煤油换热器设计说明书

目录

第1章设计任务书 (1)

1.1设计条件 (1)

1.2设计要求 (1)

第2章确定设计方案 (1)

2.1选择换热器的类型 (1)

2.2流程安排 (1)

第3章主要物性参数 (2)

3.1设计条件 (2)

3.2确定主要物性数据 (2)

3.2.1 定性温度的确定 (2)

3.2.2 流体有关物性数据 (2)

第4章估算传热面积 (3)

4.1热流量 (3)

4.2冷却水流量 (3)

4.3平均传热温差 (4)

4.4估算传热面积 (5)

第5章工程结构尺寸 (5)

5.1计算壳体厚度 (5)

5.2封头的选择 (6)

5.3垫圈的选择 (6)

5.4接管 (7)

5.4.1壳程流体进出口接管 (7)

5.4.2 管程流体进出口接管 (7)

5.5法兰 (7)

5.5.1 壳体法兰 (7)

5.5.2 管法兰 (8)

5.6支座的选用 (8)

第6章换热器核算 (9)

6.1核算压强降 (9)

6.1.1管程压强降 (9)

6.1.2壳程压强降 (9)

6.2传热能力核算 (10)

6.2.1 管程传热膜系数 (10)

6.2.2 壳程流体传热膜系数 (11)

6.2.3 污垢热阻 (12)

6.2.4 总传热系数 (12)

6.2.5 安全系数 (12)

第7章换热器主要结构尺寸和计算结果表 (13)

参考文献 (14)

致谢 (14)

第1章 设计任务书

1.1设计条件

1、设备处理量16000kg/h

2、煤油：入口温度140°C ，出口温度50°C

3、冷却水：入口温度30°C ，出口温度40°C

4、热损失可忽略。 两则污垢热阻分别为

W C m Rs /0017.020 ⋅= W C m Rs i /0034.02 ⋅=

5、壳程压降不大于30KPa

6、初设K=290w/(m

2

c)

1.2 设计要求

1.设计满足以上条件的换热器并写出设计说明书。

2.根据所选换热器画出设备装配图。

第2章 确定设计方案

2.1 选择换热器的类型

由于温差较大和要便于清洗壳程污垢，对于油品换热器，初步确定选用浮头式换热器。

采用折流挡板，可使作为被冷却的煤油易形成湍流，可以提高对流表面传热系数，提高传热效率。

2.2 流程安排

煤油黏度较大，走壳程在较低的Re 数时即可达到湍流，有利于提高其传热膜系数，

煤油可利用外壳向外散热，增强冷却效果。

第3章 主要物性参数

3.1设计条件

由设计任务书可得设计条件如下表：

注：要求设计的换热器在常压下操作。

3.2 确定主要物性数据

3.2.1 定性温度的确定

煤油的进出口温度分别为140°C、50°C；水的进出口温度30°C、40°C。可取流体进出口温度的平均值。

管程水的定性温度为：

352

40

30=+=

T ℃ 壳程煤油的定性温度为：

952

50

140=+=

t ℃ 3.2.2 流体有关物性数据

根据由上面两个定性温度数据，查阅参考书可得煤油和水的物理性质。可得壳程和管程流体的有关物性数据。

第4章 估算传热面积

4.1 热流量

换热器的热负荷是指在确定的物流进口条件下，使其达到规定的出口状态，冷流体和热流体之间交换的热量，或是通过冷、热流体的间壁所传递的热量。对无相变的工艺物流，换热器的热负荷由下式确定：

)(21T T c W Q ph h -=

式中 Q —— 热负荷，h kJ

h W —— 流体的流率，h kg

c ph

—— 流体热容，c kg kJ

1T 、2T ——流体的入口、出口温度，℃

故W Q 9200003600/)50140(103.2160003

=-⨯⨯⨯=

4.2 冷却水流量

)(/12t t c Q W pc C -=

式中 C W —— 冷却水流量，h kg

c

pc

—— 水的热容，c kg kJ

2t 、1t —— 流体的入口、出口温度，℃

故h Kg W C /79102)

3040(10187.43600

9200003=-⨯⨯⨯=

4.3 平均传热温差

平均传热温差是换热器的传热推动力。其值不但和流体的进出口温度有关，而且还与换热器内两种流体的流行有关。平均传热温差可用换热器的两端流体温度的对数平均温差表示，即：

1

21

2ln 't t t t t m ∆∆∆-∆=

∆ 式中 'm t ∆—— 逆流时的对数平均传热温差 t 1

∆

——t 1

∆=t T 1

2

-

t 2∆——t 2∆=t T 21-

故求得7.49305040

140ln )

3050()40140(ln

'1

212=-----=∆∆∆-∆=

∆t t t t t m ℃ 而 09.030

14030

401212=--=--=

t T t t P 930

4050

1401221=--=--=

t t T T R 查图4-19，得 9.0=∆t ϕ

所以 73.447.499.0'=⨯=∆⋅=∆∆m t m t t ϕ℃ 其中，'m t ∆——逆流时的对数平均传热温差，℃

m t ∆——折流时的对数平均传热温差，℃

t ∆ϕ——温度差校正系数，量纲为1