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1、 化 工 原 理 化 工 设 备课 程 设 计 任 务 书设计题目： 年处理 2.6 万吨原油列管式换热器 学生姓名： 专业班级： 学 号： 指导教师： 宜 宾 学 院化 学 与 化 工 学 院2012 年 12 月 23 日化工原理课程设计任务书列管式换热器列管式换热器设计任务书一、设计目的培养学生综合运用本门课程及有关选修课程基础理论和基本知识去完成换热单元操作设备设计任务的实践能力二、设计目标设计的设备必须在技术上是可行的，经济上是合理的，操作上是安全的，环境上是友好的三、设计题目列管式换热器设计 四、设计任务及操作条件1. 设计任务 设备型式：列管式 处理任务：如下表所示：处理量（万吨
2、/年）物料2426 2830 32 34 3.6 38 40 4244 46 48原油 2煤油柴油2. 操作条件（1）热流体：入口温度 140; 出口温度 40 （2）冷却介质：岷江水（3）允许压降：不大于 0.1MPa（4）物性数据煤油定性温度下的物性数据 CmWkgJcsPakoopo/14.025.7/843导 热 系 数定 压 比 热 容粘 度密 度原油定性温度下的物性数据 CmkgJcsPakoopo/128.0.3/53导 热 系 数定 压 比 热 容粘 度密 度柴油定性温度下的物性数据：化工原理课程设计任务书列管式换热器CmWkgJcsPakoopo/13.0482.6/753导
3、 热 系 数定 压 比 热 容粘 度密 度五、设计内容1. 设计方案的选择2. 设计计算（1） 计算总传热系数（2） 计算传热面积3. 主要设备工艺尺寸设计（1）管径尺寸和管内流速的确定（2）传热面积、管程数、管数和壳程数的确定4. 换热器核算5. 设计结果汇总6. 绘制换热器简图化工原理课程设计任务书列管式换热器目 录1. 概 述 .11.1. 换热器的简单介绍 .11.2. 本设计的目的和意义 .32. 设计计算 .42.1. 确定设计方案 .42.2. 确定物性数据 .53. 计算总传热系数 .63.1. 热流量 .63.2. 平均传热温差 .63.3. 冷却水 .63.4. 总传热系数
4、 K.63.5. 计算传热面积 .73.6. 工艺结构尺寸 .83.7. 换热器核算 .134. 设计结果汇总 .18设备设计数据表 .19心得体会 .20参考文献 .225. 评语及成绩 .23化工原理课程设计任务书列管式换热器0 1. 概 述1.1.换热器的简单介绍在不同温度的流体间传递热量的装置称为热换热器，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。在工程实践中有时会存在两种以上流体参见换热的换热器，但它的基本原理与前一种情形并无本质上的区别。在化工、石油、动力、制冷、食品等行业中广泛使用各种换热器，且它们在上述这些行
5、业的通用设备，并占有十分重要的地位。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。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，不同类型的换热器各有优点，性能各异。在换热器设计中，首先应根据工艺要求选择适用的类型，然后计算换热所需传热面积，并确定换热器的结构尺寸。列管式换热器的应用已有很悠久的历史。现在，它被当做一种传统的标准换热设备在很多工业部门中大量使用，尤其在化工、石油、能源设备等部门嗦使用的换热设备中，列管式换热器仍处于主导地位。同时板式换热
6、器也已成为高效、紧凑的换热设备，大量地应用于工业中。1.1.1. 换热器类型根据列管式换热器的结构特点，主要分为以下四种。以下根据本次的设计要求，介绍几种常见的列管式换热器。1.1.1.1. 固定管板式换热器这类换热器如图 1-1 所示。固定管办事换热器的两端和壳体连为一体，管子则固定于管板上，它的结余构简单；在相同的壳体直径内，排管最多，比较化工原理课程设计任务书列管式换热器1 紧凑；由于这种结构式壳测清洗困难，所以壳程宜用于不易结垢和清洁的流体。当管束和壳体之间的温差太大而产生不同的热膨胀时，用使用管子于管板的接口脱开，从而发生介质的泄漏。1.1.1.2. U 型管换热器U 型管换热器结构
7、特点是只有一块管板，换热管为 U 型，管子的两端固定在同一块管板上，其管程至少为两程。管束可以自由伸缩，当壳体与 U 型环热管由温差时，不会产生温差应力。U 型管式换热器的优点是结构简单，只有一块管板，密封面少，运行可靠；管束可以抽出，管间清洗方便。其缺点是管内清洗困难；哟由于管子需要一定的弯曲半径，故管板的利用率较低；管束最内程管间距大，壳程易短路；内程管子坏了不能更换，因而报废率较高。此外，其造价比管定管板式高 10%左右。1.1.1.3. 浮头式换热器浮头式换热器的结构如下图 1-3 所示。其结构特点是两端管板之一不与外科固定连接，可在壳体内沿轴向自由伸缩，该端称为浮头。浮头式换热器的优
8、点是党环热管与壳体间有温差存在，壳体或环热管膨胀时，互不约束，不会产生温差应力；管束可以从壳体内抽搐，便与管内管间的清洗。其缺点是结构较复杂，用材量大，造价高；浮头盖与浮动管板间若密封不严，易发生泄漏，造化工原理课程设计任务书列管式换热器2 成两种介质的混合。1.1.1.4. 填料函式换热器填料函式换热器的结构如图 1-4 所示。其特点是管板只有一端与壳体固定连接，另一端采用填料函密封。管束可以自由伸缩，不会产生因壳壁与管壁温差而引起的温差应力。填料函式换热器的优点是结构较浮头式换热器简单，制造方便，耗材少，造价也比浮头式的低；管束可以从壳体内抽出，管内管间均能进行清洗，维修方便。其缺点是填料
9、函乃严不高，壳程介质可能通过填料函外楼，对于易燃、易爆、有度和贵重的介质不适用。1.2.本设计的目的和意义通过本次课程设计，培养学生多方位、综合地分析考察工程问题并独立解决工程实际问题的能力。主要体现在以下几个方面：化工原理课程设计任务书列管式换热器3 （1）资料、文献、数据的查阅、收集、整理和分析能力。要科学、合理、有创新地完成一项工程设计，往往需要各种数据和相关资料。因此，资料、文献和数据的查找、收集是工程设计必不可少的基础工作。（2）工程的设计计算能力和综合评价的能力。为了使设计合理要进行大量的工艺计算和设备设计计算。本设计包括热工计算和冷却器设备的结构计算。（3）工程设计表达能力。工程
10、设计完成后，往往要交付他人实施或与他人交流，因此，在工程设计和完成过程中，都必须将设计理念、理想、设计过程和结果用文字、图纸和表格的形式表达出来。只有完整、流畅、正确地表达出来的工程设计的内容，才可能被他人理解、接受，顺利付诸实施。通过本设计不仅可以进一步巩固学生所学的相关啊知识，提高学生学以致用的综合能力，尤其对传热学、流体力学等课程更加熟悉，同时还可以培养学生尊重科学、注重实践和学习严禁、作风踏实的品格。2. 设计计算2.1.确定设计方案2.1.1. 选择换热器的类型两流体温度变化情况：热流体进口温度 C140，出口溫度 C40；冷流体（循环岷江水）进口温度 C20，出口温度取 。该换热器
11、用循环冷却水冷smui5.3却，冬季操作时进口温度会降低，考虑到这一因素，估计该换热器的管壁温和化工原理课程设计任务书列管式换热器4 壳体壁温之差较大，因此初步确定选用带膨胀节的固定管板式换热器。参考标准：(1)不洁净和易结垢的流体宜走便于清洗管子，浮头式换热器壳程便于清洗。(2)腐蚀性的流体宜走管内，以免壳体和管子同时受腐蚀，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，其中冷却介质循环水操作压力高，宜走管程。(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) 被冷却的流体宜走壳程，便于散热，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，宜走壳程，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。(8)若两流体的温度差较大，传热膜系数较大的流体宜走壳程，因为壁温接近传热膜系数较大的流体温度，以减小管壁和壳壁的温度差。2、流动空间及流速的确定由于循环冷却水较容易结垢，为便于水垢清洗，应使循环水走管程，原油走壳程。选用
