煤油冷却器设计

河西学院

Hexi University

化工原理课程设计题目: 煤油冷却器的设计

学院: 化学化工学院

专业: 化学工程与工艺

学号:

姓名: 朱振宇

指导教师: 王兴鹏

2016年11月20日

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）23000 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(表压)

3.设备型式列管式换热器

4.厂址自选（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

1 概述 ................................................. 错误!未定义书签。

换热器的分类 0

流动空间的选择原则 (1)

2 设计方案简介 (2)

选择换热器的类型 (2)

流体空间及流速的确定 (2)

3 工艺流程草图及说明 (2)

4 厂址的选择 (2)

5 列管式换热器的工艺计算 (2)

确定物性参数 (2)

计算总传热系数 (3)

热流量 (3)

平均传热温差 (3)

冷却水用量 (3)

总传热系数K (3)

计算传热面积 (4)

工艺结构尺寸 (4)

管径和管内流速 (4)

管程数和传热管数 (4)

平均传热温差校正及壳程数 (4)

传热管排列和分程方程方法 (4)

折流板 (5)

接管 (5)

换热器核算 (5)

热量核算： (5)

管程对流传热系数 (6)

传热面积S (6)

换热器内流体的流动阻力 (6)

6 设计结果一览表 (7)

7 设计评述 ............................................. 错误!未定义书签。

8 主要符号说明 (8)

参考资料 (9)

致谢词 (11)

煤油冷却器的设计

朱振宇

摘要：本文主要介绍了如何设计一台换热性能优良的管壳式换热器,涉及内容较多,包括初始条件确立、换热管尺寸、壳体类型、换热器的选型等信息来确定。通过换热器核算来校正换热器的尺寸、壳体类型等，分析了流体的流动和换热机理等。

关键词：煤油冷却器、设计、管壳式、换热管、折流板

1 概述

换热器的分类

在不同温度的流体间传递热能的装置称为热交换器，简称为换热器。在换热器中至少要有两种温度不同的流体，一种流体温度较高，放出热量；另一种流体则温度较低，吸收热量。

换热器的类型多种多样，不同类型的换热器各有优缺点，性能各异。列管式换热器是最典型的换热器，它在工业上的应用有着悠久的历史，在所以的换热器中占着主导的地位。

列管式换热器有以下几种：

①固定管板式

固定管板式换热器的两端和壳体连为一体，管子则固定在管板上，在外壳上焊有膨胀节，当两流体的温度差较大时，管体和管束热膨胀不同，补偿圈发生缓慢的弹性形变来来补偿因温差引起的热膨胀。

特点：结构简单、在相同的壳体直径内，排管最多、比较紧凑；造价低廉、壳程清洗和检修困难（壳程宜用于不易结垢和清洗的流体）。

适用：比较适合用于温差不大或温差较大但壳程压力不高的场合。

②浮头换热器

浮头式换热器的两端管板只有一端与壳体完全固定，另一端则可相对于壳体做某些移动，该端称之为浮头。此类换热器的管束膨胀不受壳体的约束，所以壳体与管束之间不会由于膨胀量的不同而产生热应力。

特点：结构复杂、笨重，造价比较高，材料消耗量大，浮头的端盖在操作中无法检查，安装时要密封，管束和管壳的间隙较大。

适用：管壳壁间温差较大，易于腐蚀和易于结垢的场合。

③ U型换热器

U型管式换热器每根管子均弯成U型，流体进、出口分别安装在同一端的两侧，封头内用隔板分成两室，每根管子可自由伸缩，来解决热补偿问题。

特点：结构简单、质量轻、管程清洗困难，管程流体必须是洁净和不易结垢的物料。

适用：高温高压的场合

流动空间的选择原则

①尽量提高两侧传热系数较小的一个，使传热面两侧的传热系数接近。

②管、壳程的决定应做到便于清洗除垢和修理，以保证运行的可靠性。

③应减小管子和壳体因受热不同而产生的热效应。

④对于有毒的介质或气相介质，必使其不泄露，应注意密封。

⑤应尽量避免使用贵金属，以降低成本。

宜于通入管内空间的流体：

①不清洁的流体：管内流速高，悬浮物不易沉积，且管内空间便于清洗。

②体积小的流体：管内空间的流动截面往往比管外空间的截面小，流体易于获得必要的理想流速，而且也便于做成程流动。

③有压力的流体：管子承压能力强，简化了壳体密封的要求。

④腐蚀性强的流体：只有管子及管箱才需要耐腐蚀的材料，而壳体及管外空间的所有零件均可用普通材料制造，造价可以降低。

⑤与外界温差大的流体：可以减少热量的散逸。

宜通于管间的流体：

①两流体温差相差较大：可减少管壁于壳壁间的温度差，因而可减少了管束与壳体间的相对伸长。

②两流体给热性能相差较大

③饱和蒸汽：易于排出冷凝液

④粘度大的流体：管间的流动截面和方向都在不断的变化，在低雷诺数下，管外给热系数比管内大