浮头式换热器工艺说明书

化工原理课程设计

原油加热器——浮头式换热器工艺说明书

学院：材料科学与工程

专业：高分子材料与工程

班级：高分子112班

姓名：***

学号：**********

指导教师：佟白

目录

第1章

绪论 .......................................................................................................... 错误!未定义书签。

设计任务和设计条件 (3)

第2章

工艺设计与计算 (3)

2. 1浮头式换热器的选用 (3)

2.1.1 流动途径 (3)

2.1.2 物性参数的确定...................................................................... 错误!未定义书签。

2.1.3 热负荷的计算 (3)

2.1.4 估算传热面积A (4)

2.2 工艺结构尺寸 (4)

2.2.1 管径和管内流速 (4)

2.2.2 管程数和传热管数 (4)

2.2.3 平均传热温差校正及壳程数 (5)

2.2.4 传热管排列和分程方法 (5)

2.2.5 壳体内径 (6)

2.2.6 折流板 (6)

2.2.7 接管 (6)

2.2.8 法兰 (14)

2.2.9 其他附件.................................................................................. 错误!未定义书签。

2.3换热器核算 (7)

2.3.1 传热能力核算 (7)

2.3.2壳程流体传热膜系数 (7)

2.3.3管程传热膜系数 (8)

2.3.4总传热系数 (8)

2.3.5传热面积裕度

2.3.6壁温核算

2.3.7换热器内流体的流动阻力 (9)

2.3.8管程流体阻力 (9)

2.3.9壳程流体阻力 (11)

第3章

3.1设备参数计算

3. 2设计结果一览表错误!未定义书签。

参考文献 (15)

主要符号说明 (16)

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

设计任务和设计条件

原油处理量：44000Kg ，柴油处理量：34000Kg ， 操作条件：1、原油入口温度70℃，出口温度110℃; 柴油入口温度175℃；

2、两侧污垢热阻均为0.0002（m 2·℃）/W

3、两侧压力不可大于0.3at ；

4、换热器热损失为5%Q

5、K 预选为250W/(m 2·℃) 设计一个浮头式换热器将原油加热

工艺计算及设备的结构计算

3.1浮头式换热器的选用 3.1.1 流动途径

由于原油粘度大，为了减小损失和充分利用柴油的热量，采用柴油走管程，原油走壳程。

3.1.3 热负荷的计算

柴油：进口温度T 1：175℃ 出口温度：T 2

原油：进口温度 t 1：70℃ 出口温度t 2：110℃ 热负荷为：

Q=1.05W 1Cp 1(t 2-t 1)=1.05(44000/3600)×2.2×(110-70)=1.129×610 (W)

则柴油出口温度为：

1274817548.2104.31008.41754

6

2212=-=⨯⨯⨯-=-=P C W Q T T (℃) 管程柴油定性温度为

1751271512

T +==(℃)

壳程原油定性温度为

70110902

t +==(℃)

由上两个定性数据，查阅参考书可得柴油和原油的物理性质如下；

3.1.4 估算传热面积A

∆t 1 =T 1-t 2=175-110=65(℃) ∆t 2=T 2-t 1=127-70=57(℃)

因为

21t t ∆∆=57

65

=1.14<2 所以m t ∆=

612

2

1=∆+∆t t ℃ 预选K=250W/(2m ·℃)，计算结果不符合要求，重新估取K=280 W/(2m ·℃)

A 估=Q/(K △t m )=1.129×10∧6/(280×61)=66.1(m 2)

3.2 工艺结构尺寸 3.2.1 管径和管内流速

选用Φ25mm ⨯2.5mm 较高冷传热管（碳钢）。取管内流速i u =1m/s 。 3.2.2 管程数和传热管数 单程需管数： 4207.421

02.0785.0715

/340004

2

2≈=⨯⨯=

=

i

i s u d V n π

（根） 桉单管程算总管长为：

L=A/(πd i n s )=66.1 /(3.14×0.02×42)=25.05(m)

按单管程设计，传热管过长，宜采用多管程结构。取传热管长L ′=6m ， 则管程数：

Np=L/L ′=25.05/6≈4(管程) 传热总根数：

N=42⨯4=168（根） 3.2.3 平均传热温差校正及壳程数 2.170

110127

1751221=--=--=

t t T T R P=(t 2-t 1)/(T 1-t 1)=(110-70)/(175-70)=0.38

由《化工原理课程设计》在单壳程、四管程的图 3-28 对平均温度差校正系数图 查得 ϕ∆=0.91>0.8 故选单壳程、四管程。

平均传热温差校正为△t ′m =△ψ△t m =0.91×61=55.51(°C)

3.2.4 传热管排列和分程方法

采用组合排列法，即每程内均按正方形排列，其优点是管板强度高，流体走短路的机会少，且管外流体扰动较大，因而对流体传热系数较高，相同的壳程内可排列更多的管子。

取管心距t=1.250d ，则：

t=1.25⨯25=31.25≈32(mm ) 隔板中心到离其最近一排管心距离：