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1、吉吉林林化化工工学学院院 油气储运油气储运 课课 程程 设设 计计 题目：题目： 处理量处理量 151015104 4 吨吨/ /年的柴油冷却器的设计年的柴油冷却器的设计 教教 学学 院院 化工与材料工程学院化工与材料工程学院 专业班级专业班级 油气储运油气储运 08020802 班班 学生姓名学生姓名 学生学号学生学号 0816021508160215 指导教师指导教师 邵宝力邵宝力 2010 年年 1212 月月 2424 日日 吉林化工学院油气储运课程设计 I 课程设计任务书 1、设计题目：处理量 15104吨/年柴油冷却器的设计 2、操作条件： （1）柴油：入口温度 175；出口温度
2、125； （2）冷却介质：采用循环水，入口温度 30，出口温度 40； （3）允许压降：不大于 105Pa； （4）柴油定性温度下的物性数据： c)w/(m.133.0 c)/(kg.k48.2c S.a104.6 kg/m715 0 c 0 po 4- o 3 o J P （5）每年按 330 天计，每天 24 小时连续生产。 3、设计任务： （1）处理能力：15104t/a 柴油； （2）设备型式：列管式换热器； （3）选择适宜的列管换热器并进行核算； （4）绘制带控制点的工艺流程图和设备结构图，并编写设计说明书。 吉林化工学院油气储运课程设计 II 摘 要 柴油冷却器是帮助柴油散热的一个
3、装置。本次课程设计采用浮头式换热器来实现柴油冷 却。在设计中,主要以循环水为冷却剂，在给定的操作条件下对柴油冷却器进行设计。 本设计的内容包括：1、设计方案的确定：换热器类型的选择、流动空间的选择等。2、 换热器的工艺计算：换热器面积的估算、换热器工艺尺寸的计算、换热器的核算等。3、操作 条件图等内容。 关键词关键词：柴油；循环水；浮头式换热器；传热 吉林化工学院油气储运课程设计 III ABSTRACT Diesel oil cooler is help a diesel cooling device. This course design use floating head heat ex
4、changer to achieve diesel cooling. In the design, mainly circulating water for cooling agent, given the operating condition of diesel oil cooler design. This design content includes: 1, the design scheme determined: heat exchanger type of choice, the choice of mobile space. 2 and heat exchanger tech
5、nical calculation: heat exchanger area the estimation of heat exchanger process calculation, heat exchanger size accounting. 3, operating conditions figure, etc. Keywords: diesel oil; recirculated water; head type heat exchanger; heat transfer 吉林化工学院油气储运课程设计 IV 目录 课程设计任务书 I 摘 要 II ABSTRACT III 第 1 章
6、 绪 论 .1 1.1 换热器技术概况 .1 1.2 换热器的发展.1 1.3 换热器在工业生产中的应用 .2 1.3.1 换热器的工业应用 .2 1.3.2 新型换热器 .3 第 2 章 设计方案 .5 2.1 换热器类型的选择 .5 2.1.1 换热器的分类 .5 2.1.2 换热器的选择 .8 2.2 流动空间的选择 10 2.3 流速的确定 12 2.4 加热剂、冷却剂的选择 12 2.4.1 常用的加热剂12 2.4.2 常用的冷却剂13 2.5 流体出口温度的确定 13 2.6 材质的选择 13 第 3 章 换热器的结构设计 15 3.1 管束及壳程分程 15 3.1.1 管束分程
7、 15 3.1.2 壳程分程 15 3.2 管程结构 16 3.2.1 换热管布置和排列间距 16 3.2.2 管心距 17 吉林化工学院油气储运课程设计 V 3.2.3 管材料 19 3.3 管板 19 3.4 管子与管板的连接 19 3.5 管板尺寸的确定 20 3.5.1 管板受力情况分析 20 3.5.2 管板尺寸 21 3.6 壳程结构 21 3.7 折流板、支撑板的作用及结构 22 3.7.1 折流板 22 3.7.2 支承板 26 3.8 管程与壳程接管 26 3.8.1 管箱及封头 26 3.8.2 壳程接管 27 第 4 章 换热器的工艺计算 28 4.1 确定设计方案 28
8、 4.1.1 选择换热器类型 28 4.1.2 流体间流速确定 28 4.2 基础物性数据 28 4.2.1 定性温度：可取流体进口温度的平均值。 28 4.2.2 壳程柴油的定性温度为 28 4.2.3 管程循环水的定性温度为 28 4.2.4 柴油物性数据 28 4.2.5 循环水物性数据 29 4.3 计算总传热系数 29 4.3.1 热流量 29 4.3.2 平均传热温差 29 4.3.3 冷却水用量 29 4.3.4 总传热系数 K 29 4.4 计算传热面积 30 4.5 工艺结构尺寸的计算 31 吉林化工学院油气储运课程设计 VI 4.5.1 管内和管外流速的计算 31 4.5.
9、2 管程数和传热管数 31 4.5.3 平均传热温差校正及壳程数的确定 31 4.5.4 传热管排列和分程的选择 32 4.5.5 壳程内经的计算 32 4.5.6折流板的选择 32 4.5.7 其他附件的选择 32 4.6 换热器核算 33 4.6.1 传热能力的核算 33 4.6.2 换热器流体流动阻力计算 35 工艺设计计算结果汇总 .37 主要符号说明 .38 附 录 .39 参 考 文 献 43 结 束 语 .44 吉林化工学院油气储运课程设计 1 第 1 章 绪 论 1.1 换热器技术概况 换热器（英语翻译：heat exchanger） ，是将热流体的部分热量传递给冷流体的 设备
10、，又称热交换器。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。 换热器是化学、石油化学及石油炼制工业中以及其他一些行业中广泛使用的热 量交换设备，他不仅可以单独作为加热器、冷却器等使用，而且是一些化工单元操 作的重要附属设备，因此在此化工生产中占有重要的地位。 1.2 换热器的发展 二十世纪 20 年代出现板式换热器，并应用于食品工业。以板代管制成的换热 器，结构紧凑，传热效果好，因此陆续发展为多种形式。 二十世纪 30 年代初，瑞典首次制成螺旋板换热器。接着英国用钎焊法制造出 一种由铜及其合金材料制成的板翅式换热器，用于飞机发动机的散热。
11、 二十世纪 30 年代末，瑞典又制造出第一台板壳式换热器，用于纸浆工厂。在 此期间，为了解决强腐蚀性介质的换热问题，人们对新型材料制成的换热器开始注 意。 二十世纪 60 年代左右，由于空间技术和尖端科学的迅速发展，迫切需要各种 高效能紧凑型的换热器，再加上冲压、钎焊和密封等技术的发展，换热器制造工艺 得到进一步完善，从而推动了紧凑型板面式换热器的蓬勃发展和广泛应用。 自二十世纪 60 年代开始，为了适应高温和高压条件下的换热和节能的需要， 典型的管壳式换热器也得到了进一步的发展。 二十世纪 70 年代中期，为了强化传热，在研究和发展热管的基础上又创制出 热管式换热器。 长期以来，非接触式换热
12、器一直是管壳式（列管式）换热器一国独大的局面。 然而近几十年来，这种平衡有所改变。 这种改变是由于各种板式类换热器的逐步 开发和应用所带来的。板式类换热器能够被深入研究和开发，固然是有其历史必然 的。回顾换热器发展历程，虽然板式换热设备的充分开发只是近些年的事情，但是 其理论和技术的出现却要早的多。但是人们最初舍弃了这种换热性能远远占优的换 热器形式，而是选择并大量应用了管壳式换热器。 当初人们之所以做出这种选择，原因很简单，只是出于强度考虑。 板式类换 热器的结构强度远远低于管壳类换热器，所以不能够应用于高压或大多的中压场合。 吉林化工学院油气储运课程设计 2 板式类换热器的这个缺点是由其结
13、构特点所决定的，所以在其自身范围内无法改 变和突破，而它也就严重地制约了这种高换热性能换热器的应用和发展。 形成了 在最初的相当长的一段时期里，板式类换热器没有受到人们喜爱的局面，其技术进 展自然也相当可怜。即便是在其有了长足发展和应用的今天，仍然是由于其结构强 度低的原因这个自身无法逾越的痼疾，它的应用领域也仍旧局限在一定范围内。 那么，既然是结构强度没有得到根本性的改变，近些年板式类换热器又是怎样 被重视起来的呢？这种变化是与世界经济的发展环境，尤其是能源发展环境的变化 息息相关的。 世界能源的日益紧张与危机，使得“节能”与“高效”逐渐受到重视， 加之“节能减排环保”的概念日益深入人心，各
14、国政府和机构都逐年加大了 这方面投入的人力和物力，同时也取得了许多可喜的成果。很显然，板式类换热器 这种高效的换热方式，也就顺理成章地受到重视，并进行了再次开发，且在其强度 范围所能允许的范围内大量应用遍地开花。其技术发展也达到了前所未有的时刻。 制造规格越来越大，结构形式越来越多。并出现了不可拆的焊合一体式板式换热器， 尽管不能方便地拆洗，强度却有所增加。 管壳类换热器由于始终受到普遍应用和重视，其理论研究的深度和设备改进的 步伐都是板式类换热器所不能比拟的。在新的节能及环保浪潮中，其技术和发展速 度又有所提高。许多新型高效换热器不短涌现，如折流杆换热器、新结构高效换热 器、高效重沸器、高效
15、冷凝器、双壳程换热器、螺纹管换热器、螺纹锁紧环换热器、 环高压换热器、以及非金属换热器、稀有金属换热器等都是其代表杰作，这些新 型高效换热器的出现已经并正在为飞速发展的经济和节约能源作出了不可估量的贡 献。 纵观换热设备的发展及演变历史，不难看出，在板式类换热器广泛发展，管壳 类换热器不再一国独大的今天，以下四个特点始终没有改变： 1.结构强度高的管壳类换热器仍居于主导地位。 2.管壳类换热器换热性能仍远低于板式类换热器。 3.板式类换热器的结构强度仍远低于管壳类换热器。 4.没有换热性能强同时结构强度高的理想型换热器。 1.3 换热器在工业生产中的应用 1.3.1 换热器的工业应用 在化工、
16、石油、动力、制冷、食品等行业中广泛使用各种换热器，且它们是上 述这些行业的通用设备，并占有十分重要的地位。通常在化工厂的建设中换热器投 资比例为 11%，在炼油厂中高达 40%。随着化学工业的迅速发展及能源价格的提 高，换热器的投资比例将进一步加大。 吉林化工学院油气储运课程设计 3 在化工厂，换热器的费用约占总费用的 1020，在炼油厂约占总费用的 3540。随着我国工业的不断发展，对能源利用、开发和节约的要求不断提高， 因而对换热器的要求也日益加强。换热器的设计、制造、结构改进及传热机理的研 究十分活跃，一些新型高效换热器相继问世。 1.3.2 新型换热器 1、气动喷涂翅片管换热器 俄罗斯提出了一种先进方法，即气动喷涂法，来提高翅片化表面的性能。其实 质是采用高速的冷的或稍微加温的含微粒的流体给翅片表面喷镀粉末粒子。用该方 法不仅可喷涂金属还能喷涂合金和陶瓷(金属陶瓷混合物)
