(完整版)煤油冷却器毕业课程设计

长沙学院

课程设计说明书

题目煤油冷却器的设计系(部) 生环系

专业(班级) 09应化2班

姓名

学号

指导教师宋勇

起止日期2012.5.28——2012.6.16

化工原理课程设计任务书

系主任___________ 指导教师____________ 学生__戴姣______ 2班

编号：2.2.7

一、设计题目名称：煤油冷却器的设计

二、设计条件：

1．煤油：入口温度：130℃，出口温度：50℃；

2．冷却介质，循环水（P为0.3MPa，进口温度28℃，出口温度40℃）3．允许压强降，不超过105Pa；

4．每年按300天计；每天24 s。参考数据见表2.1,表2.2[1]。

表2.1.列管式换热器内的适宜流速范围

流体种类流速（ms）

管程壳程一般液体0.5~3 0.5~1.5 易结垢液体>1 >0.5 气体5~30 3~15

表2.2不同粘度液体的流速（以普通钢壁为例）

液体粘度

mPa．s ＞1500

1500～

500

500～

100

100～35 35～1 ＜1

最大流速

（ms）

0.6 0.75 1.1 1.5 1.8 2.4

2.3确定物性数据

定性温度：对于一般气体和水等低黏度流体，其定性温度可取流体进出口温度的平均值。

壳程流体（煤油）的定性温度为：℃

管程流体（硬水）的定性温度为：℃

根据定性温度，分别查取壳程和管程流体的有关物性数据。见表2.3[1]

表2.3.物性数据

密度（㎏m3）比热容（kJkg

•℃）粘度（Pa•

s）

导热系数（Wm

•℃）

煤油825 2.22 7.15×

10-4

0.14

水34℃) 993.95 4.174 7.27×

10-4

0.62

2.4计算总传热系数

(1).煤油的流量

已知要求处理能力为16.5万吨煤油每年（每年按300天计，每天24小时连续运行），则煤油的流量为：

h Kg Wh 78.902724

30010650003

=⨯⨯=

W h----热流体的流量，kg=0.0225 在下面的公式中，代入以上数据，可得

o

so i o i o si i i o R d bd d d R d d K αλα1

1

++++=

(6).计算传热面积

由以上的计算数据，代入下面的公式，计算传热面积：

25

23.3455.406.3201045.4'm t K Q S m =⨯⨯=∆=

考虑15%的面积裕度，则：

第三章 工艺结构设计

3.1.管径和管内流速

选用Φ25×2.5的碳钢管，管长6m ，管内流速取ui=0.5ms 。

3.2.管程数和传热管数

根据传热管的内径和流速，可以确定单程管子根数：

n s =

按单程计算，所需传热管的长度是：

m n d S L s o 8.857

025.014.336

.39=⨯⨯==

π

若按单程管计算，传热管过长，宜采用多管程结构，可见取传热管长

l=6m ，则该传热管程数为：

则传热管的总根数为：

)(114572根=⨯=⨯=s P n N N

3.3.平均传热温差校正及壳程数

=

28.4828

5040130)

2850()40130(=-----In

℃

此时： P= R=

可查得： =0.84[1]﹥0.8，所以，修正后的传热温度差为： =℃

于是，校正后的平均传热温差是40.55℃，壳程数为单程，管程数为2。

3.4.传热管排列和分程方法

采用组合排列法，即每程内均按正三角形排列，隔板两侧采用正方形排列。取管心距t=1.25d 0，则 )(3225.312525.1mm t ≈=⨯= 横过管束中心线的管数

根）(1311419.119.1===N n c

3.5.壳程内径和换热管的选型汇总

采用多管程结构，取管板利用率η=0.7，则壳体内径为

mm N

t

D 4297

.0114

3205.105.1=⨯

⨯==η

圆整可取D450mm [3]

3.6.折流板

设置折流板的目的是为了提高流速，增加湍动，改善传热，在卧式换热器中还起支撑管束的作用。常用的有弓形折流板（图1-20）和圆盘-圆环形折流板（图1-21），弓形折流板又分为单弓形[图1-20（a ）]、双弓形[图1-20（b ）]、三重弓形[图1-20（c ）]等几种形式[4]。

单弓形折流板用得最多，弓形缺口的高度h为壳体公称直径Dg的15%～45%，最好是20%，见图1-22（a）；在卧式冷凝器中，折流板底部开一90°的缺口，见图1-22（b）。高度为15～20mm，供停工排除残液用；在某些冷凝器中需要保留一部分过冷凝液使凝液泵具有正的吸入压头，这时可采

用堰的折流板，见图1-22（c）[4]。

近壳体处，会有一部分液体停滞起来，形成对传热不利的“死区”。为了消

除这种弊病，宜采用双弓形折流板或三弓形折流板。

从传热的观点考虑，有些换热器（如冷凝器）不需要设置折流板。但为了增加换热器的刚度，防止管子振动，实际仍然需要设置一定数量的支承板，其形状与尺寸均按折流板一样来处理。折流板与支承板一般均借助于长拉杆通过焊接或定距管来保持板间的距离，其结构形式可参见图1-23[7]。

由于换热器是功用不同，以及壳程介质的流量、粘度等不同，折流板间距也不同，其系列为：100mm，150mm，200mm，300mm，450mm，600mm，800mm，1000mm。[5]

允许的最小折流板间距为壳体内径的20%或50mm，取其中较大值。允许的最大折流板间距与管径和壳体直径有关，当换热器内流体无相变时，其最大折流板间距不得大于壳体内径，否则流体流向就会与管子平行而不