煤油冷却器的设计_换热器毕业设计
煤油冷却器的设计

南京工业大学《材料工程原理B》课程设计设计题目:煤油冷却器的设计专业:高分子材料科学与工程班级:高材0801学号: 04*名:***指导教师:***日期: 2010/12/30设计成绩:目录一.任务书 (3).设计题目.设计任务及操作条件.设计要求二.设计方案简介……………………………………………………………………………………… .-3-.换热器概述列管式换热器.设计方案的拟定.工艺流程简图三.热量设计 (5).初选换热器的类型.管程安排(流动空间的选择)及流速确定.确定物性数据.计算总传热系数.计算传热面积四.工艺结构设计 (8).管径和管内流速.管程数和传热管数.平均传热温差校正及壳程数.传热管排列和分程方法.壳程内径及换热管选型汇总.折流板.接管五.换热器核算 (13).热量核算.压力降核算六.辅助设备的计算和选择 (17).水泵的选择.油泵的选择七.设计结果表汇 (20)八.参考文献 (20)九.心得体会 (21)附图:(主体设备设计图,工艺流程简图)§一.化工原理课程设计任务书设计题目煤油冷却换热器设计设计任务及操作条件1、处理能力×104t/y2、设备型式列管式换热器3、操作条件(1)煤油:入口温度140℃,出口温度40℃(2)冷却介质:工业硬水,入口温度20℃,出口温度40℃(3)油侧与水侧允许压强降:不大于105 Pa(4)每年按330天计,每天24小时连续运行(5)煤油定性温度下的物性参数:设计要求选择合适的列管式换热器并进行核算绘制换热器装配图(见A4纸另附)§二.设计方案简介换热器概述换热器是化工,炼油工业中普遍应用的典型的工艺设备。
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。
因此,设计和选择得到使用、高效的换热器对降低设备的造价和操作费用具有十分重要的意义。
毕业设计煤油冷却器的设计换热器毕业设计说明[管理资料]
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某某大学毕业设计(论文)题目:煤油冷却器的设计(处理量1600kg/h)学院:机电工程学院专业班级:过控084班学生姓名:某某指导老师: X X X成绩:2012年 6 月15 日摘要本次毕业设计的任务是设计一个换热器。
首先分析设计任务和条件,初步选择换热器的类型,进行流程安排,接着进行工艺结构计算,并重点针对湍流程度和传热面积裕度进行核算。
以上完成后是结构设计,包括管板、壳体、管箱、折流板、封头、换热管、法兰、接管等的设计,并确定连接方式和密封形式。
下一步是进行强度计算,对各个部分进行计算后,再进行面积、许用应力、力矩计算,然后进行各种可能情况下的应力校核。
最后选择接管法兰、密封元件和鞍座,完成本次设计任务。
在实际应用中,固定管板式换热器结构简单、制造方便、成本低、管程清洗方便、规格系列范围广,故在工程上得到广泛应用。
所以我本次设计选择了固定管板式换热器的设计。
关键词:换热器;结构设计;强调计算;应力校核AbstractThe graduation design task is to design a heat exchanger. First analysis design task and conditions, choose the type of preliminary heat exchanger, process arrangement, then process structure calculation, and focusing on the turbulent flow and heat transfer area degree the margin accounts. After the completion of the above is the structure design, including the tube plate, shell and tube box, baffle plate, sealing, head of heat exchange tube, flange, take over of design of, and determined the connection mode and sealing form. The next step is for strength calculation, calculated for each part, then area, allowable stress calculation, torque, and then carry out all the possible check the stress. The last choice to take over flange, seal components and saddle, complete the design task. In practical applications, fixed tube plate heat exchanger simple structure, easy fabrication, low cost, convenient washing, provide specifications series range wide, it is widely applied in engineering. So this design I chose fixed tube plate heat exchanger to design.Keywords:Heat exchanger; Structure design; Emphasize computing; Stress checking目录摘要 (I)Abstract (II)第1章绪论 (1)课题背景 (1)换热器的研究现状 (1)第2章确定设计方案 (3)设计任务和操作条件 (3)换热器类型的选取 (3)流程安排 (3)第3章工艺计算 (4)物性数据的确定 (4)定性温度的确定 (4)物性数据 (4)估算传热面积 (5)平均传热温差 (5)由煤油的流量计算热负荷 (6)传热面积计算 (6)冷却水用量 (7)结构尺寸的设计 (7)换热管的选择和管内流速的确定 (7)确定管程数和传热管数 (7)平均传热温差校正及壳程数 (8)壳体内径 (9)折流板 (10)传热管排列和分程方法 (10)接管 (11)其他附件 (12)换热器核算 (13)传热能力核算 (13)壁温核算 (17)换热器内流体的流动阻力 (18)换热器主要结构尺寸表 (19)第4章换热器结构设计 (21)壳体、管箱壳体和封头设计 (21)选取接管 (21)接管外伸长度 (22)接管与筒体和管箱壳体的连接 (22)接管位置的确定 (22)换热管与管板 (23)换热管 (23)管板 (24)壳体与管板、管板与换热管的连接 (25)壳体与管板的连接 (25)换热管与管板的连接 (26)其他部件 (26)拉杆与定距管 (26)折流板 (27)膨胀节 (27)第5章强度计算 (30)设计条件 (30)结构尺寸 (30)材料选择及许用应力的计算 (31)管箱设计 (33)封头计算 (33)筒体设计 (34)换热器管板设计 (34)相关面积计算 (34)换热管许用应力的计算 (36)力矩计算 (36)应力校核计算 (43)P=的情况 (43)壳程设计压力0sP=的情况 (50)管程设计压力0t开孔补强 (57)第6章法兰、垫片及鞍座的设计 (58)接管法兰 (58)接管法兰的材料 (58)对材料的加工要求 (58)排气、排污接管法兰 (58)煤油进出口接管法兰 (58)循环冷却水进出口接管法兰 (59)垫片选择 (59)鞍座的选择 (59)技术要求 (62)结论 (63)参考文献 (64)致谢 (65)第1章绪论课题背景换热器的研究现状第2章确定设计方案设计任务和操作条件换热器类型的选取流程安排第3章 工艺计算物性数据的确定定性温度的确定参考文献,对于一般轻油和水等低粘度流体,其定性温度可取流体进出口温度的平均值。
煤油冷却器的设计_化工原理换热器课程设计

目录§一.任务书 (2)1.1.题目1.2.任务及操作条件1.3.列管式换热器的选择与核算§二.概述 (3)2.1.换热器概述2.2.固定管板式换热器2.3.设计背景及设计要求§三.热量设计 (5)3.1.初选换热器的类型3.2.管程安排(流动空间的选择)及流速确定3.3.确定物性数据3.4.计算总传热系数3.5.计算传热面积§四. 机械结构设计 (9)4.1.管径和管内流速4.2.管程数和传热管数4.3.平均传热温差校正及壳程数4.4.壳程内径及换热管选型汇总4.4.折流板4.6.接管4.7.壁厚的确定、封头4.8.管板4.9.换热管4.10.分程隔板4.11拉杆4.12.换热管与管板的连接4.13.防冲板或导流筒的选择、鞍式支座的示意图(BI型)4.14.膨胀节的设定讨论§五.换热器核算 (21)5.1.热量核算5.2.压力降核算§六.管束振动 (25)6.1.换热器的振动6.2.流体诱发换热器管束振动机理6.3.换热器管束振动的计算6.4.振动的防止与有效利用§七. 设计结果表汇 (28)§八.参考文献 (29)§附:化工原理课程设计之心得体会 (30)§一.化工原理课程设计任务书1.1.题目煤油冷却器的设计1.2.任务及操作条件1.2.1处理能力:40t/h 煤油1.2.2.设备形式:列管式换热器1.2.3.操作条件(1).煤油:入口温度160℃,出口温度60℃(2).冷却介质:循环水,入口温度17℃,出口温度30℃(3).允许压强降:管程不大于0.1MPa,壳程不大于40KPa(4).煤油定性温度下的物性数据ρ=825kg/m3,黏度7.15×10-4Pa.s,比热容2.2kJ/(kg.℃),导热系数0.14W/(m.℃)1.3.列管式换热器的选择与核算1.3.1.传热计算1.3.2.管、壳程流体阻力计算1.3.3.管板厚度计算1.3.4.膨胀节计算1.3.5.管束振动1.3.6.管壳式换热器零部件结构§二.概述2.1.换热器概述换热器是化工、炼油工业中普遍应用的典型的工艺设备。
煤油冷却器的设计 化工原理课程设计

课程设计课程名称化工原理课程设计题目名称煤油冷却器的设计专业班级食品营养与检测学生姓名学号指导教师二O O年12 月31 日目录1.设计任务 ----------------- 12. 设计计算 ----------------- 2(1)确定设计方案 ---------------------- 2(2)确定物性系数-------------------------- 2(3)计算总传热系数 ------------------- 3 (4)计算传热面积--------------------------- 4(5)工艺结构尺寸--------------------------- 4(6)换热器核算 ------------------------ 53. 换热器主要结构尺寸和计算结果表1 9煤油冷却器的设计列管式换热器【设计任务】一、设计题目列管式换热器的设计二、设计任务及操作条件(1)处理能力: M*103 t/Y(其中:M=30+学号后两位)煤油(2)设备型式: 列管式换热器(3)操作条件①煤油:入口温度110℃,出口温度60℃。
②冷却介质:循环水,入口温度29℃,出口温度39℃。
③允许压降:不大于105 Pa。
④煤油定性温度下的物性数据:定压比热容=3.297kJ/(kg.℃)导热系数=0.0279 W/(m.0C)⑤每年按330天计,每天24小时连续运行。
(4)建厂地址蚌埠地区三、设计要求试设计一台适宜的列管式换热器完成该生产任务。
【设计计算】一、确定设计方案1.选择换热器的类型两流体温度变化情况:热流体进口为温度110℃,出口温度60℃;冷流体(循环水)进口温度29℃,出口温度39℃。
该换热器用循环水冷却,冬季操作时进口温度会降低,考虑到这一因素,估计该换热器的管壁温度和壳体温度之差较大,因此初步确定选用带膨胀节的固定管板式换热器。
2.流动空间及流速的确定由于循环冷却水较易结垢,为便于水垢清洗,应使循环水走管程,油品走壳程。
管式换热器煤油冷却器的设计

管式换热器煤油冷却器的设计管式换热器是工业生产中非常常见的一种设备,其主要作用是将热量从一种物质传递到另一种物质中,从而实现物质的加热或冷却。
而煤油冷却器,则是一种利用煤油作为工质,通过管式换热器将其冷却的装置。
本文将介绍煤油冷却器的设计及其应用。
一、煤油冷却器的基本原理煤油冷却器的基本原理是利用管式换热器的传热原理,将需要冷却的物质通过管道输送到换热器中,再将煤油作为冷却介质,通过换热器与被冷却物质进行热量交换,将物质的温度降低。
整个过程中,煤油的循环至关重要,一般采用泵将煤油压入冷却器中,然后再将冷却后的煤油送回煤油箱进行循环利用。
二、煤油冷却器的设计要点1. 结构设计煤油冷却器的结构设计主要包括管道系统和冷却器本体。
管道系统包括进出口管道、泵进口和出口管道等,而冷却器本体则包括线管、壳体、管板和泥罐等。
其中,线管是用来输送煤油或被冷却物质的管道,壳体则将线管密封在内,并提供冷却介质的进出口。
管板用于固定线管,而泥罐则用于收集沉积物,保持换热器的清洁。
2. 材料选择在选择煤油冷却器的材料时,需要考虑煤油的化学性质和冷却介质的耐腐性。
一般来说,冷却器的材料可以选用碳钢、不锈钢、铜等材料。
碳钢的价格相对较低,但容易被腐蚀,不锈钢则具有较好的耐腐蚀性能,但价格较高。
选择时需要根据实际需要进行综合考虑。
3. 换热面积和流量计算煤油冷却器的换热面积和流量计算是设计过程中的重要环节。
首先需要确定被冷却物质的流量和温度,以及要达到的冷却效果。
然后,通过热力学计算,确定煤油冷却器的换热面积和煤油的循环流量,以保证冷却效果达到设计要求。
三、煤油冷却器的应用煤油冷却器广泛应用于各种工业生产过程中,如钢铁生产、化工生产、造纸生产等。
例如,在钢铁生产中,煤油冷却器可以用于冷却钢水和铁水,控制铸件的温度,保证质量。
在化工生产中,煤油冷却器可以用于冷却化学反应过程中产生的热量,保护反应釜不受过热损坏。
在造纸生产中,煤油冷却器可以用于冷却生产过程中的水蒸气,保证造纸机的正常运转。
煤油冷却器毕业设计

煤油冷却器毕业设计毕业设计:煤油冷却器设计摘要:本文介绍了一种基于煤油的冷却器设计,该设计主要用于冷却热水器、发动机等设备。
本设计中采用了顶盖螺丝、底座、热管、铝鳍片等部件。
通过改变顶盖螺丝的材料、直径,底座的形状、尺寸,铝鳍片的数量、厚度,优化了冷却器的导热、换热性能。
最终实验结果表明,该煤油冷却器的性能稳定可靠,可广泛应用于不同领域的冷却需求。
关键词:煤油冷却器、热管、铝鳍片、导热、换热1. 引言随着科技的发展和工业的进步,越来越多的设备需要进行降温或冷却。
冷却器作为一种实用的降温设备,广泛应用于发动机、热水器、空调等各类设备中。
本文介绍了一种基于煤油的冷却器设计,旨在提高冷却器的效率和稳定性。
2. 冷却器设计本设计采用了顶盖螺丝、底座、热管、铝鳍片等部件。
其中,热管是冷却器的核心部件,其内部填充着煤油等导热介质。
铝鳍片的作用是增大冷却器的散热面积,提高散热效率。
在设计中,我们改变了顶盖螺丝的材料、直径,底座的形状、尺寸,铝鳍片的数量、厚度等因素,通过优化这些因素,提高了冷却器的导热、换热性能。
3. 实验结果本设计的煤油冷却器经过多组实验测试,其性能稳定可靠。
在实验中,我们将冷却器接入发动机冷却回路进行测试,测试结果表明,冷却器的降温效果明显,能够使发动机工作温度下降10℃左右,并能够稳定工作长达100小时以上。
4. 结论本文介绍了一种基于煤油的冷却器设计,优化了冷却器的导热、换热性能,通过实验验证了该设计的可靠性和稳定性。
该煤油冷却器的技术应用前景广阔,可以应用于不同领域的冷却需求。
化工原理课程设计说明书-煤油冷却器的设计

煤油冷却器的设计一、摘要换热器是将热流体的部分热量传递给冷流体的设备,以实现不同温度流体间的热能传递,又称热交换器。
换热器是实现化工生产过程中热量交换和传递不可缺少的设备。
在换热器中,至少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。
在化工、石油、动力、制冷、食品等行业中广泛使用各种换热器,且它们是上述这些行业的通用设备,占有十分重要的地位。
随着我国工业的不断发展,对能源利用、开发和节约的要求不断提高,对换热器的要求也日益增强。
换热器的设计制造结构改进以及传热机理的研究十分活跃,一些新型高效换热器相继问世。
根据不同的目的,换热器可以是热交换器、加热器、冷却器、蒸发器、冷凝器等。
由于使用条件的不同,换热器可以有各种各样的形式和结构。
在生产中,换热器有时是一个单独的设备,有时则是某一工艺设备的组成部分。
衡量一台换热器好的标准是传热效率高、流体阻力小、强度足够、结构合理、安全可靠、节省材料、成本低,制造、安装、检修方便、节省材料和空间、节省动力。
二、关键字煤油换热器列管式换热器膨胀节固定管板式封头管板目录一、概述 (1)二、工艺流程草图及设计标准 (1)2.1工艺流程草图 (1)2.2设计标准 (2)三、换热器设计计算 (2)3.1确定设计方案 (2)3.1.1选择换热器的类型 (2)3.1.2流体流径流速的选择 (2)3.2确定物性参数 (3)3.3、估算传热面积 (3)3.3.1热流量 (3)3.3.2平均传热温差 (3)3.3.3传热面积 (3)3.3.4冷却水用量 (4)3.4、工艺结构尺寸 (4)3.4.1管径和管内流速 (4)3.4.2管程数和传热管数 (4)3.4.3平均传热温差校正及壳程数 (4)3.4.4传热管排列和分程方法 (5)3.4.5壳体内径 (5)3.4.6折流板 (5)3.4.7接管 (5)3.5换热器核算 (6)3.5.1热流量核算 (6)3.5.2换热器内流体的流动阻力 (8)四、设计结果设计一览表 (9)五、设计自我评价 (10)六、参考文献 (11)七、主要符号说明 (11)一、概述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。
煤油冷却器的课程设计1

煤油冷却器的课程设计1板式换热器设计任务书一、设计题目:煤油冷却器的设计二、设计任务1 、处理能力:19.8 X 104 t年煤油2 、设备型号:列管式换热器3 、操作条件:煤油:入口温度140C,出口温度40C冷却介质:循环水,入口温度30C,出口温度38C允许压降:不大于105Pa每年按330 天计建厂地址:广西三、设计要求1 、选择适宜的列管式换热器并进行核算2 、要进行工艺计算3 、要进行主体设备的设计(主要设备尺寸、横算结果等)4 、编写设计任务书5 、进行设备结构图的绘制(用420*594 图纸绘制装置图一张:一主视图,一俯视图。
一剖面图,两个局部放大图。
设备技术要求、主要参数、接管表、部件明细表、标题栏。
)化工原理课程设计说明书题目:列管式换热器的设计系别:班级:学号:姓名:指导教师:日期:2019 年1 月5 日目录、设计方案............................................ (5)1.换热器的选择..... 5 2.流动空间及流速的确定.................... 5二、物性数据.......... 5三、计算总传热系数: (6)1.热流量......... 6 2.平均传热温差..... 63.冷却水用量..6 4.总传热系数K......... 6四、计算换热面积... 7五、工艺结构尺寸... 71.管径和管内流速..7 2.管程数和传热管数............................. 73.平均传热温差校正及壳程数............. 8 4.传热管排列和分程方法..................... 8 5.壳体内径..... 8 6.折流.................. 8 7.接板管........................... 8六、换热器核算..... (9)1.热量核算.............. 9 2.热量重新核算......... 1 0 3.换热器内流体的流动阻力.............. 1 1 4.换热器主要结构尺寸和计算结果.................................................... 13 七、设计的评述..................... ................................................. 14 八、参考文献 ..................................................... 14 九、主要符号说明 ............................................. 15 十、主体设备条件图及生产工艺流程图........................................... (15)1 换热器类型的选择在本次设计任务中,两流体温度变化情况:热流体进口温度140C,出口温度40C;冷流体(循环水)进口温度30C,出口温度38C。
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毕业答辩情况表摘要这篇论文主要介绍的是换热器机械计算等相关的设计过程。
本文引用这三年学过的书本知识及相关的技术标准,对换热器的结构、强度进行了系统的阐述。
换热器是目前许多工业部门广泛应用的通用工艺设备。
其中,换热器是目前应用较为广泛的换热设备。
优点:结构简单,制造方便,在相同管束情况下其壳体内径最小,管程分程较方便。
缺点:壳程无法进行机械清洗,壳程检查困难,壳体与管子之间无温差补偿元件时会产生较大的温差应力,即温差较大时需采用膨胀节或波纹管等补偿元件以减小温差应力。
我设计的换热器内部以换热管和折流板做为基本构件,冷介质、余热介质分别在管程与壳程之间流动,以达到降温或升温的效果。
换热器由筒体、管箱、封头、支座、换热管、折流板、管板及接管、法兰等组成。
通过强度计算合理选择材料,确保安全运行,提高设备的生产效率,降低设备的制造成本,实现化工单元操作的最佳化。
关键词: 换热器管箱壳体管板封头1 毕业设计任务书1.1 题目煤油冷却器的设计1.2 任务及操作条件1.2.1 处理能力:10万吨/年煤油1.2.2 设备形式:列管式换热器1.2.3 操作条件(1).煤油:入口温度140℃,出口温度40℃(2).冷却介质:自来水,入口温度30℃,出口温度40℃(3).允许压强降:不大于100kPa(4).煤油定性温度下的物性数据:密度825kg/m3,黏度7.15×10-4Pa.s,比热容2.22kJ/(kg.℃),导热系数0.14W/(m.℃)(5).每年按330天计,每天24小时连续运行1.3 列管式换热器的选择与核算1.3.1 传热计算1.3.2 管、壳程流体阻力计算1.3.3 管板厚度计算1.3.4 U形膨胀节计算(浮头式换热器除外)1.3.5 管束振动1.3.6 管壳式换热器零部件结构2 概述2.1 换热器概述换热器是化工、炼油工业中普遍应用的典型的工艺设备。
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。
因此,设计和选择得到使用、高效的换热器对降低设备的造价和操作费用具有十分重要的作用。
在不同温度的流体间传递热能的装置称为热交换器,即简称换热器,是将热流体的部分热量传递给冷流体的设备。
换热器的类型按传热方式的不同可分为:混合式、蓄热式和间壁式。
其中间壁式换热器应用最广泛,如表2-1所示。
表2-1 传热器的结构分类2.2 固定管板式因设计需要,下面简单介绍一下固定管板式换热器。
固定管板式即两端管板和壳体连结成一体,因此它具有结构简单造价低廉的优点。
但是由于壳程不易检修和清洗,因此壳方流体应是较为洁净且不易结垢的物料。
当两流体的温度差较大时,应考虑热补偿。
有具有补偿圈(或称膨胀节)的固定板式换热器,即在外壳的适当部位焊上一个补偿圈,当外壳和管束的热膨胀程度不同时,补偿圈发生弹性变形(拉伸或压缩),以适应外壳和管束的不同的热膨胀程度。
这种热补偿方法简单,但不宜用于两流体温度差太大(不大于70℃)和壳方流体压强过高(一般不高于600kPa)的场合。
图2-1 固定管板式换热器的示意图1-挡板2-补偿圈3-放气嘴2.3设计背景及设计要求2.3.1 设计背景在化工、石油、动力、制冷、食品等行业中广泛地使用各种换热器,且他们是上述这些行业的通用设备,并占有十分重要的地位。
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的35%-40%。
随着我国工业的不断发展,对能源利用、开发和节约的要求不断提高,因而对换热器的要求也日益加强。
换热器的设计、制造、结构改进及传热机理的研究十分的活跃。
一些新型的换热器相继问世。
随着换热器在工业生产中地位和作用不同,换热器的类型也多种多样,不同类型的换热器自然有各自不同的优缺点与性能;所以在换热器的设计中,首先应根据工艺要求选择使用的类型,然后计算换热所需传热面积,并确定换热器的结构尺寸。
2.3.2 设计要求完善的换热器在设计和选型时应满足以下各项基本要求:(1)合理地实现所规定的工艺条件:可以从:①增大传热系数②提高平均温差③妥善布置传热面等三个方面具体着手。
(2)安全可靠换热器是压力容器,在进行强度、刚度、温差应力以及疲劳寿命计算时,应遵循我国《钢制石油化工压力容器设计规定》和《钢制管壳式换热器设计规定》等有关规定与标准。
(3)有利于安装操作与维修直立设备的安装费往往低于水平或倾斜的设备。
设备与部件应便于运输与拆卸,在厂房移动时不会受到楼梯、梁、柱的妨碍,根据需要可添置气、液排放口,检查孔与敷设保温层。
(4)经济合理评价换热器的最终指标是:在一定时间内(通常1年内的)固定费用(设备的购置费、安装费等)与操作费(动力费、清洗费、维修费)等的总和为最小。
在设计或选型时,如果有几种换热器都能完成生产任务的需要,这一标准就尤为重要了。
3 热量设计3.1 初选换热器的类型两流体的温度变化情况如下:(1)煤油:入口温度140℃,出口温度40℃;(2)冷却介质:自来水,入口温度30℃,出口温度40℃;该换热器用循环冷却自来水进行冷却,冬季操作时,其进口温度会降低,考略到这一因素,估计所需换热器的管壁温度和壳体温度之差较大,需考虑热膨胀的影响,相应地进行热膨胀的补偿,故而初步确定选用带有膨胀节的管板式换热器。
3.2 管程安排(流动空间的选择)及流速确定已知两流体允许压强降不大于100kPa;两流体分别为煤油和自来水。
与煤油相比,水的对流传热系数一般较大。
由于循环冷却水较易结垢,若其流速太低,将会加快污垢增长速度,使换热器的热流量下降,考虑到散热降温方面的因素,应使循环自来水走管程,而使煤油走壳程。
表3-2.列管式换热器内的适宜流速范围表3-3.不同粘度液体的流速(以普通钢壁为例)由上表,我们初步选用Φ25×2.5的碳钢管,管内流速取u i=0.5m/s。
3.3 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:T=240140+ =90℃ 管程流体(水)的定性温度为:t=3523040=+℃。
在定性温度下,分别查取管程和壳程流体(冷却水和煤油)的物性参数,见下表:3.4 计算总传热系数3.4.1 煤油的流量已知要求处理能力为15万吨煤油每年(每年按330天计,每天24小时连续运行),则煤油的流量为:W h =100000t/(330×24)=12626kg/h W h ——热流体的流量,kg/h ;3.4.2 热流量由以上的计算结果以及题目已知,代入下面的式子,有:Q=)(21T T c W ph h -=12626kg/h×2.22kJ/ kg•℃×(140-40) ℃=778603W3.4.3 平均传热温差计算两流体的平均传热温差 暂时按单壳程、多管程计算。
逆流时,我们有煤油:140℃→40℃ 水: 40℃←30℃从而,'m t ∆==----3040ln)3040()40140(39.1℃而此时,我们有:09.03014030401112=--=--=t T t t P 103040401401221=--=--=t t T T R 式中 T 1,T 2——热流体(煤油)的进出口温度,K 或℃;t 1,t 2——冷流体(自来水)的进出口温度,K 或℃;由图4-19(参见天津大学出版社的《化工原理(上册修订版)》233页)可查得:t ∆ψ=0.82﹥0.8,所以,修正后的传热温度差为:m t ∆= 'm t ∆t ∆ψ=39.1×0.82=32℃ 3.4.4 冷却水用量由以上的计算结果以及已知条件,很容易算得:Wc=)(12t t C Q pc -=)3040(41802802972-=67056.7 kg/h3.4.5 总传热系数K总传热系数的经验值见表3-4,有关手册中也列有其他情况下的总传热系数经验值,可供设计时参考。
选择时,除要考虑流体的物性和操作条件外,还应考虑换热器的类型。
表3-4 总传热系数的选择(1).管程传热系数:136********.09945.002.0Re =⨯⨯==iii i i u d μρ84.4626.0000725.04180Pr =⨯==iip i u c λ4.08.0)()(02.0ii p i i i i i i u c u d d a iλμρλ=4.08.04.08.084.41367002.0626.0023.0Pr Re 02.0⨯⨯==iid λ=2753 W/m 2•℃(2).壳程传热系数:假设壳程的传热系数是: o α=500 W/m 2•℃ 污垢热阻: R si =0.000344m 2℃/WR so =0.000172 m 2℃/W管壁的导热系数: λ=45 m 2℃/W 管壁厚度: b=0.0025 内外平均厚度: dm=0.0225 在下面的公式中,代入以上数据,可得oso i o i o si i i o R d d R d K αλα11++++==1÷0.00312 =320W/m 2•℃3.5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:20.7632320778603'm K Q S tm =⨯=∆=考虑15%的面积裕度,则:287'15.1m S S ==4 机械结构设计4.1 管径和管内流速换热器中最常用的管径有φ19mm×2mm 和φ25mm×2.5mm 。
小直径的管子可以承受更大的压力,而且管壁较薄;同时,对于相同的壳径,可排列较多的管子,因此单位体积的传热面积更大,单位传热面积的金属耗量更少。
所以,在管程结垢不很严重以及允许压力降较高的情况下,采用φ19mm×2mm 直径的管子更为合理。
如果管程走的是易结垢的流体,则应常用较大直径的管子。
标准管子的长度常用的有1500mm ,2000mm ,3000mm ,6000mm 等。
当选用其他尺寸的管长时,应根据管长的规格,合理裁用,避免材料的浪费。
选用φ25×2.5的碳钢管,管长6m ,管内流速取u i =0.5m/s 。
4.2 管程数和传热管数根据传热管的内径和流速,可以确定单程传热系数:)(1204.1195.002.0785.0)9943600/(7.67056422根≈=⨯⨯⨯==ii s u d Vn π 按单程计算,所需传热管的长度是:m n d S L s o 4.11120025.014.3107=⨯⨯==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:(管程)224.11≈==l L N p则传热管的总根数为:N=N p ×n s =2×120=240(根)4.3 平均传热温差校正及壳程数由前面的计算已求得,按单壳程、多管程计算,逆流时:'m t ∆==----3040ln)3040()40140(39.1℃而此时,我们有:P=09.03014030401112=--=--t T t t R=103040401401221=--=--t t T T 由(参见天津大学出版社的《化工原理(上册修订版)》233页)可查得:t ∆ψ=0.82﹥0.8,所以,修正后的传热温度差为:m t ∆= 'm t ∆t ∆ψ=39.1×0.82=32℃于是,校正后的平均传热温差是32℃,壳程数为单程,管程数为2。