化工原理課程設(shè)計(jì)方案煤油冷卻器的設(shè)計(jì)方案

確定設(shè)計(jì)方案選擇換熱管的類型兩流體溫度的變化情況:熱流體進(jìn)口溫度1２0℃出口溫度４0℃；冷流體進(jìn)口溫度30℃,出口溫度為40℃，該換熱器用循環(huán)冷卻水冷卻，冬季操作時(shí)，其進(jìn)口溫度會(huì)降低，考慮到這一因素，估計(jì)該換熱器的管壁溫度和殼體溫度之差較大，因此初步確定選用列管式換熱器.流動(dòng)空間及流速的確定由于循環(huán)冷卻水較易結(jié)垢，若其流速太低，將會(huì)加快污垢增長速度，使換熱器的熱流量下降，所以從總體考慮，應(yīng)使循環(huán)水走管程,煤油走殼程。選用Φ25mｍ×２．5ｍm的碳鋼管,管內(nèi)循環(huán)水流速?。保?ｓ。工藝計(jì)算及主體設(shè)備設(shè)計(jì)組分物性參數(shù)煤油、水在定性溫度下的物理特性參參數(shù)項(xiàng)目溫度0C密度（ｇ/cm3）黏度（10—4Pas）比熱容()執(zhí)導(dǎo)率（）入口出口煤油1２０4０８25７。152。22０.14冷卻水3０4099３.97。2２54.１70．626(一)、定性溫度,按單管程，多殼程計(jì)算，有：。溫度差較正系數(shù)溫度差較正系數(shù)ψ查上圖得溫度較正系數(shù),故：(二）、計(jì)算熱負(fù)荷:由此可得:(三）、估算傳熱面積A估：據(jù)書表4—7數(shù)據(jù)初選傳熱系數(shù),則傳熱面積（四）、試選型號(hào)：為避免冷卻水結(jié)垢，需要提高冷卻水的流速,故應(yīng)讓水走管程，煤油走殼程。取管內(nèi)水的流速,傳熱管為的碳鋼制管，其內(nèi)徑ｄ１＝0．0２m，d2＝0.０25m。估算單程管子根數(shù)為：。根據(jù)傳熱面積A估估算管子長度。若用4管程,則每根管程長選用L=6m.，根據(jù)以上數(shù)據(jù)初選浮頭式列管換熱器型號(hào)為：ＡES－5０0－1。6-53.7—6/25-4I。其中管總數(shù)11６根，每管程的管數(shù)為n=１16/4＝2９根；管中心距t≥1.25ｄ２≈3２mm,故?。簦剑?ｍm；正方形錯(cuò)列,殼體內(nèi)徑為ＤN＝500ｍm，取折流擋板間距ｈ=2５0ｍｍ，傳熱面積Ａ選=53.7m2.(五）、校核總傳熱系數(shù):管程對(duì)流傳熱系數(shù)管內(nèi)冷卻水流速：殼程對(duì)流傳熱系數(shù):殼程最大流通面積:煤油流量:正方形排列的當(dāng)量直雷諾數(shù)：普朗特?cái)?shù)：由此可得傳熱系數(shù)為：總傳熱系數(shù)：取污垢熱阻。碳鋼的執(zhí)導(dǎo)率，則:傳熱面積：，與原估計(jì)值基本相符。，即傳熱面積有19．９%的裕量。計(jì)算表明所先換熱器規(guī)格可用.設(shè)計(jì)結(jié)果概要此次根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)的要求選用的是AＥＳ-５00－1．6－5３。７-６/２5—４I較高級(jí)冷拔換熱管,其具體參數(shù)見下表：公稱直徑ＤN/mｍ管根數(shù)管程流通面積/ｍ2管長L/m傳熱面積A／m2中心排管數(shù)管程數(shù)５001１6０.０053６５3。７94ＡES—50０－1．６－53.7-６／25－４I列管換熱器工藝參數(shù)設(shè)計(jì)結(jié)果一覽表:項(xiàng)目計(jì)算結(jié)果管程殼程物料組分冷卻水煤油質(zhì)量流量q(kg／s）8.9５2.1流速U（ｍ／s）０.9890．０９３雷諾數(shù)Rｅ272０７．42８97.3普朗特?cái)?shù)Pr４。82１１。３4污垢熱阻Ｒd（m2?k／W)0．0０0３440。0000１７2傳熱系數(shù)α（Ｗ/ｍ2?k)4７６７336總傳熱系數(shù)Ｋ25５．８Ｗ/ｍ2?k傳熱面積A４4.８ｍ2裕度19．9％由上表數(shù)據(jù)可知，本設(shè)計(jì)中選用的AES－50０-1．6－5３.7—6/25-4I換熱器可達(dá)到工藝標(biāo)準(zhǔn)要求。綜述：在工程應(yīng)用中,qv由生產(chǎn)任務(wù)決定,ｕ由經(jīng)濟(jì)權(quán)衡決定。對(duì)本次課設(shè)任務(wù)而言,要想增大傳熱系數(shù)，在具體操作時(shí)，可通過減少金屬壁、污垢及金屬側(cè)流體等熱阻中較大者的熱阻來.當(dāng)金屬壁很薄,其熱導(dǎo)率較大，且壁面無污垢時(shí)，則減小兩側(cè)流體的對(duì)流熱阻就成為強(qiáng)化傳熱的主要方面.若兩側(cè)液體的對(duì)流傳熱系數(shù)α相差較大時(shí),增大小者對(duì)提高K值、增強(qiáng)傳熱最有效。本次設(shè)計(jì)任務(wù)可通過適當(dāng)增大冷卻水的流速，或者在管內(nèi)插入旋流元件或者增大傳熱面的表面積來強(qiáng)化傳熱效果.課程設(shè)計(jì)不僅僅考察我們對(duì)換熱器傳熱過程基本計(jì)算的掌握情況，同時(shí)要求我們對(duì)整個(gè)傳熱流程有一個(gè)系統(tǒng)性的認(rèn)識(shí)，是對(duì)我們課堂知識(shí)的一個(gè)擴(kuò)展和深化,將傳熱的原理,換熱器的工作原理和具體情境中的工藝條件的影響，以及生產(chǎn)成本等諸多信息進(jìn)行整合進(jìn)行設(shè)計(jì)對(duì)我而言是一次綜合性的鍛煉。在本