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1、设计题目煤油冷却装置的设计一设计规定： 1.解决能力：（32.4104）吨/年煤油 2.设备型式：列管式换热器 二操作条件：（1） 煤油入口温度140，出口温度40；（2） 冷却介质自来水，入口温度30，出口温度40；（3） 容许压强降不不小于105Pa;（4） 煤油定性温度下的物性数据：密度为825kg/m3,粘度为 7.15 104Pa.s, 比热容为2.22kj/(kg.)，导热系数为0.14W/(m.)。 每年按330天计，每天24小时持续运营。三设计项目1 选择合适的列管换热器并进行核算。2 绘制带控制点的工艺流程图、主体设备图（含列管布置图）。 一、摘要 换热器是将热流体的部分热量
2、传递给冷流体的设备，以实现不同温度流体间的热能传递，又称热互换器。换热器是实现化工生产过程中热量互换和传递不可缺少的设备。在换热器中，至少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，吸取热量。在化工、石油、动力、制冷、食品等行业中广泛使用多种换热器，且它们是上述这些行业的通用设备，占有十分重要的地位。随着国内工业的不断发展，对能源运用、开发和节省的规定不断提高，对换热器的规定也日益增强。换热器的设计制造构造改善以及传热机理的研究十分活跃，某些新型高效换热器相继问世。根据不同的目的，换热器可以是热互换器、加热器、冷却器、蒸发器、冷凝器等。由于使用条件的不同，换热器可以
3、有多种各样的形式和构造。在生产中，换热器有时是一种单独的设备，有时则是某一工艺设备的构成部分。衡量一台换热器好的原则是传热效率高、流体阻力小、强度足够、构造合理、安全可靠、节省材料、成本低，制造、安装、检修以便、节省材料和空间、节省动力。目 录 一、概述 1 二、工艺流程草图及设计原则 12.1工艺流程草图 12.2设计原则 2三、换热器设计计算 23.1拟定设计方案 23.1.1选择换热器的类型23.1.2流体溜径流速的选择23.2拟定物性的参数 33.3估算传热面积 33.3.1热流量33.3.2平均传热温差33.3.3传热面积 33.3.4冷却水用量 43.4工艺构造尺寸 43.4.1管
4、径和管内流速4 3.4.2管程数和传热管数4 3.4.3平均传热温差校正及壳程数43.4.4传热管排列和分程措施53.4.5壳体内径53.4.6折流板53.4.7接管53.5换热器核算 63.5.1热流量核算63.5.1.1壳程表面传热系数63.5.1.2管内表面传热系数73.5.1.3污垢热阻和管壁热阻73.5.1.4计算传热系数KC73.5.1.5换热器的面积裕度83.5.2换热器内流体的流动阻力83.5.2.1管程流体阻力83.5.2.2壳程阻力8四、设计成果设计一览表 10五、设计自我评价 11六、参照资料 12七、重要符号阐明 13 一、概述 在不同温度的流体间传递热能的装置称为热互
5、换器,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,吸取热量。在化工、石油、动力、制冷、食品等行业中广泛使用多种换热器,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陷，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，并且至今仍在所有换热器中占据主导地位。列管式换热器有如下几种： 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，在外壳的合适位置上焊上一种补偿圈，（或膨胀节）。当壳体
6、和管束热膨胀不同步，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：构造简朴，造价低廉，壳程清洗和检修困难，壳程必须是干净不易结垢的物料。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，封头内用隔板提成两室，每根管子可自由伸缩，来解决热补偿问题。 特点：构造简朴，质量轻，合用于高温和高压的场合。管程清洗困难，管程流体必须是干净和不易结垢的物料。3、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：构造复杂、造价高，便于清洗和检修，消除温差应力，应用普遍。二、 工艺流程
7、草图及设计原则2.1工艺流程草图adbc泵2泵1 由于循环冷却水易结垢，为便于水垢的清洗，选择循环水做管程流体，煤油做壳程流体。管程与壳程流体的进出方向为上图所示，并选择逆流传热。图中水由泵1通过管程沿所示方向流动，煤油由泵1通过壳程沿所示方向流动。冷却循环水与煤油在设计的换热器中进行热互换，煤油由初温140降温至，40冷却循环水由初温升30温至40。2.2设计原则（1）JB1145-73列管式固定管板热互换器（2）JB1146-73立式热虹吸式重沸器（3）中华人民共和国国标.GB151-89钢制管壳式换热器.国家技术监督局发布，1989（4）钢制石油化工压力容器设计规定（5）JBT4715-
8、1992固定管板式换热器型式与基本参数（6）HGT20701.8-容器、换热器专业设备简图设计规定（7）HG20519-92全套化工工艺设计施工图内容和深度统一规定（8）中华人民共和国国标 JB4732-95 钢制压力容器分析设计原则（9）中华人民共和国国标 JB4710-92 钢制塔式容器（10）中华人民共和国国标 GB16749-1997 压力容器波形膨胀节三、换热器设计计算3.1拟定设计方案3.1.1选择换热器的类型 本次设计为煤油冷却器的工艺设计，工艺规定煤油（热流体）的入口温度140，出口温度40。采用循环冷却水作为冷却剂减少热的没有温度，冷却水的入口温度30，根据经验结合选厂地址的
9、水资源现状况，选定冷却水的出口温度40。 根据间壁式换热器的分类与特性表，结合上述工艺规定，最大使用温差不不小于120,选用固定管板式换热器，又由于管壳两流体温差不小于60，故因选用带膨胀节的固定管板式换热器。3.1.2流体流径流速的选择 根据流体流径选择的基本原则，循环冷却水易结垢，而固定管板式换热器的壳程不易清洗，且循环冷却水的推荐流速不小于煤油的推荐流速，故选择循环冷却水为管程流体，煤油为壳程流体。3.2拟定物性参数 定性温度：可取流体进口温度的平均值。 管程流体的定性温度为：（）煤油90下的物性数据： ()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
10、循环冷却水在35下的物性数据密度o=825 kg/m3密度i=994 kg/m3定压比热容Cpo=2.22kJ/(kgK)定压比热容Cpi=4.08kJ/(kgK)导热系数o=0.140 W/(mK)导热系数i=0.626 W/(mK)粘度o=0.000715 Pas粘度i=0.000725 Pas3.3、估算传热面积3.3.1热流量m0=（kg/h）Qo=m0cp0t0=275002.22(140-40)=6.15106kJ/h=1695.8 kW3.3.2平均传热温差()3.3.3传热面积 假设壳程传热系数：0=400 W（m2），管壁导热系数=45 W（m2）则K=298.7W/(m2K
11、),则估算面积为：S=Q0/(Ktm)=1.696106/(298.739)=145.86(m2) 考虑15%的面积裕度则：S=1.15145.86=167.74(m2)3.3.4冷却水用量（kg/h）3.4、工艺构造尺寸3.4.1管径和管内流速选用252.5较高档冷拔传热管(碳钢10)，取管内流速ui= 1.5m/s3.4.2管程数和传热管数根据传热管内径和流速拟定单程传热管数=88.7889（根）按单程管计算，所需的传热管长度为：=24（m）按单管程设计，传热管过长，宜采用多管程构造，根据本设计实际状况，采用原则设计，现取传热管长为l=6m，则该换热器的管程数为：NP=L/l=24/6=4
12、传热管总根数： NT=894=356（根）3.4.3平均传热温差校正及壳程数平均传热温差校正系数：R=(140-40)/(40-30)=10;P=(40-30)/(140-30)=0.091按单壳程，4管程构造，温差校正系数应查有关图表可得t=0.82平均传热温差tm=ttm =0.8239=32（）由于平均传热温差校正系数不小于0.8，同步壳程流体流量较大，故取単壳程合适。3.4.4传热管排列和分程措施采用组合排列法，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t=1.25d0，则t=1.2525=31.2532(mm) 横过管束中心线的管数 3.4.5壳体内径采用多管程构造，取管板运用率0.7，则壳体内径为D=757.7 (mm)按卷制壳体的进级挡，圆整可取D=800mm。3.4.6折流板采用弓形折流板，取弓形折
