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1、课程设计说明书列管式换热器班 级 ：姓 名 ：学 号 ：日 期 ：指导教师 ：- 2 -目录设计任务 书3一、方案设 计41、确定设计方 案42、确定物性数 据43、工艺流程 图4二、工艺过程设计计 算53、设计结果一览 表84、设计评述及问题的讨 论95、主体设备设计图（详情参见图纸） 10 6、参考文 献107、主要符号说 明- 3 -10附 图设计任务书姓名： 专业：生物工程 班级： 一：设计题目：列管式换热器设计 二：设计任务：浮头式列管换热器设计1.08105吨年密度(kg/m3)比热容(kJ/(kg)黏度Pas导热系数(W/(m)煤油8102.30.9110-30.13定性温度下
2、物料物性水9944.1870.72710-30.626操作条件换热器管程和壳程压强降30kPa处理量项 目- 4 -煤油水进出进出物料进出口 温度 140403040三：设计内容： 1.根据生产任务的要求确定设计方案 (1) 换热器类型的选择 (2) 换热器内流体流入空间的选择 2.化工计算 (1) 传热面积的计算 (2) 管数、管程数及管子排列，管间距的确定 (3) 壳体直径及壳体厚度的确定 3.换热器尺寸的确定及有关构件的选择 4.换热器流体阻力的计算及其输送机械的选择 5.编写设计书明书 包括目录、任务书、设计方案说明、工艺过程设计计算、主要设备和辅助设备的设计 计算、工艺计算和设备计算
3、结果汇总表、设计评述与对某些问题的讨论、参考资料、 符号一览表。 四：制图要求：画出简单的工艺流程图、换热器装配结构图（包括：技术要求及特性、设备规格、具 体尺寸、内部剖面结构等）A2 以上一张。 五：设计要求： 1.在确定设计方案时既要考虑到工艺，操作的要求又要兼顾经济和安全上的要求。 2.在化工计算时要求掌握传热的基本理论，有关公式，要知道查那些资料，怎样使用算 图以及怎样选择经验公式。 3.要求根据国家有关标准来选择换热器的构件。 4.要求必须掌握固定管板式或浮头式列管换热器的设计。一、方案设计一、方案设计欲用井水将 15000kg/h 的煤油从 140冷却到 40，冷水进、出口温度分别
4、为 30和40。若要求换热器的管程和壳程的压强降不大于 30kPa，试选择合适的管壳式换热器。 假设管壁热阻和热损失可以忽略。 1确定设计方案确定设计方案 （1）选择换热器的类型）选择换热器的类型 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 30，出口温度 40。 从两流体温度来看，估计换热器的管壁温度和壳体壁温之差很大，因此初步确定选用 浮头式列管换热器，而且这种型式换热器管束可以拉出，便于清洗；管束的膨胀不受壳体 约束。 （2）流动空间及流速的确定）流动空间及流速的确定 由于煤油的粘度比水的大，井水硬度较高，受热后易结垢，因此冷却水走管程，煤油 走壳程。
5、另外，这样的选择可以使煤油通过壳体壁面向空气中散热，提高冷却效果。同时， 在此选择逆流。选用 252.5 的碳钢管，管内流速取 ui=0.75m/。 - 5 -2、确定物性数据、确定物性数据 定性温度：可取流体进、出口温度的平均值。 壳程煤油的定性温度为： T=(140+40)/2=90 管程冷却水的定性温度为：t=(30+40)/2=35 根据定性温度，分别查取壳程和管程流体的有关物性数据。 煤油在 90下的有关物性数据如下： 密度 o= 810kg/m3 定压比热容 cpo=2.3kJ/(kg) 导热系数 o=0.13W/(m) 粘度 o=0.00091 Pas冷却水在 32下的物性数据：
6、 密度 i=994kg/m3 定压比热容 cpi=4.187kJ/(kg) 导热系数 i=0.626 W/(m) 粘度 i=0.000727 Pas 3工艺流程图工艺流程图二、工艺过程设计计算二、工艺过程设计计算- 6 - 7 - 8 -三、设计结果一览表三、设计结果一览表换热器形式：浮头式换热面积（m2）:82.48工艺参数名称管程壳程物料名称冷却水煤油操作压力，kPa30 操作温度，30/40140/40 流量，kg/h8240015000 流体密度，kg/m3994810 流速，m/s0.740.262 传热量，kW958.3 总传热系数，W/m2K327 传热系数，W/（m2）3774
7、484.05 污垢系数，m2K/W0.0003440.000172- 9 -阻力降，kPa10.069.94 程数21 推荐使用材料碳钢碳钢管子规格252.5管数 198管长 mm:6000管间距，mm44排列方式斜正方形折流板型式上下间距，mm150切口高度 25%壳体内径，mm600保温层厚度，mm10四、四、设计评述及问题的讨论设计评述及问题的讨论- 10 -五、主体设备设计图五、主体设备设计图详情请见图纸。六、参考文献六、参考文献化工原理，王志魁 编，化学工业出版社，2006. 化工设备机械基础，潘永亮 主编，科学出版社，2006. 化工原理课程设计指导，任晓光等 编著，化学工业出版社
8、，2009. 化工原理课程设计，贾绍义，柴诚敬主编，天津大学出版社，2002. 生物工程专业课程设计，尹亮，黄儒强 编. 石油化工基础数据手册 化学化工工具书等.七、主要符号说明七、主要符号说明煤油的定性温度T冷却水定性温度t煤油密度o冷却水密度i煤油定压比热容cpo冷却水定压比热容cpi- 11 -煤油导热系数o冷却水导热系数i煤油粘度o冷却水粘度i热流量Wo冷却水流量 iW热负荷Qo平均传热温差 m t总传热系数K管程雷诺数 eR温差校正系数 t管程、壳程传热系数io初算初始传热面积 S传热管数 sN初算实际传热面积S管程数 pN壳体内径D横过中心线管数 CN折流板间距B管心距t折流板数NB接管内径1d2d管程压力降iP当量直径 ed壳程压力降oP面积裕度H
