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1、化工原理化工原理课程设计任务书课程设计任务书一、一、 设计题目：设计题目： 煤油冷却器的设计二、原始数据及操作条件二、原始数据及操作条件1、处理能力 8 万吨/年2、设备形式 列管式3、煤油 T入= 140，T出= 404、冷水 T入= 25，T出= 40 5、 P=105Pa6、煤油 =825Kg/m3，=7.1510-4Pa.S CV=2.22KJ/Kg.7、 = 0.14W/（m.）8、每年按 330 天计，24 小时/天连续进行。列管式换热器的工艺设计主要包括以下内容：1. 根据换热任务和有关要求确定设计方案；2. 初步确定换热器的结构和尺寸；3. 核算换热器的传热面积和流体阻力；4.
2、 确定换热器的工艺结构。二、生产条件的确定二、生产条件的确定设计一列管式煤油换热器，完成年冷却 30wt 煤油的任务，具体要求如下：煤油进口温度 140，出口温度 40；冷流体进口温度 25，出口温度 40；每年按 330 天计，24 小时/天连续进行。三、换热器的设计计算三、换热器的设计计算（一）确定设计方案（一）确定设计方案1 1、选择换热器类型、选择换热器类型两流体温度变化情况：热流体进口温度 140，出口温度 40；冷流体进口温度 25，出口温度 40。由于该换热器的管壁温度和壳体温度有较大温差，故选用浮头式换热器。2 2、流动空间及流速的确定、流动空间及流速的确定实际生产中，冷却水一
3、般为循环水，而循环水易结垢，为便于清洗，应采用冷却水走管程，煤油走壳程。选用 252.5 的碳钢管，管内流速设为ui=0.8m/s。（二）确定物性数据（二）确定物性数据定性温度：可取流体进口温度的平均值。壳程煤油的定性温度：T= =90（）240140管程流体的定性温度：t=35 ()24030根据定性温度，分别插取壳程和管程流体的有关物性数据。煤油在 90的有关物性数据如下：密度 0=825kg/m3定压比热容 Cpo=2.22kJ/(kg*)导热系数 o=0.140W/(m*)粘度 o=0.000715Pa*s冷却水在 32.5的有关物性数据如下：密度 i=994.85kg/m3定压比热容
4、 Cpi=4.174kJ/(kg*)导热系数 i=0.622W/(m*)粘度 i=0.000763Pa*s（三）计算总传热系数（三）计算总传热系数1、热流量Qo=moCpoto=10101.0101*2.22*（140-40）=2.242*106kJ/h=622.778kW2、平均传热温差() mt805.44254040140)2540()40140(2121lltttt3、冷却水用量（kg/h）35809)2540(*174. 410*242. 26 ipio itcQw4、总传热系数1)管程传热系数6 .20861000763. 085.994*8 . 0*02. 0Reiiiiud )
5、*/(8 .621)622. 000763. 0*174. 4()6 .20861(020. 0622. 0023. 0023. 024 . 08 . 04 . 08 . 0CmWcud diipiiiiiii i 2)壳程传热系数假设壳程的传热系数 W/（m2*）4000污垢热阻Rsi=0.000344m2*/WRso=0.000172m2*/W管壁的导热系数)*/(2004001000172. 00225, 0*45025. 0*0025. 0020. 0025. 0*000344. 0020. 0*8 .621025. 01112CmWRdbd ddRddKoso moio si iio
6、(四)计算传热面积)(3 .1498 .32*4*4 .35810*755. 126 mtKQAm考虑 15%的面积裕度，S=1.15*S=1.15*69.5=79.93（m2）（五）工艺结构尺寸1、管径和管内流速选用 25*2.5 传热管（碳钢） ，取管内流速smui/8 . 02、管程数和传热管数依据传热管内径和流速确定单程传热管数（根）408 .398 . 0*02. 0*785. 0)85.994*3600/(3580942 udVnis按单程管计算，所需的传热管长度)(5 .2540*025. 0*14. 393.79mndSLso按单程管设计，传热管过长，宜采用多管程结构。取传热管
7、长 L=4.5m,则该换热器管程数为（管程）65 . 45 .25lLNp传热管总根数 (根)2406*40N3、平均传热温差校正及壳程数平均传热温差校正系数13. 0251402540667. 6254040140PR按单壳程，四管程结构，温差校正系数为 )(83. 01667. 6667. 6113. 0/21667. 6667. 6113. 0/2/667. 6*13. 0113. 01 1667. 61667. 611/211/2/11 11222222CRRpRRp pRp RRt llll平均传热温差)(2 .37805.44*83. 0*Cttmtm4、传热管排列和分程方法采用组
8、合排列法，即每程内均按正三角形排列，隔板两侧采用正方形排列。取管心距，则odt25. 1)(3225.3125*25. 1mmt横过管束中心线的管数（根）19240*19. 119, 1Nnc5、壳体内径采用多管程结构，取管板利用率，则壳体内径7 . 0)(6 .6217 . 0/240*32*05. 1/05. 1mmNtD圆整可取mmD6506、折流板采用弓形折流板，取弓形折流板圆缺高度为壳体内径的，则切去的圆%25缺高度为。mmh5 .162650*25. 0取折流板间距，则DB3 . 0mmB195650*3 . 0折流板数 块23119545001BLNB折流板圆缺水平装配。7、接管
9、壳程流体进出口接管：取接管内循环油品流速为，则接管内径为smu/5 . 1muVd054. 05 . 1*14. 3)825*3600/(0101.10101*44取标准管径为。mm50管程流体进出口接管：取接管内循环水流速为，则接管内径为smu/0 . 3muVd065. 00 . 3*14. 3)85.994*3600/(35809*44取标准管径为。mm65(六)换热器核算1、 热量核算1)壳程对流传热系数 对圆缺形折流板，可采取克恩公式14. 03/155. 0PrRe36. 0 wo o eo od当量直径，由正三角形排列得)(020. 0025. 0*14. 3025. 0*414
10、. 3032. 0*23*442342222mddtdooe 壳程流通截面积)(028. 0032. 0025. 01*65. 0*195. 01mtdBDSo o 壳程流体流速及其雷诺数分别为smuo/12. 0028. 0)825*3600/(0101.101012769000715. 0825*12. 0*020. 0Reo普兰特准数34.11140. 0000715. 0*10*22. 2Pr3 粘度校正 114. 0 w)*/(6 .27934.11*1200*02. 0140. 0*36. 023/155. 0CmWo2)管程对流传热系数4 . 08 . 0023. 0 iipii
11、iiiii icud d管程流通截面积)(0126. 06240*02. 0*785. 022mSi管程流体流速及其雷诺数分别为smuo/794. 00126. 0)85.994*3600/(358094 .20705000763. 085.994*794. 0*020. 0Reo普兰特准数12. 5622. 0000763. 0*10*174. 4Pr3 )*/(1 .618)622. 000763. 0*174. 4()4 .20705(020. 0622. 0023. 024 . 08 . 0CmWi3)传热系数 K)*/(1606 .2791000172. 0020, 0*45025.
12、 0*0025. 0020. 0025. 0*000344. 0020. 0*1 .618025. 01112CmWRdbd ddRddKoso moio si iio4)传热面积 S)(9 .86805.44*1606227782mtKQSm该换热器的实际传热面积pS)(4 .202)26460(*)06. 06(*025. 0*14. 3)(2mnNLdAcop该换热器的面积裕度%6 .35%100*3 .1493 .1494 .202%100*AAAHp传热面积裕度合适，该换热器能够完成生产任务。2、换热器内流体的流动阻力（1）管程流动阻力PstiNNFPPP)(21，1sN4PN4 .
13、 1tF，221u dlPi222uP由，传热管相对粗糙度，查莫狄图得4 .20705Re 005. 02001. 0，流速，所以)*/(035. 0CmWismui/796. 03/85.994mkg，)(24822796. 0*85.994*02. 05 . 4*037. 021PaP，)(52.9452796. 0*85.994*322 PaPkPaPaPi100)(66.180984*1*4 . 1*)52.9452482(管程流动阻力在允许范围之内。（2）壳程阻力stoNFPPP) (21，1sN15. 1tF流体流经管束的阻力 8 . 02769*55 . 0 2) 1(228.
14、021 oo BcofFuNnFfP)(6 .1311212. 0*825) 123(*23*8 . 0*5 . 0/12. 0,231621PaPsmuNnoBc流体流过折流板缺口的阻力，2)25 . 3(22o Bu DBNPmDmB51. 0,195. 0，)(7 .373212. 0*825*)51. 0195. 0*25 . 3(*2322PaP总阻力)( 1 .193815. 1*1*)7 .3736 .1311(2PaP壳程流动阻力也比较合适。四、设计结果列表四、设计结果列表换热器主要结构尺寸和计算结果换热器类型：浮头式换热器管口表换热面积（M2）：198.6符号尺寸用途连接形式工艺参数aDN125循环水入口平面名称管程壳程bDN125循环水出口平面物料名称循环水煤油cDN100煤油入口凹凸面操作压力，MpadDN100煤油出口凹凸面操作温度，25/40140/40 流量，kg/h3580910101.01
