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1、.XX大学XX学院化 工 原 理课 程 设 计班 级 姓 名 学 号 指导教师 _二零一X年X月X日化工原理 课程设计任务书设计题目水冷却煤油列管式换热器的设计指导教师刘东专业班级制药工程1102班学 生金诚设计的目的和要求1、 生产能力：1.5*105 吨/年煤油 2、 工艺要求：列管式换热器 3、质量要求：(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20，出口温度40(3) 允许压强降：不大于1.1*105 Pa (4) 煤油定性温度下的物性数据：密度825kg/m3， 黏度7.15*10-4 Pa.s，比热容2.22kJ/(kg)，导热系数0.14W/(
2、m) (5) 每年按320天计，每天24小时连续运行设计的任务1、工艺流程的设计计算和说明2、绘出带控制点的工艺设备流程图和主体设备图设计工作计划与进度安排1、收集查阅相关文献资料2、初步确定工艺方案3、物料衡算、能量衡算主要设备选型4、最终确定工艺方案，撰写设计说明书5、绘制相应图纸主要参考文献资料参考文献：【1】 化工原理（第四版） 王志魁、刘丽英、刘伟主编 化学工业出版社【2】 化工原理实验 吴洪特主编 化学工业出版社【3】 化工设备 李健主编 化工工业出版社【4】 GB4557.184机械制图图纸幅面及格式参考网站：【1】 程 设 计 说 明 书题 目： 水冷却煤油列管式换热器的
3、设计课 程： 化工原理系 （部）： 专 业： 班 级： 学生姓名： 学 号： 指导教师： 完成日期： 课 程 设 计 说 明 书 目 录第一章 设计资料一、设计简介5二、设计任务、参数和质量标准7第二章 工艺设计与说明一、工艺流程图8二、工艺说明8第三章 物料衡算、能量衡算与设备选型一、物料衡算9二、能量衡算11三、主要设备选型13第四章 结论与分析结论与分析15第五章 设计总结设计总结17参考文献17第一章 设计资料一、设计简介换热器是许多工业生产部门的通用工艺设备，尤其是石油、化工生产应用更为广泛。在化工厂中换热器可用作加热器、冷却器、冷凝器、蒸发器和再沸器等。进行换热器的设计，首先是根据
4、工艺要求选用适当的类型，同时计算完成给定生产任务所需的传热面积，并确定换热器的工艺尺寸。根据操作条件设计出符合条件的换热器，设计方案的确定包括换热器形式的选择，加热剂或冷却剂的选择，流体流入换热器的空间以及流体速度的选择。本课程设计是根据任务给出的操作目的及条件、任务，合理设计适当的换热器类型，以满足生产要求。1、固定板式换热器（代号G） 设备型号内容有：壳体公称直径（mm），管程数，公称压力(9.81104 Pa)，公称换热面积（m2），如G800I-6-100型换热器，G表示固定板式列管换热器，壳体公称直径为800mm，管程数为1，公称压力为69.81104 Pa，换热面积为100m22、
5、浮头式列管换热器（代号F）设备型号内容有：壳体公称直径（mm），传热面积（m2），承受压力（9.81104 Pa），管程数，如FA600-13-16-2型换热器，F代表浮头是列管换热器，B表示换热器为管径25mm2.5mm，正方排列，壳体直径为600mm，公称传热面积为130m2，公称压力为169.81104，管程数位2。3、U型管式列管换热器（代号Y）设备型号内容有：公称直径（mm），公称换热面积（m2），管程压力（9.8110pa）/壳程压力（9.8110pa），管程数，如YB600-90-40/16-4型换热器，Y代表U型管式列管换热器，B表示换热器为管径25mm2.5mm，正方形排列，
6、壳体直径为600mm，公称传热面积为90m2，壳体公称压力为169.8110Pa，管程公称压力为169.8110Pa，管程数位4。二、 设计任务、参数和质量标准1、设计任务： （1）、处理能力：1.5*105 吨/年煤油 （2） 、设备形式：列管式换热器2、参数和质量标准：（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20，出口温度40（3）、允许压强降：不大于1.1*105 Pa（4）、煤油定性温度下的物性数据：密度825kg/m3，黏度7.15*10-4 Pa.s，比热容2.22kJ/(kg)，导热系数0.14W/(m)（5）、每年按320天计，每天24小时连
7、续运行第二章 工艺设计与说明换热器 热水炉温度传感器流量传感器一、工艺流程简图 热水泵 离心泵二、说明实验要求，煤油的进口温度140摄氏度，出口40摄氏度，因此要用冷水，冷却煤油。本实验用的是循环水冷却法，节约用水。第三章 物料衡算、能量衡算与设备选型一、 物料衡算1、试算并选换热器规格（1）、 定流体通入空间 两流体均不发生相变的传热过程，因水的对流传热系数较大，并易结垢，故选择冷却水走换热器的管程，煤油走壳程。（2）、确定流体的定性温度、物性数据，并选择列管式换热器的形式被冷却物质为煤油，入口温度为140,出口温度为 40冷却介质为自来水，入口温度为 20，出口温度为40 煤油的定性温度：
8、Tm=（140+40）/2=90 水的定性温度：tm=(20+40)/2=30 物性流体煤油908250.7152.220.14水30995.70.8014.1740.62 、计算热负荷Q=qm1cp1（T1T2)=(1.5105103)(320243600)2.22103(14040)1.204106W、计算平均传热温差tm逆（t2t1）（lnt2/t1）49.706R(T1T2)(t2t1）5，P(t2t1）（T1t1）0.1667，查表得0.945校正后tm1tm逆 46.97、冷却水用量qm2QCp2t51749kgh（3）、(取流速u=1.2ms）管径：25*2.5mm其中 （内径）
9、di=0.02m （外径）do=0.025m （平均直径）dm=0.025m传热器壁厚=0.0025m假设K=450W/(m2）传热面积SQKt1.20410645046.9756.95m2管子根数N4qm1di u93根按单程管计算，所需的传热管长度LSdoN56.953.140.025937.8m取管长为4.5m，则Np7.84.52，则传热管总根数n932186（根）（4）、传热管排列和分程方法采用组合排列法，即每程内均按正三角形排列，隔板两侧采用正方形排列。 因为壳程流体压力较大，故采用焊接法连接管子与管板。取管心距t =1.25do则：t = 1.252532(mm)隔板中心到离其最
10、近一个排管中心距离=t/2+6=32/2+6=22mm 则分程隔板槽两侧相邻管中心距Sn = 44mm。壳体内径：采用多管程结构，取管板利用率= 0.7，则壳体内径为：D= 1.05tn1.05321860.7=547mm 故可取D600mm（5）、折流板采用单弓形折流板，取折流板圆缺高度为壳体内径的25%，则切去的圆缺高度为h = 0.25D = 0.25600 = 150(mm)取折流板间距B = 0.5D = 0.5600 = 300(mm)折流板数NB = 列管长度/折流板间距1 = 4500/3001 = 14(块) 接管：壳程流体进，出口接管：取煤油流速为3.0ms，则接管内径为D
11、4qvd0.0146m，圆整后可取管内径为15mm管程流体进出口接管：取接管内流体流速为 ，则接管内径为D4qvd=0.075mm=75mm，圆整后可取管内径75mm二、 能量衡算（1）、计算管程对流传热系数因为：管中水的质量流量Wc=14.37kgs水的体积流量为Vc=Wc=14.37995.70.014437m3sAi=n di2/81863.140.022/80.0292m2Ui=VcAi0.4944msReidiui0.020.989995.70.80110324588 所以i0.023(di)(Rei)0.8（Pri）0.42128.04W（m2）(2)、计算壳程对流传热系数换热器中心附近管排中流体流通截面积为Ao=hD(1dot）0.30.6（10.0250.032）0.0394m2煤油的质量流量为Wh=5.42kgs煤油的体积流量为VhWh5.428250.006576m3s由于换热器为两壳程，所以煤油的流速为uoVh Ao0.16ms 煤油在壳程中流动的雷诺数为Reo=duo0.02020.168250.71510-3= 3729PrCp（2.221030.71510-3 ）/0.1411.33
