水冷却煤油浮头式换热器说明书

用水冷却煤油产品的浮头式换热器的设计说明书

1.传热工艺计算 (2)

1.1 确定设计方案 (2)

1.2 定流体的平均温度及物性数据 (2)

1.3 估算传热面积 (3)

1.3.1热流体的热量 (4)

1.3.2 计算冷介质的流量 (4)

1.4 工艺结构尺寸 (5)

1.4.1 换热器壳径的确定 (6)

1.4.2 换热器折流板的尺寸及数量的确定[7] (6)

1.4.3 接管规格 (6)

1.5 换热器核算 (7)

1.5.1 管程对流传热系数iα： (7)

1.5.2 壳程对流传热系数0α： (8)

1.5.3 总传热系数0k (9)

1.5.4 计算流体阻力 (10)

2.设计计算 (12)

2.1 筒体的计算 (12)

2.1.1 计算条件 (12)

2.1.2 厚度的计算 (13)

2.2 .管箱短节的计算 (13)

2.2.1 计算条件 (13)

2.2.2 厚度计算 (14)

2.3 外头盖短节计算 (14)

2.3.1 计算条件 (14)

2.3.2 厚度计算 (15)

2.4 管箱封头计算 (15)

2.4.1 计算条件 (16)

2.4.2 厚度计算 (16)

2.5 外封头盖计算 (16)

2.5.1 计算条件 (16)

2.5.2 厚度计算 (17)

2.6 管板的设计 (17)

2.6.1 符号说明 (17)

2.6.2 管板厚度的计算 (19)

2.6.3 换热管的轴向应力 (22)

2.6.4换热器与管板连接拉脱力 (23)

2.7 浮头盖的设计计算 (23)

2.7.1 管程压力P t作用下浮头盖的计算 (23)

2.7.2壳程压力P s作用下浮头盖的计算 (28)

2.8开孔补强 (31)

2.9水压试验校核 (32)

1.1设计条件

（1）使煤油从200℃冷却到35℃，压力1.0MPa；

（2）冷却剂为水，水压力为0.5MPa；

（3）处理量为12t/h。

1.2流动空间及流速的测定

由于循环冷却水较易结垢，为了便于水垢清洗，水走管程，煤油走壳程，换热管选φ25×2.5的碳钢无缝钢管管，管内流速取1m/s。

1.3 定流体的平均温度及物性数据

对于一般气体和水等低粘度流体，其定性温度可取流体进出口温度的平均温度，管程、壳程介质的进出口温度如表2.1所示：

表1.1 流体温度参数

工艺数据煤油循环水

入口温度 200℃ 25℃ 出口温度 35℃

35℃

则平均温度：

2/)(0T T T i m +=

2/)(0t t t i m +=

式中： i T ，0T ——热流体的进、出口温度，℃； i t ，0t ——冷流体的进、出口温度，℃. 则：煤油的平均温度 C T m 05.117235

200=+=

水的平均温度 C t m 0302

35

25=+=

根据定性温度，分别查取壳程和管程流体的有关物性数据，如表2.2所示。

表2.2 流体物性参数

介质

密度 Kg/m 3

比热 KJ/(kg.℃)

粘度 pa.s

导热系数 w/m. ℃

水

（t=30℃） 995.7

4.174

0.8012×310-

0.6171

煤油

（T=117.5）。

764

2.40

0.548×310-

0.1038

1.3 估算传热面积 1.3.1热流体的热量

)()(1221t t C W T T C m Q pc c ph h -=-=

=)35200(40.212000-⨯⨯ =4752000kJ/h

=1320kw

1.3.2 计算冷介质的流量

)

(12t t C Q

W pc c -=

=

()

2535174.44752000

-⨯

=113847.6kg/h =31.62kg/s

式中 h W 、c W ——热流体流量和冷水的流量。 两流体的温差

()()C t t t t t m

02

12156253535

200ln 253535200ln

=-----=∆∆∆-∆='∆

1.3.3 总传热系数

(1)管程传热系数

2.248550008012

.07

.9951020.0=⨯⨯==i i i i e u d R μρ

4

.08

.0023.0r

i i

i P du d ⎪⎪⎭

⎫ ⎝⎛⨯

=μρλ

α

=023.0()4

.08.06171.00008012.01000174.42.24855020.06171.0⎪⎪⎭

⎫

⎝⎛⨯⨯⨯⨯

=4581()C m w 02/⋅ (2)壳程传热系数

假设壳程传热系数400=o α()

C m w 02/⋅

管程污垢热阻 w k R si

/104394.34-⨯= 壳程污垢热阻 w k R so /1072.14-⨯=