环境工程原理课程设计

环境工程原理课程设计

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目录

1.任务书------------------------------------------------------------3

2.概述--------------------------------------------------------------4

3.设计方案的选择----------------------------------------------------5

(1)换热器类型--------------------------------------------------5

(2)物流的选择--------------------------------------------------5

(3)水和煤油的流向----------------------------------------------6

(4)管子的排列方式----------------------------------------------6

4.确定物理性质数据--------------------------------------------------6

5.设计计算----------------------------------------------------------7

(1)计算总传热系------------------------------------------------7

(2)计算传热面积------------------------------------------------7 6.主要设备工艺尺寸设计----------------------------------------------8

(1)管径尺寸和管内流速的确定------------------------------------8

(2)管程数、管数和壳程数的确定----------------------------------8

(3)接管尺寸的确定----------------------------------------------9 7.总传热系数及传热面积核算------------------------------------------9

(1)壳程对流传热系数---------------------------------------------9

(2)管程对流传热系数--------------------------------------------10

(3)污垢热阻和管壁热阻------------------------------------------11

(4)总传热系数及传热面积----------------------------------------11

(5)传热面积裕度------------------------------------------------11

8.设计结果汇总-----------------------------------------------------12

9.换热器结构简图和工艺流程图(附图纸)-------------------------------12

10.设计评述--------------------------------------------------------13

11.参考文献--------------------------------------------------------13

任务书：

煤油冷却器的设计

1、设计任务

处理能力： 20万吨/年

设备型式： 列管式 2、操作条件

（1）煤 油：入口温度 140℃ 出口温度 40℃ （2）冷却介质：循环水 入口温度 20℃ 出口温度 40℃ （3）允许压降：不大于0.1MPa （4）煤油定性温度下的物性数据

()

()

C m W C

kg kJ c s

Pa m kg o

c o

pc c c ⋅=⋅=⋅⨯==-/14.0/22.210

05.7/8254

3

λμρ

（5）每年按330天计算，每天24小时连续运行。

1.概述

在工程中，要实现热量交换，需要一定的设备，这种交换热量的设备统称为热交换器，也称为换热器。在环境工程中，冷水的加热、废水的预热、废气的冷却等，都需要应用换热器。

列管式换热器在换热设备中占据主导地位，其优点是单位体积所具有的传热面积大，结构紧凑，坚固耐用，传热效果好，而且能用多种材料制造，因此适应性强，尤其在高温高压和大型装置中，多采用列管式换热器。

列管式换热器主要由壳体、管束、管板和封头等部分组成。列管式换热器在操作时，由于冷、热两流体温度不同，使壳体和管束的温度不同，其热膨胀程度也不同。如果两者温度差超过50℃，就可能引起设备变形，甚至扭弯或破裂。因此，必须从结构上考虑热膨胀的影响，采用补偿方法，如一端管板不与壳体固定连接，从而减小或消除热应力。

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管板和壳体制成一体，结构比较简单、紧凑、造价便宜。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，为安全起见，在外壳的适当位置上焊上一个补偿圈，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。但壳程压强超过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。因此这种换热器适用于两种介质温差不大，或温差较大但壳程压力不高，及壳程介质清洁，不易结垢的场合。

2.U形管式

U形管式换热器每根管子均弯成U形，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。特点是管束可以自由伸缩，热补偿性能好；双管程，流程长，流速高，传热性能好；承压能力强；管束可以从壳体中抽出，且结构简单，造价低。但其管数少且易短流。故仅适用于管壳壁温差较大，或壳程介质易结垢而管程介质不易结垢，高温、高压、腐蚀性强的情形。

3.浮头式