tm油=15585=7050，所以需要考慮熱補(bǔ)償。S實(shí)=1.265.6=78.72 m2五工藝結(jié)構(gòu)尺寸 1.管徑和管內(nèi)流速選用252.5mm的傳熱管(碳鋼管)，設(shè)管內(nèi)流速ui1m/s。 2.管程數(shù)和傳熱管數(shù)依據(jù)傳熱管內(nèi)徑和流速確定單程管傳熱管數(shù)(根)按單管程計(jì)算，所需的傳熱管長(zhǎng)度為m按單管程設(shè)計(jì)，傳熱管過長(zhǎng)，宜采用多管程結(jié)構(gòu)。現(xiàn)取傳熱管長(zhǎng) l= 6 m ，則該換熱器管程數(shù)為Np=L / l=18.6/6=3.14（管程）傳熱管總根數(shù) N = 454= 180 （根）。3.平均傳熱溫差校正及殼程數(shù)平均傳熱溫差校正系數(shù)R1P0.42 溫度校正系數(shù)為 =0.92平均傳熱差校正為tm=tm =0.9270=64.4 由于平均傳熱溫差校正系數(shù)大于0.8，同時(shí)殼程流體流量較大，故取單殼程合適。4.傳熱管的排列和分程方法采用組合排列法，即每程內(nèi)均按旋轉(zhuǎn)45正四邊形排列，其優(yōu)點(diǎn)為管板強(qiáng)度高，流體走短路的機(jī)會(huì)少，且管外流體擾動(dòng)較大，因而對(duì)流傳熱系數(shù)較高，相同的殼程內(nèi)可排列更多的管子。取管間距：t 1.25d=1.25x25=32 mm 。隔板中心到離其最近一排管中心距離S=t/2+6=32/2+6=22 mm取各程相鄰管的管心距為44mm。 【1】5.殼體內(nèi)徑 采用多管程結(jié)構(gòu)，取管板利用率=0.7，得殼體內(nèi)徑為 Di =1.05t=1.0532=538 mm , 圓整可取Di =600mm。6.折流板采用弓形折流板，取弓形折流板圓缺高度為殼體內(nèi)徑的25%，則切去的圓缺高度為h=0.25600=150 mm ，故可取h=150 mm。取折流板間距B=0.4Di，則B=0.4600=240 mm。取板間距H150mm，則：折流板數(shù) NB=1=124 塊折流板圓缺面水平裝配。7.其他附件選取拉桿直徑為12mm，拉桿數(shù)量為4根，殼程入口應(yīng)設(shè)置防沖擋板。8接管（1）殼程流體進(jìn)出口接管 取接管內(nèi)液體流速u1=1.6m/s, =102mm圓整后取管內(nèi)直徑為100mm.(2) 管程流體進(jìn)出口接管 取接管內(nèi)液體流速u2=1.6m/s,圓整后取管內(nèi)直徑為100mm六換熱器核算1.傳熱能力核算 （1）管程傳熱膜系數(shù)4.08.0PrRe23.0iidla= 【2】其中：管程流體流通面積Si =0.01413 m2管程空氣的流速及其雷諾數(shù)分別為ui =0.989m/sRe22097普蘭特準(zhǔn)數(shù)Pr =11.9因此，管程空氣的傳熱膜系數(shù)a i為a i = ii0.023220970.811.90.4=960.9W/(m2)(2) 污垢熱阻和管壁熱阻污垢熱阻Rdi=Rdo=0.0002 m2/w碳鋼導(dǎo)熱系數(shù)50W/m(3) 殼程對(duì)流體傳熱膜系數(shù)對(duì)于圓缺形折流板，可采用克恩公式。其中： 【2】 黏度校正為=1.05 當(dāng)量直徑為 殼程流通截面積為 殼程流體流速及其雷諾數(shù)分別為 Reo1857.6 普朗特準(zhǔn)數(shù)Pr =96.1 因此，殼程水的傳熱膜系數(shù)為=479.2 W/(m2)（4）總傳熱系數(shù)K0.0002=0.003841解得：260.3 W/ (m2)(5)傳熱面積裕度QiSitm得：SiQi/(tm)73.9 m2該換熱器的實(shí)際傳熱面積SpSp=3.140.056108=84.8 m2該換熱器的面積裕度為=14.7%2.換熱器內(nèi)流體的流動(dòng)阻力（1）管程流動(dòng)阻力 取Ns=1 Np=4 Fs=1.5 由=22097,傳熱管相對(duì)粗糙度，查圖得，流速ui=0.989m/s, ,所以 ， 總阻力=（4196+1049）141.5=Pa管程流體阻力在允許范圍之內(nèi)。（2）殼程流動(dòng)阻力 正方形錯(cuò)列 F=0.5 ，F(xiàn)s 對(duì)液體可取為1.15；Ns=1 NB=24 0=0.416m/s 0=51857.6-0.228=0.8987 故P1=0.50.898715.24(24+1)0.4162860/2=12739.8Pa 流體經(jīng)過折流板缺口的阻力損失： P2=NB(3.5-2B/D)2/2 B=0.24 D=0.60 P2=24(3.5-20.24/0.6)0.4162860/2=4822Pa 總阻力損失： P總=12739.8+4822=17561.8Pa 殼程流動(dòng)阻力在允許范圍內(nèi) 。七換熱器主要工藝結(jié)構(gòu)尺寸和計(jì)算結(jié)果表參數(shù)管程殼程流量，kg/h3600040581.8物性操作溫度，180/13060/110定性溫度，15585流體密度，kg/m3715860定壓比熱容，kj/(kg.k)2.482.2黏度，pa.s傳熱系數(shù)，W/（m2）0.1330.119普朗特?cái)?shù)11.996.1設(shè)備結(jié)構(gòu)參數(shù)形式浮頭式臺(tái)數(shù)1殼體內(nèi)徑，mm600殼程數(shù)1管徑，mm管心距，mm32管長(zhǎng)，mm6000管子排列正方形旋轉(zhuǎn)45管數(shù)目，根180折流板數(shù)24傳熱面積，84.8折流板間距，mm240管程數(shù)4材質(zhì)碳鋼主要計(jì)算結(jié)果管程殼程流速，m/s0.9890.416表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)，W/（m2）960.9479.2污垢熱阻，m2/W0.00020.0002阻力降，Pa熱負(fù)荷，kw1240傳熱溫差，64.4傳熱系數(shù)，W/（m2）260.3裕度14.7八、設(shè)備參考數(shù)計(jì)算1.殼體壁厚 由Po1.6 MPa， Di600mm，對(duì)殼體與管板采用單面焊，焊接接頭系數(shù)0.9,腐蝕裕度C=1mm， t=112MPa +C+1=5.8mm圓整后取8mm 2. 接管法蘭【3】Dg管子平焊法蘭螺栓焊縫dHSDD1D2fbd重量（kg）數(shù)量直徑KH1001084215180158326184.88M16563.設(shè)備法蘭 【3】Dg管子平焊法蘭螺栓焊縫dHSDD1D2fbd重量（kg）數(shù)量直徑KH60063098407707205504180.320M3610114.封頭管箱【3】封頭：以外徑為公稱直徑的橢圓形封頭公稱直徑Dg曲面高度h1直邊高度h2內(nèi)表面積F容積v（m3）600150400.4640.396 5.設(shè)備法蘭墊片（橡膠石棉板）公稱直徑Dg墊片內(nèi)徑d公稱壓力F(m2)墊片外徑D60061516655 6.管法蘭用墊片法蘭公稱壓力Mpa介質(zhì)溫度密封面型式墊片名稱材料油品1.6200光滑式耐油橡膠石棉墊片耐油橡膠石棉板 7. 管板管板厚度35mm，長(zhǎng)度300mm，材料為16MnR。 8. 支墊（鞍式支座）公稱直徑Dg每個(gè)支座允許負(fù)荷tb1LBlK1bm重量（kg）60036.81805501202604209022026.39.設(shè)備參數(shù)總表序號(hào)圖號(hào)標(biāo)準(zhǔn)名稱數(shù)量材料單重（kg）總量（kg）1LNQ-001-3前瑞管箱1組合件84.52HG20592法蘭PL100-1.0 RF2Q235-B2.625.243GB8163-87接管108X5 L=1602Q235-B4LNQ-001-2折流板 29Q235-A7.5217.55筒體DN127X4.51Q235-B2786LNQ-001-2拉桿4Q235-B4.216.87GB/T6170螺母M1684級(jí)0.040.328LNQ-001-3法蘭120II879墊片642/600 S=34石棉橡膠板0.310JB/T4701-2000法蘭-FM600-1.01Q235-B40.811筒體DN600X8 L=1401Q235-B16.812JB/T 4746-2002封頭EHA 600X51Q235-B1713GB/T14976換熱管25X2.5，L=60001560Cr18Ni93.4530.414JB/T4712-92支座 500-S2Q235-A/Q235-B26.315JB/4701-2000法蘭-FM500-1.01Q235-B29.516SYJ11-65墊片2橡膠板0.150.317LNQ-001-3防松吊耳2Q235-B0.080.1618LNQ-001-2管板116MnR6519GB/T6170螺母 M201286級(jí)0.0648.220JB/T4707螺栓M20x150-A626.8級(jí)0.3320.4621SYJ11-65墊片1橡膠板0.3九、 參考文獻(xiàn)【1】楊長(zhǎng)龍，化工原理課程設(shè)計(jì) 哈爾濱工程大學(xué)出版社，2010【2】 夏清，陳常貴，化工原理上，天津大學(xué)出版社，2010【3】材料與零部件（上）. 上海人民出版社. 1973.8十、學(xué)習(xí)體會(huì)與收獲兩周的化工原理課程設(shè)計(jì)即將結(jié)束，我們小組設(shè)計(jì)的是柴油冷卻器，雖然時(shí)間不長(zhǎng)，但我們卻從中學(xué)到了很多知識(shí)。加深和鞏固了上學(xué)期所學(xué)的化工原理這雖然剛開始會(huì)感到無從下手，很多所學(xué)的知識(shí)也有些生疏。但通過老師的細(xì)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(shè)計(jì)計(jì)算,使我對(duì)換熱器有了進(jìn)一步的了解,對(duì)傳熱的具體過程有了深刻的認(rèn)識(shí).尤其是從最初的無從下手到現(xiàn)