煤油换热器的设计方案.doc

化工原理课程设计

设计题目：用水冷却煤油产品的列管式换热器的设计设计者：

班级：

指导教师：

设计成绩：计算说明书图纸总分

日期：

设计任务书

一、设计题目：用水冷却煤油产品的列管式换热器的设计

二、设计条件

(1)煤油

处理量：16吨/小时

进口温度：130℃出口温度：40℃压强降：＜101.3kPa

(2)冷却水

进口温度：10-20 ℃出口温度：30-40℃压强降：＜101.3kPa

三、设计任务：

(1)根据设计条件选择合适的换热器型号，并核算换热面积、压力降是否满足要求，

并设计管道与壳体的连接，管板与壳体的连接、折流板等。

(2)绘制列管式换热器的装配图。

(3)编写课程设计说明书。

目录

一、设计条件 (4)

二、设计说明书 (4)

1、设计原则： (4)

（1）满足工艺和操作的要求 (4)

（2）满足经济上的要求 (4)

（3）保证安全生产 (4)

2、设计题目及原始数据 (5)

3、论述换热器总体结构(换热器型式、主要结构)的选择 (5)

3.1管束及管壳分程 (5)

3.2传热管 (5)

3.3管子布置 (5)

3.4管板 (6)

3.5管子与管板的连接 (6)

3.6管板与壳体的连接 (6)

3.7折流板 (6)

3.8壳体直径及厚度 (7)

3.9管子在管板上的固定方法 (7)

3.10主要附件 (7)

3.11材料选用 (7)

4、换热器加热过程有关计算(物料衡算、热量衡算、传热面积、换热管型号、

壳体直径等)； (8)

4.1初算传热面积 (8)

4.2计算换热器的概略尺寸 (8)

4.3流体定性温度的确定 (9)

4.4总传热系数K的计算 (9)

4.5管壁温度 (11)

4.6压力损失计算 (11)

5、设计结果概要(主要设备尺寸、衡算结果等) (13)

6、参考文献 (14)

7、设计评述 (14)

一、设计条件

1处理能力16吨/小时

2.设备型式列管式换热器

3.操作条件

（1）煤油：入口温度130℃，出口温度40℃

（2）冷却介质：自来水，入口温度10~20℃，出口温度30~40℃

（3）允许压强降：小于101.3k Pa

4.设计项目

（1）设计方案简介：

A．选择换热器的类型：两流体温的变化情况：热流体进口温度130℃出口温度40℃；冷流体进口温度10℃，出口温度为30℃，该换热器用循环冷却水冷却，初步确定选用列管式换热器。B．管程安排：从两物流的操作压力看，应使煤油走管程，循环冷却水走壳程。但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；又被冷却的流体宜走壳程，便于散热。所以从总体考虑，应使循环水走管程，煤油走壳程。

（2）根据设计条件选择合适的换热器型号，并核算换热面积、压力降是否满足要求，并设计管道与壳体的连接，管板与壳体的连接、折流板等。

（3）绘制列管式换热器的装配图。

二、设计说明书

1、设计原则：

（1）满足工艺和操作的要求

设计出来的流程和设备首先要保证质量，操作稳定，这就必须配置必要的阀门和计量仪表等，并自确定方案时，考虑到各种流体的流量，温度和压强变化使采取什么措施来调节，而在设备发生故障时，加修应方便。

（2）满足经济上的要求

在确定某些操作指标和治标和选定设备型式以及仪表配置时，要有经济核算的观点，既能满足工艺和操作要求，又使施工简便，材料来源容易,造价低廉。如果有废热可以利用，要尽量节省热能，充分利用，或者采取适当的措施达到降低成本的目的。

（3）保证安全生产

在工艺流程和操作中若有爆炸、燃烧、中毒、烫伤等危险性,就要考虑必要的安全措施。又如设备的材

料强度的演算，除按规定应有一定的安全系数外，还应考虑防止由于设备中压力突然升高或者造成真空而需要装置安全阀等。以上提到的都是为了保证安全生产所需要的。

设计方案也可能一次定不好，后来需要修改，但各物料流通路线和操作指标的改动都对后面的计算有影响，所以最好第一次确立就考虑周到些。

2、 设计题目及原始数据

设计一处理量为 16吨/小时煤油的列管式换热器，煤油入口处温度为130℃，出口温度为40℃。冷却水的入口处温度为10~20℃，出口温度30~40℃，允许压强降：小于101.3kPa 。

煤油流量为kg/s 44..460

601000

16=⨯⨯=

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3、 论述换热器总体结构(换热器型式、主要结构)的选择

换热器的结构设计包括：管子在管板上的固定，是否需要温差补偿装置的设计，管板的强度，管板与壳体的连接结构，折流板与隔板的固定，盖板与法兰的设计，个部件的公差及技术条件等。

3.1管束及管壳分程

3.1.1管束分程

为了解决管束增加引起管内流速及传热系数的降低，可以将管束分程。在换热器的两端的管箱中安置一定数量的隔板，一般每程中管束大致相等。注意温差较大的流体应避免紧邻以免引起较大的温差应力。管束分程应优先考虑偶数管程，因为从制造、安装、操作的角度来考虑，偶数管程有较多的方便之处。但是管程数不宜太多，否则隔板本身占去相当大的布管面积，且在壳程中形成旁路，影响传热。

3.1.2壳程分程

壳程分程型式可分为 E 型、F 型、G 型、H 型。他们的不同之处在于壳侧流体进出口的位置不同。同时考虑到制造上的困难，一般的换热器壳程数很少超过2。

3.2传热管

传热管采用普通钢管或异形管。光滑管常用的规格有19mm×2mm,25mm×2.5mm 两种。当换热器的传热系数不是很高时，为了强化传热，可采用异形管，如翅片管、螺纹管，其都可以显著提高传热膜系数，但是制造困难，流体流动的阻力提高。管子的直径与长度的确定与工艺密切相关，长的选择应根据我国现有的管长的规格系列(常有3m 、6m 、9m)截取时因考虑管材的合理使用，避免浪费。

3.3管子布置

管子布置应在换热器的截面上均匀而紧凑的分布，此外还有考虑流体的性质和结构设计及制造等方面的问题