煤油冷却器 设计

河西学院

HexiUniversity

化工原理课程设计题目:煤油冷却器设计

学院:化学化工学院

专业:化学工程与工艺

学号:

姓名:张冠雄

指导教师:王兴鹏

2016年11月21日

化工原理课程设计任务书一、设计题目

煤油冷却器的设计

二、设计任务及操作条件

1.设计任务

生产能力（进料量）25000吨/年

操作周期7200小时/年

2.操作条件

煤油入口温度120℃，出口温度40℃

冷却介质自来水，入口温度20℃，出口温度40℃

允许压降≦105Pa

冷却水温度20℃

饱和水蒸汽压力0.25Mpa(表压)

3.设备型式列管式换热器

4.厂址上海（压力：1atm）

三、设计内容

1.设计方案的选择及流程说明

2.换热器的工艺计算

3.换热器的主要尺寸设计

4.辅助设备选型

5.设计结果汇总

6.绘制换热器总装配图：主视图、俯视图、剖面图、两个局部放大图

7.设计评述

目录

附图

煤油冷却器设计

作者：张冠雄

摘要：换热器在许多行业中有非常重要的地位，尤其是在化工、石油、等行业中。本次课程设计的任务是设计年处理25000吨煤油的煤油冷却器，采用列管式换热器。设计过程包括方案确定、换热器结构选择、主要换热设计计算并绘制列管式换热器的装配图。通过热量核算，压力降的核算以及面积裕度的求解，该换热器能够完成设计任务。

关键词：列管式换热器折流板法兰管板煤油水

1概述

1.1化工原理课程设计的目的、要求

课程设计是化工原理课程教学中综合性和实践性较强的教学环节，是理论联系实际的桥梁，是使学生体察工程实际问题复杂性的初步尝试，进行融会贯通的独立思考，在规定的时间内完成指定的化工设计任务，从而得到化工设计的初步训练通过课程设计，要求学生了解工程设计的基本内容，掌握化工设计的主要程序和方法，培养学生分析和解决工程实际问题的能力。同时，通过课程设计，还可以使学生树立正确的设计思路，培养实事求是、严肃认真、高度负责的科学作风。

课程设计是学生展示创新能力的有益实践。在设计中需要学生作出决策，即自己确定方案、选择流程、查阅资料、进行过程和设备计算，并要对自己的选择做出论证和核算，经过反复的分析和比较，择优选定最理想的方案和合理的设计。所以，课程设计是培养学生独立工作能力、增强学生创新意识的环节。

通过课程设计，应该提高以下几个方面的能力：

熟悉查阅文献资料、搜索有关数据、正确选用公式。当缺乏必要数据时，尚需通过实验测定或到生产现场实际查定。

在兼顾技术上先进性、可靠性、经济上合理性的前提下，综合分析设计任务的要求，确定化工工艺流程，进行设备选型，并提出保证过程正常。安全运行所需要的检测和计量参数，同时还要考虑改善劳动条件和环境保护的有效措施。

准确而迅速地进行过程设计计算及主要设备的工艺设计计算。

用精练的语言、简洁的文字、清晰地图表来表达自己的设计思想和计算结果。1.2列管式换热器及其分类

列管式换热器是目前化工及酒精生产上应用最广的一种换热器。它主要由壳体、管板、换热管、封头、折流挡板等组成。所需材质，可分别采用普通碳钢、紫铜或不

锈钢制作。在进行换热时，一种流体由封头的连接管处进入，在管流动，从封头的另一接管处流出，这称之管程；另一种流体由管壳的接管进入，从壳体的另一接管处流出，这称之为壳程。

列管式换热器种类很多，目前广泛使用的按其温差补偿结构来分，主要由以下几种：

⑴固定管板式换热器：

这类换热器的结构比较简单、紧凑、造价便宜，但管外不能机械清洗。当管壁与壳壁温差较大时，由于两者的热膨胀不同，产生了很大的温差应力，以至管子扭弯或使管子从管板上松脱，甚至毁坏换热器。

为了克服温差应力必须有温差补偿装置，一般在管壁与壳壁温度相差50以上时，为了安全起见，换热器应有温差补偿装置。但补偿装置（膨胀节）只能用在壳壁与管壁温差低于60~70和壳程流体压强不高的情况。一般壳程压强超过0.6MPa时由于补偿圈过厚，难以伸缩，失去温差补偿的作用，就应考虑其他结构。

⑵浮头式换热器

换热器的一块管板用法兰与外壳相连接，另一块管板不与外壳连接，以使管子受热或冷却时可以自由伸缩，但在这块管板上连接一个顶盖，称之为“浮头”，所以这种换热器叫做浮头式换热器。其优点是：管束可以拉出，以便清洗：管束的膨胀不受壳程约束，因而当两种换热器介质的温差大时，不会因管束与壳体的热膨胀量的不同而产生温差应力。其缺点为结构复杂，造价高。

⑶U型管式换热器

U型管式换热器，每根管子都弯成U形，两端固定在同一块板上，每根管子节课自由伸缩，从而解决热补偿问题。管程至少为两程，管束可以抽出清洗，管子可以自由膨胀。其缺点是管子内壁清洗困难，管子更换困难，管板上排列的管子少。优点是结构简单，质量轻，适用于高温高压条件。

⑷填料式换热器

这类换热器管束一端可以自由膨胀，结构比浮头式简单，造价也比浮头式低。但壳程内介质有外漏的可能，壳程中不应处理易挥发、易燃、易爆和有毒的介质。1.3换热器的设计要求

随着经济的发展，各种不同型式和种类的换热器发展很快，新结构、新材料的换热器不断涌现。为了适应发展的需要，我国对某些种类的换热器已经建立了标准，形成了系列。完善的换热器在设计或选型时应满足以下基本要求：

⑴合理地实现所规定的工艺条件；

⑵结构安全可靠；

⑶便与制造、安装、操作和维修；

⑷经济上合理。

1.4符号说明

英语字母：希腊字母：

A——流通面积，m2α——对流传热系数，W/（m2?）

b——厚度，m δ——相邻板间间距，m

——定压比热容，kJ/(kg?) Δ——有限差值

d——管径，m λ——导热系数，W/（m2?）

D——换热器壳径，m λ——摩擦系数

f——摩擦因数μ——

f——温度校正系数ρ——密度，kg/m3

F——系数ψ——校正系数

g——重力加速度，m/s2

h——挡板间距，m

K——长度，m

L——长度，m

n——指数下标：

n——管数c——冷流体

n——程数e——当量

N——程数h——热流体

Nu——努赛尔特数i——管内

P——压强，m——平均

P——因数o——管外