原油预热器设计说明书

化工原理课程设计说明书

设计题目:原油预热器设计

学生姓名：

所在班级：

学号：002

设计时间：2012.12.31—3013.01.11

指导教师：罗建平

审阅时间：

设计成绩：

设计任务书

1.设计名称：原油预热器设计

2.设计条件：炼油厂用柴油将原油预热，设计、操作条件如下表所示

（1）. 处理原油量：50400 Kg/h

（2）. 加热介质：进口温度175℃，出口温度40℃,质量流量40300 Kg/h

（3）. 原油：进口温度25℃

（4）. 允许压强降不大于0.3×106Pa

（5）. 两侧的污垢热阻均可取1.72×10-4m2.K/W

（6）. 每年按330天计，每天24小时连续运行

3.设计任务

（1）.选择适宜的列管换热器并进行核算。

（2）.画出工艺设备图及列管布置图。

（3）.画出带控制点的换热装置工艺流程图

4.基础数据

目录

一概述 (5)

二设计标准 (5)

三设计方案简介 (6)

（一）换热器简介 (8)

1、换热器概述 (8)

2、换热器的分类 (9)

（二）列管式换热器的结构 (13)

1、管程结构 (13)

2、壳程结构⑴壳体 (14)

（三）各参数的确定 (17)

（四）材料选用 (20)

四工艺流程草图及说明 (21)

五工艺计算及主要设备设计 (21)

（一）换热器选型 (21)

（二）物性数据确定 (22)

（三）流程及流速的初步确定 (22)

（四）总传热系数计算 (23)

（五）传热面积的估算 (23)

（六）工艺结构尺寸 (23)

1.管径和管内流速的最终确定 (23)

2．管程数和传热管数 (24)

3．平均传热温差校正及壳程数 (24)

4．传热管排列和分程方法 (25)

5 .壳体内径 (25)

6 .折流板数计算 (26)

7 .接管 (26)

8.其他附件 (27)

(七)换热器核算 (27)

1.热量核算 (27)

2. 换热器内流体的流动阻力计算 (29)

（八）壁温核算 (31)

（九）壳体壁厚 (32)

（十）水压校核 (32)

（十一）年产量计算 (33)

六辅助设备的计算和选型 (33)

（一）离心泵选型 (33)

1.管程输送离心泵选型 (33)

2.壳程输送离心泵选型 (34)

七设计一览表 (34)

(一)换热器主要结构尺寸和计算结果 (34)

八设计评述 (35)

九附图 (37)

十附录 (37)

十一参考资料 (40)

十二主要符号说明 (41)

(一)英文字母 (41)

（二）希腊字母 (42)

（三）下标 (43)

一概述

列管式换热器是目前化工生产上应用最广的一种换热器。它主要由壳体、管板、换热管、封头、折流挡板等组成。所需材质，可分别采用普通碳钢、紫铜、或不锈钢制作。在进行换热时，一种流体由封头的连结管处进入，在管流动，从封头另一端的出口管流出，这称之管程；另-种流体由壳体的接管进入，从壳体上的另一接管处流出，这称为壳程列管式换热器。

浮头式换热器：

换热器的一块管板用法兰与外壳相连接，另一块管板不与外壳连接，以使管子受热或冷却时可以自由伸缩，但在这块管板上连接一个顶盖，称之为“浮头”，所以这种换热器叫做浮头式换热器。其优点是：管束可以拉出，以便清洗；管束的膨胀不变壳体约束，因而当两种换热器介质的温差大时，不会因管束与壳体的热膨胀量的不同而产生温差应力。其缺点是结构复杂，造价高（比固定管板高20%），在运行中浮头处发生泄漏，不易检查处理。浮头式换热器适用于壳体和管束温差较大或壳程介质易结垢的条件。

二设计标准

（1）JB1145-73《列管式固定管板热交换器》

（2）JB1146-73《立式热虹吸式重沸器》

（3）中华人民共和国国家标准.GB151-89《钢制管壳式换热器》.

国家技术监督局发布，1989

（4）《钢制石油化工压力容器设计规定》

（5）JBT4715-1992《固定管板式换热器型式与基本参数》

（6）HGT20701.8-2000《容器、换热器专业设备简图设计规定》（7）HG20519-92《全套化工工艺设计施工图内容和深度统一规定》（8）中华人民共和国国家标准 JB4732-95 《钢制压力容器—分析设计标准》

（9）中华人民共和国国家标准 JB4710-92 《钢制塔式容器》（10）中华人民共和国国家标准GB16749-1997 《压力容器波形膨胀节》

三设计方案简介

1、设计目的

课程设计是化工原理课程教学中综合性和实际性较强的教学环节，是理论联系实际的桥梁，是使学生体察工程实际问题复杂性的初次尝试。通过化工原理课程设计，要求学生能综合运用本课程和前修课程的基本知识，进行融会贯通的独立思考，在规定的时间内完成指定的化工设计任务，从而得到化工设计的主要程序和方法，培养学生分析和解决工程实际问题的能力。同时，通过课程设计，还可以培养学生树立正确的设计思想，培养实事求是，严肃认真，高度负责的工作作风。

2、该设备的作用及在生产中的应用

换热器是实现传热过程的基本设备。而此设备是比较典型的传热设备，它在工业中的应用十分广泛。例如：在炼油厂中作为加热或冷却用的换热器、蒸馏操作中蒸馏釜和冷凝器、化工厂蒸发设备的加热室等。

3、工艺流程示意图

4、说明运用该设备的理由

这种换热器的特点是壳体和管板直接焊接，结构简单、紧凑。在同样的壳体直径内，排管较多。管式换热器具有易于制造、成本较低、处理能力达、换热表面清洗比较方便、可供选用的结构材料广阔、适应性强、可用于调温调压场合等优点，根据固定管板式的特点：结构简单，造价低廉，壳程清洗和检修困难，壳程必须是洁净不易结垢的物料。U形管式特点：结构简单，质量轻，适用于高温和高压的场合。管程清洗困难，管程流体必须是洁净和不易结垢的物料。浮头式特点：结构复杂、造价高，便于清洗和检修，完全消除温差应力，应用普遍。我们设计的换热器的流体是油，易结垢，再根据可以完全消除热应力原则我们选用浮头式列管换热器。