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1、齐齐哈尔大学 化工原理课程设计柴油换热器化工原理课程设计柴油换热器设计说明书设计者：班级：过控132组长：成员：学生姓名：日期 ：2015年9月4日 指导教师： 目录一设计说明书3二设计条件及主要物性的确定31定性温度的确定3 2流体有关物性3三. 确定设计方案41 选择换热器的类型42流程安排4四 估算传热面积41. 传热器的热负荷42. 平均传热温差43. 传热面积估算4五 工程结构尺寸51. 管径和管内流速52. 管程数和传热管数53. 平均传热温差校正和壳程数54. 传热管排列和分程方法55. 壳程内径66. 折流板67. 其他附件68. 接管6六换热器核算7 1.热流量核算7 （1）
2、壳程表面传热系数7 （2）管程表面传热系数7 （3）污垢热阻和管壁热阻8 （4）传热系数K8 （5）传热面积裕度8 2.壁温核算93.换热器内流体的流动阻力9 （1）管程流动阻力9 （2）壳程流动阻力10七换热器主要工艺结构尺寸和计算结果表11八设备参考数计算121.壳体壁厚12 2.接管法兰123.设备法兰12 4.封头管箱12 5.设备法兰垫片（橡胶石棉板）126.管法兰用垫片137.管板138.支垫（鞍式支座）139.设备参数总表13九设计总结15十.主要符号说明 16十一.参考文献17一、设计说明书1.设计任务书和设计条件 原油44000kg/h由70C被加热到110C与柴油换热，柴油
3、流量34000kg/h，柴油入口温度175C，出口温度127。已知两则污垢热阻为0.0002C/W,管程与壳程两则降压小于或等于0.3at，热阻损失5%，初设k=250w/ m2C。二、设计条件及主要物性参数2.1设计条件由设计任务书可得设计条件如下表：数参类型体积流量（标准kg/h）进口温度（）出口温度（）操作压力（Mpa）设计压力（Mpa）柴 油（管内）34000175 1271.11.2原油（管外）4400070110 0.30.4注：要求设计的冷却器在规定压力下操作安全，必须使设计压力比最大操作压力略大，本设计的设计压力比最大操作压力大0.1MPa。2.2确定主要物性数据2.2.1定性
4、温度的确定根据流体力学（上）P177，公式（4-109），热流量为 Qc = Wc Cpc(T1T2) 1.05 =440002.2（14842）1.05=1.13106kJ/h = 1.13106 W 管程柴油的定性温度为 壳程原油的定性温度为 2.2.2流体有关物性数据根据由上面两个定性温度数据，查阅参考书可得原油和柴油的物理性质。运用内插法（公式为 ）,可得壳程和管程流体的有关物性数据。原油在90，1.2MPa下的有关物性数据如下：物性密度i（kg/m3）定压比热容cpi kJ/(kg)粘度i（Pas）导热系数i（Wm-1-1）原油 8152.26.6510-3 0.128 柴油在151
5、的物性数据如下：物性密度o（kg/m3）定压比热容cpo kJ/(kg)粘度o（Pas）导热系数o（Wm-1-1）柴油715 2.480.6410-30.133三、确定设计方案3.1 选择换热器的类型由于温差较大和要便于清洗壳程污垢，对于油品换热器，以采用Fe系列的浮头式列管换热器为宜。采用折流挡板，可使作为被冷却的原油易形成湍流，可以提高对流表面传热系数，提高传热效率。3.2 流程安排柴油温度高，走管程课减少热损失，原油黏度较大，走壳程在较低的Re数时即可达到湍流，有利于提高其传热膜系数。四、估算传热面积4.1热流量4.2平均传热温差= (0,1atm)=614.3传热面积由于管程气体压力较
6、高，故可选较大的总传热系数。初步设定设Ki=250 Wm-2-1。根据化工单元过程及设备课程设计P44，公式3-8，则估算的传热面积为 m2五工程结构尺寸5.1管径和管内流速选用252.5mm的传热管(碳钢管)；由传热传质过程设备设计P7表13得管壳式换热器中常用的流速范围的数据，可设空气流速ui1m/s，用u i计算传热膜系数，然后进行校核。5.2管程数和传热管数依化工单元过程及设备课程设计P46，公式3-9可依据传热管内径和流速确定单程传热管数(根)按单程管计算，所需的传热管长度为m按单管程设计，传热管过长，宜采用多管程结构。现取传热管长 l= 7 m ，则该换热器管程数为Np=L / l=22.5/74（管程）传热管总根数 N = 424= 168 （根）
