化工課程設(shè)計(jì)煤油冷卻器的設(shè)計(jì)

1、天 津 農(nóng) 學(xué) 院化工原理課程設(shè)計(jì)任務(wù)書設(shè)計(jì)題目：煤油冷卻器的設(shè)計(jì)系 別：食品科學(xué)系專 業(yè)：食品科學(xué)與工程學(xué)生姓名: 夏雪學(xué) 號(hào): 1009014206指導(dǎo)教師: 王步江起迄日期: 2012年5月28日2012年6月12日化工原理課程設(shè)計(jì)任務(wù)書1課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容和要求（包括原始數(shù)據(jù)、技術(shù)要求、工作要求等）：（一）、設(shè)計(jì)題目煤油冷卻器的設(shè)計(jì)（二）設(shè)計(jì)任務(wù)及操作條件（1）處理能力 14206 t/a 煤油（2）設(shè)備形式 列管式換熱器（3）操作條件 1、煤油：入口溫度146，出口溫度:342、冷卻介質(zhì)：循環(huán)水，入口溫度30，出口溫度40。3、允許壓降：不大于105 Pa4、煤油定性溫度下的物性數(shù)據(jù) c

2、=825kg/m3c=7.15×10-4Pa.SCpc=2.22KJ/(Kg·)c=0.14W(m·)4、每年按330 天計(jì)，每天24 小時(shí)連續(xù)運(yùn)行5、建廠地址：天津地區(qū)（三）設(shè)計(jì)項(xiàng)目（1）設(shè)計(jì)方案簡(jiǎn)介：選擇適宜的列管式換熱器并進(jìn)行核算，繪制設(shè)備條件圖（1號(hào)）一份，編制一份設(shè)計(jì)說明書（打印稿），其主要內(nèi)容包括：1、前言2、生產(chǎn)條件的確定3、換熱器的設(shè)計(jì)計(jì)算4、設(shè)計(jì)結(jié)果列表5、設(shè)計(jì)結(jié)果的討論與說明6、注明參考和使用的設(shè)計(jì)資料7、結(jié)束語（2）蒸發(fā)器的工藝計(jì)算：化工原理課程設(shè)計(jì)任務(wù)書2對(duì)課程設(shè)計(jì)成果的要求包括圖表、實(shí)物等硬件要求：試設(shè)計(jì)一臺(tái)適宜的列管式換熱器完成該生產(chǎn)任

3、務(wù)。設(shè)計(jì)計(jì)算列管式換熱器的熱負(fù)荷、傳熱面積、換熱管、殼體、管板、封頭、隔板及接管等。編寫課程設(shè)計(jì)說明書。3主要參考文獻(xiàn)：柴誠敬. 化工原理課程設(shè)計(jì).天津大學(xué)出版社.柴誠敬. 化工原理.高等教育出版社.4課程設(shè)計(jì)工作進(jìn)度計(jì)劃：序號(hào)起 迄 日 期工 作 內(nèi) 容1熟悉該設(shè)計(jì)的基本流程及查閱相關(guān)資料25.31-6.3進(jìn)行有關(guān)計(jì)算并核對(duì)結(jié)果36.4-6.12整理數(shù)據(jù)及結(jié)果主指導(dǎo)教師日期： 年 月 日天津農(nóng)學(xué)院課程設(shè)計(jì)說明書 設(shè)計(jì)名稱 冷卻器的設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)題目 煤油冷卻器的設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)時(shí)間 2012年5月28日 系 別 食品科學(xué)系 專 業(yè) 食品科學(xué)與工程 班 級(jí) 食科2班 姓 名 夏雪 指導(dǎo)教師 王步江 20

4、12 年 5 月 28 日化工原理課程設(shè)計(jì)說明書 目 錄 1設(shè)計(jì)方案（5）2生產(chǎn)條件的確定（5）3. 換熱器的設(shè)計(jì)計(jì)算（5）4換熱器的主要結(jié)構(gòu)尺寸和計(jì)算結(jié)果 （11）一設(shè)計(jì)方案選擇適宜的列管式換熱器并進(jìn)行核算，繪制設(shè)備條件圖（1號(hào)）一份，編制一份設(shè)計(jì)說明書（打印稿），其主要內(nèi)容包括：1、生產(chǎn)條件的確定2、換熱器的設(shè)計(jì)計(jì)算3、設(shè)計(jì)結(jié)果列表4、結(jié)束語二生產(chǎn)條件的確定 設(shè)計(jì)一列管式煤油換熱器，完成年冷卻 14206 t/a煤油的任務(wù)，具體要求如下：煤油進(jìn)口溫度146，出口溫度34；冷流體進(jìn)口溫度30，出口溫度40；每年按330天計(jì)，24小時(shí)/天連續(xù)進(jìn)行。三換熱器的設(shè)計(jì)計(jì)算（一）確定設(shè)計(jì)方案1.選擇換

5、熱器類型:兩流體溫度變化情況：熱流體進(jìn)口溫度146，出口溫度34；冷流體進(jìn)口溫度30，出口溫度40。由于該換熱器的管壁溫度和殼體溫度有較大溫差，故選用浮頭式換熱器。2.流動(dòng)空間及流速的確定:實(shí)際生產(chǎn)中，冷卻水一般為循環(huán)水，而循環(huán)水易結(jié)垢，為便于清洗，應(yīng)采用冷卻水走管程，煤油走殼程。選用25×2.5的碳鋼管，管內(nèi)流速設(shè)為ui=0.8m/s。（二）確定物性數(shù)據(jù)定性溫度：可取流體進(jìn)口溫度的平均值。殼程煤油的定性溫度：T= =90（）管程流體的定性溫度： t=35()根據(jù)定性溫度，分別插取殼程和管程流體的有關(guān)物性數(shù)據(jù)。煤油在90的有關(guān)物性數(shù)據(jù)如下：密度 0=825kg/m3定壓比熱容 Cpo

6、=2.22kJ/(kg·)導(dǎo)熱系數(shù) o=0.140W/(m·)粘度 o=0.000715Pa·s冷卻水在32.5的有關(guān)物性數(shù)據(jù)如下：密度 i=994.85kg/m3定壓比熱容 Cpi=4.174kJ/(kg·)導(dǎo)熱系數(shù) i=0.622W/(m·)粘度 i=0.000763Pa·s(三)計(jì)算總傳熱系數(shù)1.熱流量：=14206 × 2.22 × 1000 ÷ 330 ÷ 24 × （ 146-34 ） =4.428×kJ/h=123.012kW2.平均傳熱溫差：3冷卻水用量：4總

7、傳熱系數(shù)：（1)管程傳熱系數(shù)：（2)殼程傳熱系數(shù)：假設(shè)殼程的傳熱系數(shù) 污垢熱阻 管壁的導(dǎo)熱系數(shù) (四)計(jì)算傳熱面積考慮15%的面積裕度，S=1.15×S=1.15×15.07=17.33（）（五）工藝結(jié)構(gòu)尺寸1.管徑和管內(nèi)流速：選用252.5 傳熱管（碳鋼），取管內(nèi)流速2.管程數(shù)和傳熱管數(shù):依據(jù)傳熱管內(nèi)徑和流速確定單程傳熱管數(shù):按單程管計(jì)算，所需的傳熱管長(zhǎng)度:按單程管設(shè)計(jì)，傳熱管過長(zhǎng)，宜采用多管程結(jié)構(gòu)。取傳熱管長(zhǎng)=7m,則該換熱器管程數(shù)為:傳熱管總根數(shù)：N=312=36（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)按單殼程，雙管程結(jié)構(gòu)，溫差校正系數(shù)查下圖表，以1/R

8、代替R，PR代替P查表得溫差矯正系數(shù)為：=0.65平均傳熱溫差4傳熱管排列和分程方法：采用組合排列法，即每程內(nèi)均按正三角形排列，隔板兩側(cè)采用正方形排列。取管心距， 則： 橫過管束中心線的管數(shù)：5殼體內(nèi)徑：采用多管程結(jié)構(gòu)，取管板利用率 = 0.7，則殼體內(nèi)徑：圓整可取 D=240mm6.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：取折流板間：B = 0.3D ，則 B=0.3240=72mm折流板數(shù)： 折流板圓缺水平裝配。7接管：殼程流體進(jìn)出口接管：取接管內(nèi)循環(huán)油品流速為u = 1.5m / s ，則接管內(nèi)徑為取標(biāo)準(zhǔn)管徑為60mm。管程流體進(jìn)出口接管：取接

9、管內(nèi)循環(huán)水流速為u = 3.0m/s ，則接管內(nèi)徑為取標(biāo)準(zhǔn)管徑為40mm。(六)換熱器核算1熱量核算：（1)殼程對(duì)流傳熱系數(shù)：對(duì)圓缺形折流板，可采取克恩公式：當(dāng)量直徑，由正三角形排列得：殼程流通截面積：殼程流體流速及其雷諾數(shù)分別為：普蘭特準(zhǔn)數(shù)：粘度校正：即：（2)管程對(duì)流傳熱系數(shù)：管程流通截面積：管程流體流速及其雷諾數(shù)分別為：普蘭特準(zhǔn)數(shù)：即：（3)傳熱系數(shù)K：（4)傳熱面積S：該換熱器的實(shí)際傳熱面積：該換熱器的面積裕度：傳熱面積裕度合適，該換熱器能夠完成生產(chǎn)任務(wù)。2換熱器內(nèi)流體的流動(dòng)阻力：（1）管程流動(dòng)阻力：由Re = 2685.97，傳熱管相對(duì)粗糙度0.005，查莫狄圖得，流速，所以管程流動(dòng)阻力在允許范圍之內(nèi)。（2）殼程阻力：流體流經(jīng)管束的阻力：流體流過折流板缺口的阻力：總阻力：殼程流動(dòng)阻力也比較合適。四換熱器的主要結(jié)構(gòu)尺寸和計(jì)算結(jié)果見下表 工藝參數(shù)名稱管程殼程物料名稱循環(huán)水煤油操作壓力：MPa0.403操作溫度：30-40146-34流量：kg/h1060914206流體密度：kg/994.85825定壓比熱容：kJ/(kg·)4.1742.22導(dǎo)熱系數(shù)：W/(m·)0.6220.140粘度：Pa·s0.0007630.000715總傳熱系數(shù):621.9193.2