油气储运专业课程设计柴油冷却器的设计

课程设计任务书1、设计题目：年处理量1.0×105吨柴油冷却器的设计2、操作条件：（1）柴油：入口温度175℃；出口温度90℃；（2）冷却介质：采用循环水，入口温度20℃，出口温度50℃；（3）允许压降：不大于105Pa ；（4）柴油定性温度下的物性数据：3c -4c 0pc 0c 720kg/m 6.610 a.Sc 2.48k /(kg.c)0.133w/(m.c)P J ρμλ=⨯==＝（5）每年按330天计，每天24小时连续生产。

3、设计任务：（1）处理能力：100000t/a 柴油；（2）设备型式：列管式换热器；（3）选择适宜的列管换热器并进行核算；（4）绘制带控制点的工艺流程图和设备结构图，并编写设计说明书。

摘 要换热器是将热流体的部分热量传递给冷流体，使流体温度达到工艺流程规定的指标的热量交换设备，又称热交换器。

换热器作为传热设备被广泛用于锅炉暖通领域，随着节能技术的飞速发展，换热器的种类越来越多。

在化工生产中换热器可作为加热器、冷却器、冷凝器、蒸发器和再沸器等。

本次课程设计采用浮头式换热器来实现柴油冷却。

以循环水为主要冷却剂，在设计中完成了换热器的工艺结构尺寸设计，换热器的工艺计算，面积核算，及阻力计算等。

此外，对换热器的装配及生产流程给了一定说明。

关键词:换热器;循环水;浮头式换热器ABSTRACTHeat exchanger is part of the thermal fluid flow heat transfer to cold fluid, fluid temperature to the provisions of the process flow index of heat exchange equipment, also called heat exchanger. Heat exchanger as heat transfer equipment is widely used in boiler heating areas, along with the rapid development of energy-saving technology, more and more kinds of heat exchanger. In the chemical production in the heat exchanger can be used as heater, cooler, condenser, evaporator and reboiler, etc.This course design USES floating head heat exchanger to realize diesel oil cooling. In the design, mainly by circulating water for cooling agent, diesel oil cooling design. This design 忽略pleted the process calculation of heat exchanger, including diesel oil and water based property data, heat exchanger area estimation, heat exchanger process structure size calculation, and separately accounting, and some heat exchanger assembly drawing, etc.Keywords: Heat exchanger; Circulating water; Floating head heat exchanger目录摘要 (I)ABSTRACT (II)第1章绪论 (1)1.1换热器技术概况 (1)1.1.1换热器的分类 (1)1.1.2换热器设计要求 (2)1.2换热器技术的发展 (2)1.3换热器在工业生产中的应用 (2)第2章设计方案 (4)2.1换热器类型的选择 (4)2.2流动和空间的选择 (6)2.3流体流速的选择 (7)2.4加热剂、冷却剂的选择 (8)2.5材质选择 (8)第 3 章换热器工艺结构尺寸设计 (9)3.1换热管的选择和布置 (9)3.2管束及壳程分程 (10)3.2.1管束分程 (10)3.2.2壳程分布 (10)第4章换热器工艺计算 (11)4.1确定设计方案 (11)4.2基础物性数据 (11)4.3换热器面积估算 (12)4.3.1热负荷 (12)4.3.2平均传热温差 (12)4.3.3冷却水用量 (12)4.3.4总传热系数K (12)4.4计算传热面积 (13)4.5换热器工艺结构尺寸的计算 (13)4.5.1流速计算 (13)4.5.2管程数和传热管数 (13)4.5.3平均传热温差校正及壳程数 (14)4.5.4传热管排列和分程的选择 (14)4.5.5壳程内径计算 (14)4.5.6折流板的选择 (15)4.5.7其他附件选择 (15)4.6换热器核算 (15)4.6.1传热能力的核算 (15)4.6.2壁温核算 (17)4.6.3换热器流体阻力计算 (17)4.7换热器主要结构尺寸和计算结果汇总 (19)4.8主要符号说明 (20)讨论 (22)主要参考文献 (23)附录 (24)结束语 (27)教师评分表 (28)第1章绪论1.1换热器技术概况换热器（英语翻译：heat exchanger），是将热流体的部分热量传递给冷流体的设备，又称热交换器。

换热器是化工、石油、动力、食品及其它许多工业部门的通用设备，在生产中占有重要地位。

1.1.1换热器的分类在工程中，将某种流体的热量以一定的传热方式传递给他种流体的设备，称为热交换器。

在这种设备内，至少有两种温度不同的流体参与传热。

一种流体温度较高，放出热量；另一种流体温度较低，吸收热量。

1. 按用途划分按照用途不同可分为加热器、冷凝器、冷却器、蒸发器、再沸器、深冷器、过热器等。

加热器是把流体加热到必要的温度而使用的热交换器。

被加热的流体没有相变化。

冷凝器适用于冷却凝结性气体，并使其凝结液化的热交换器。

若是气体全部冷凝，则称为全凝器，否则称分凝器。

冷却器是用于把流体冷却到必要的温度的热交换器。

再沸器是用于再加热装置中冷凝了的液体使其蒸发的热交换器。

深冷器是用于把流体冷却到0℃以下的很低温度的热交换器。

过热器是将流体（一般是气体）加热到过热状态的热交换器。

2. 按热量交换原理和方式划分按照冷、热流体热量交换的原理和方式不同，换热器可分为3大类：⑴混合式换热器：冷、热流体直接接触和混合进行换热。

这类换热器结构简单，价格便宜，常做成塔状。

⑵蓄热式换热器：冷、热流体交换通过格子砖或填料等蓄热体以实现换热。

这类换热器由于少量流体相互掺和，易造成流体间的“污染”。

⑶间壁式换热器冷、热流体通过将它们隔开的固体壁面进行传热，这是工业上应用最为广泛的一类换热器。

按照传热面的形状及结构特点又可将其分为：①管式换热器，如套管式、螺旋管式、管壳式、热管式等；②板面式换热器，如板式，螺旋板式等；③扩展表面式换热器，如板翅式、管翅式等。

[1]1.1.2 换热器设计要求⑴满足工艺过程所提出的要求，热交换强度高，热损失少，在有利的平均温差下工作。

⑵要有与温度和压力条件相适应的不易遭到破坏的工艺结构，制造简单，装修方便，经济合理，运行可靠。

⑶设备紧凑。

这对大型企业、航空航天、新能源开发和余热回收装置更有重要意义。

⑷保证较低的流动阻力，以减少换热器的动力消耗。

1.2 换热器技术的发展换热器作为传热设备随处可见，在工业中应用非常普遍，特别是耗能用量十分大的领域，随着技能技术的飞速发展，换热器的种类开发越来越多。

适用于不同介质、不同工况、不同温度、不同压力的换热设备，结构和形式亦不同，换热器种类随新型、高效换热器的开发不断更新。

近年来，随着我国石化、钢铁等行业的快速发展，换热器的需求水平大幅上涨，但国内企业的供给能力有限，导致换热器行业呈现供不应求的市场状态，巨大的供给缺口需要进口来弥补。

二十世纪20年代出现板式换热器，并应用于食品工业。

以板代管制成的换热器，结构紧凑，传热效果好，因此陆续发展为多种形式。

30年代初，瑞典首次制成螺旋板换热器。

接着英国用钎焊法制造出一种由铜及其合金材料制成的板翅式换热器，用于飞机发动机的散热。

30年代末，瑞典又制造出第一台板壳式换热器，用于纸浆工厂。

在此期间，为了解决强腐蚀性介质的换热问题，人们对新型材料制成的换热器开始注意。

60年代左右，由于空间技术和尖端科学的迅速发展，迫切需要各种高效能紧凑型的换器，再加上冲压、钎焊和密封等技术的发展，换热器制造工艺得到进一步完善，从而推动了紧凑型板面式换热器的蓬勃发展和广泛应用。

此外，自60年代开始，为了适应高温和高压条件下的换热和节能的需要，典型的管壳式换热器也得到了进一步的发展。

70年代中期，为了强化传热，在研究和发展热管的基础上又创制出热管式换热器。

1.3 换热器在工业生产中的应用换热器在工业生产中的应用极为普遍，例如动力工业中锅炉设备的过热器、省煤器、空气预热器，电厂热力系统中的凝气器、除氧器、给水加热器、冷水塔；冶金工业中高炉的热风炉，炼钢和轧钢生产工艺中的空气或煤气预热；制冷工业中蒸汽压缩式制冷机或吸收式制冷机中的蒸发器、冷凝器；制糖工业和造纸工业的糖液蒸发器和纸浆蒸发器，都是换热器的应用实例。

在化学工业和石油化学工业的生产过程中，换热器也有较多的应用。

在航天工业中，为了及时取出发动机及其辅助动力装置在运行时所产生的大量热量，换热器也是不可缺少的重要部件。

在化工厂，换热器的费用约占总费用的10%～20%，在炼油厂约占总费用35%～40%。

换热器在其他部门如动力、原子能、冶金、食品、交通、环保、家电等也有着广泛的应用。

第2章设计方案2.1换热器类型的选择换热器种类繁多，以管壳式换热器为例，按其管板和壳体的组合结构，分为固定管板式，浮头式，U型管式、插管式等。

[2]⑴固定管板式换热器见图2-1。

图2-1 固定管板式换热器固定管板式换热器管程和壳程中，流过不同温度的流体，通过热交换完成换热。

当两流体的温度差较大时，为了避免较高的温差应力，通常在壳程的适当位置上，增加一个补偿圈（膨胀节）。

当壳体和管束热膨胀不同时，补偿圈发生缓慢的弹性变形来补偿因温差应力引起的热膨胀。

固定管板式换热器结构简单，制造成本低，管程清洗方便，管程可以分成多程，壳程也可以分成双程，规格范围广，故在工程上广泛应用。

壳程清洗困难，对于较脏或有腐蚀性的介质不宜采用。