《柴油原油换热器工艺设计（2020年10月整理）.pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《柴油原油换热器工艺设计（2020年10月整理）.pptx（28页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、设计题目：柴油-原油换热器工艺设计,设计任务书 设计题目 列管式换热器(原油预热器)的设计 操作条件 某炼油厂用柴油将原油预热。柴油和原油的有关参数如下表, 两侧的污垢热阻 均可取 1.7210-4m2.K/W，要求两侧的阻力损失均不超过0.3105 Pa。,0,1.3 设计要求及内容 1、查阅文献资料，了解换热设备的相关知识，熟悉换热器设计的方法和步骤； 2、根据设计任务书给定的生产任务和操作条件，进行换热器工艺设计及计算； 3、根据换热器工艺设计及计算的结果，进行换热器结构设计； 4、以换热器工艺设计及计算为基础，结合换热器结构设计的结果，绘制换热器 装配图； 5、编写设计说明书对整个设计
2、工作的进行书面总结，设计说明书应当用简洁的 文字和清晰的图表表达设计思想、计算过程和设计结果。,1,目 录,1.概述 . 3 2.设计标准 . 4 3.方案设计和拟定 . 5 4.设计计算 . 8 4.1确定设计方案.8 4.1.1 选择换热器的类型.8 4.1.2 流动空间及流速的测定.9 4.2确定物性数据.9 4.3计算总传热系数.9 4.3.1 热流量.9 4.3.2 平均传热温差.10 4.3.3总传热系数K.10 4.4计算传热面积.11 4.5工艺结构尺寸.11 4.5.1管径和管内流速.11 4.5.2管程数和传热管数.11 4.5.3平均传热温差校正及壳程数.11 4.5.4
3、传热管排列和分程方法.12 4.5.5壳体内径.12 4.5.6折流板.12 4.5.7接管.13,2,4.6换热器核算.13 4.6.1热量核算.13 4.6.1.1壳程对流传热系数.13 4.6.1.2管程对流传热系数.14 4.6.1.3传热系数K.15 4.6.1.4传热面积S.15 4.6.2换热器内流体的流动阻力.16 4.6.2.1 管程流动阻力.16 4.6.2.2 壳程阻力.16 4.6.2.3 换热器主要结构尺寸和计算结果.17 5.参考文献 . 18 6.附录 . 18 7.设计小结 . 25 8CAD图 . 27,1.概述 在不同温度的流体间传递热能的装置称为热交换器,
4、简称为换热器。在换热器中 至少要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,它们也是这些 行业的通用设备,并占有十分重要的地位。 随着换热器在工业生产中的地位和作用不同，换热器的类型也多种多样，不同 类型的换热器也各有优缺点，性能各异。列管式换热器是最典型的管壳式换热器， 它在工业上的应用有着悠久的历史，而且至今仍在所有换热器中占据主导地位。 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，当两流体的温度差较大时，在 外壳的适当位置上焊上一个补偿圈，（或膨胀节
5、）。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。 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。,3,2）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：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 换热器两端的管板，一端不与壳体相连，该端称浮头。管子受热时，管束 连同浮头可以沿轴向自由伸缩，完全消除了温差应力。 特点：结构复杂、造价高，便于清洗和检修，完全消除温差应
6、力，应用普,遍。,4,5,2.设计标准 JB1145-73列管式固定管板热交换器 JB1146-73立式热虹吸式重沸器 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 钢制石油化工压力容器设计规定 JBT4715-1992固定管板式换热器型式与基本参数 HGT20701.8-2000容器、换热器专业设备简图设计规定 HG20519-92全套化工工艺设计施工图内容和深度统一规定 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 中华人民共和国国家标准 JB4710-92 钢制塔式容器 中华人民共和国国家标准 GB16749-1997
7、压力容器波形膨胀节,3.方案设计和拟订 根据任务书给定的冷热流体的温度，来选择设计列管式换热器中的浮头式换热 器；再依据冷热流体的性质，判断其是否易结垢，来选择管程走什么，壳程走什么。 在这里，柴油走管程，原油走壳程。从手册中查得冷热流体的物性数据，如密度， 比热容，导热系数，黏度。计算出总传热系数，再计算出传热面积。根据管径管内 流速，确定传热管数，标准传热管长为6m，算出传热管程，传热管总根数等等。再 来就校正传热温差以及壳程数。确定传热管排列方式和分程方法。根据设计步骤， 计算出壳体内径，选择折流板，确定板间距，折流板数等，再设计壳程和管程的内 径。分别对换热器的热量，管程对流系数，传热
8、系数，传热面积进行核算，再算出 面积裕度。最后，对传热流体的流动阻力进行计算，如果在设计范围内就能完成任 务。 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,6,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换热器。 根据以下原则：(1) 不洁净和易结垢的流体宜走管内，以便于清洗管子。 (2) 腐蚀性的流体宜走管内，以免壳体和管子同
9、时受腐蚀，而且管子也便于清洗和 检修。(3) 压强高的流体宜走管内，以免壳体受压。(4) 饱和蒸气宜走管间，以 便于及时排除冷凝液，且蒸气较洁净，冷凝传热系数与流速关系不大。(5) 被冷却 的流体宜走管间，可利用外壳向外的散热作用，以增强冷却效果。(6) 需要提高流 速以增大其对流传热系数的流体宜走管内，因管程流通面积常小于壳程，且可采用 多管程以增大流速。(7) 粘度大的液体或流量较小的流体，宜走管间，因流体在有 折流挡板的壳程流动时，由于流速和流向的不断改变，在低Re(Re100)下即可达到 湍流，以提高对流传热系数。我们选择柴油走管程，原油走壳程。 流体流速的选择：增加流体在换热器中的流
10、速，将加大对流传热系数，减少污 垢在管子表面上沉积的可能性，即降低了污垢热阻，使总传热系数增大，从而可减 小换热器的传热面积。但是流速增加，又使流体阻力增大，动力消耗就增多。所以 适宜的流速要通过经济衡算才能定出。此外，在选择流速时，还需考虑结构上的要 求。例如，选择高的流速，使管子的数目减少，对一定的传热面积，不得不采用较 长的管子或增加程数。管子太长不易清洗，且一般管长都有一定的标准；单程变为 多程使平均温度差下降。这些也是选择流速时应予考虑的问题。在本次设计中，根 据表换热器常用流速的范围，取管内流速u1 1.0m / s 。 管子的规格和排列方法：选择管径时，应尽可能使流速高些，但一般
11、不应超过 前面介绍的流速范围。易结垢、粘度较大的液体宜采用较大的管径。我国目前试用 的列管式换热器系列标准中仅有252.5mm及19mm两种规格的管子。在这里， 选择 252.5mm管子。管长的选择是以清洗方便及合理使用管材为原则。长管不 便于清洗，且易弯曲。一般出厂的标准钢管长为6m，则合理的换热器管长应为1.5、 2、3或6m。此外，管长和壳径应相适应，一般取L/D为46(对直径小的换热器可大 些)。在这次设计中，管长选择6m。,7,管子在管板上的排列方法有等边三角形、正方形直列和正方形错列等，等 边三角形排列的优点有:管板的强度高；流体走短路的机会少，且管外流体扰动较大， 因而对流传热系数较高；相同的壳径内可排列更多的管子。正方形直列排列的优点 是便于清洗列管的外壁，适用于壳程流体易产生污垢的场合；但其对流传热系数较
