煤油冷却器的设计.docx

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1、京工业大学材料工程原理B课程设计设计题目：煤油冷却器的设计专业：高分子材料科学与工程班级：高材0801学号：(M姓名：夏亚云指导教师：周勇敏日期：2010/12/30设计成绩：目录一.任务书一,设计题目.设计任务及探作条件.设计要求二.设计方案简介.捶热器概述列臂式换热器.设计力窠的拟定.工2流程简图三热ttit)B三1.初选换热婚的类51.程安排（流动空间的选择）及i比速酹定.确定物件数掂.计算总传热系款.计算一热面积四.工艺结构校计.管凭和管内流速.笆程数和传热管数,，均传热出差校正反光程效.传热首排列和分积方法.亮程内径及控热荷选型汇总折流版,接管五换热暑核算.热殿核算.压力对核算六.H

2、t助设冬的计算和逸异(.-13-,水泵的选界.油泵的选杯七设计结果表汇.参考文献.-20-21附图：（主体设备设计图，工艺流程简图）一.化工原理课程设计任务书设计题目煤油冷却换热器设计设正任务及操作条件1、处理能力X10,t）2、设备型式列管式换热器3,操作条件（1）煤油:入F1.温度MOiC,出口温度40匕（2）冷却介质：工业硬水,入口温度20匕，出口温度40C（3油侧与水侧允许点强降:不大于10Pa（4）每年按330天计，每天24小时连续运行（5）燥油定性温度下的物性参数：名称P/.-C)油82510,设计要求选择合适的列管式换热器并进行核算绘制换热器装配图（见A4纸另附）二.设计方案简介

3、换热港概述换热器是化工，炼油工业中普遍应用的典型的工艺设在化工厂，换热器的粉用妁占总费用的10V20,在炼油厂约占总明用35%40%换热器在其他部门，如动力、原子能、冶金、食出、交通、环保、家电等也有著广泛的应用.因此.设计和选择得到使用、商效的换热器时降低设备的造价和操作费用具有十分正要的意义，在不同温度的液体间传递热能的装置称为热交换器即简称换块洛是将热流体的部分热Si传递给冷流体的设备.换热器的类盘按传热方式的不同可分为：混合式、背热式和间壁式.其中间壁式换热器应用最广泛.列管式换热器因设计需要，下面荷单介绍下列管式换热器列管式换热器又称管壳式换热器,在化工生产中被广泛应用.它的结构简唯

4、、坚固、制造较容易，处理能力大，适应性能，操作弹性较大，尤其在裔祖、裔压和大型装附中使用更为普遍.固定管板式固定管板式即两端管板和壳体连结成一体，因此它具有结构荷单造价低度的优点。值是由于光程不易检修和清洗.因此无方流体应是较为洁净且不易结垢的物料.当两流体的淑度差较大时，应考虑热补偿。有具有补偿陷（或称膨胀节）的固定板式换热器，即在外壳的适当部位爆上一个补隹圈，当外壳和管束的热膨胀程度不同时，补快圈发生弹性形变，以适应外壳和管束的不同的热膨张程度.这种热补偿方法简便，但不宜用于两漉体温度差太大和壳方流体压强过诲的场合。I一挡板2-补偿圈3-放气唠图固定管板式换热器的示意图浮头式这种换热涔有一

5、段管板不与壳体相连，可沿轴向自由伸缩,这种结构不但可完全消除热应力，而I1.在清洗和检修时，整个管束可以从壳体中抽出，因此,尽管其架构较发杂，造价较高,但应用仍较普通.形管式每根管子都穹成U形，两端固定在同一个管板上，因此，每根管子皆可自由部缩，从而解决热补偿问题.这种结构较简单，质后轻,适用于高温高压条件.其法点是管内不易清洗，并且因为管子要有一定的鳄曲半径，其管板利用率较低。i殳计方案的拟定根据任务书给过的冷热流体的温度，来选择设计列管式换热潜的固定管板式换热器：再根据冷热流体的性坛，判断尤是否容易结垢，来选择管程走什么，克程走什么.本设计中选择使循环工业现水走管程，煤油走壳程。从资料中荏

6、得冷热流体的物性数据，如比热容，密.枯度，导热系数等.计算出总传热系数，再计算传热面枳。根据管径.管内流速确定传热管数.算出传热管程，传热管总根数等.然后校正传热品茏及光程数，倘定传热管排列方式和分程方法,根据设计步题I,计算出光体内径,选择折流板,确定板间跑，折流板数等：接新再对换热海的热量.百称对流传热系数,传热系数.传热面积进行核算，再停出面积裕度，G后,财流体的流动阻力进行计豫，工艺流程简图（见附图）三.工艺计算和主体设备设计初选换热器类型两流体的9度变化情况如下：(1)燃油：入口温度MOIC,出11墨度4Q-C：(2)冷却介侦；自来水，入口温度30C,出口温度40C；该换热器用循环冷

7、却自来水进行冷却，冬季操作时,其进口温度会降低，考略到这一因索估计所需换热潺的管壁温度和光体淑度之差较大,需考虑热膨胀的影响,相应地进行热膨胀的补偿，故而初步确定选用带有膨胀节的管板式换热器.管程安坤及流速确定己知两流体允许压强降不大于100kPa；的液体分别为煤油和自来水。与燃油相比，水的对流传热系数一般较大.由于循环冷却水技易结垢.若其流速太低,将会加快污垢增长速度，使换热器的效流盘下降.考虑到散热降温方面的因素，应使循环自来水走管程，而使煤油走光程,选用中25X的碳钢管，管内流速取u,=s.表3-2,列管式换热器内的适宜流速范困流体种类流速/(ms)管程克程一般液体3易结垢液体1气体53

8、03*15表3-3.不同粘度液体的流速(以普通别堡为例)液体粘度/Pa.S15001500-500500-100100-35357W,C1.,(T1.-T.)=hk,(140-40)=4428789KJh=1230219*(3.平均传热温差计算两流体的平均传热温差，哲时按单壳程、多管程计算，逆流时，我们有煤油：IIOC-IOC水：-10C-20C从而&J(140-40)-(40-20),140-40In40-20此时/:-/140-20c,rP=0.17T1.-/I140-20CTx-Ti140-40UR=52-n40-20式子中：IZ热流体(煤油)的进出口温度，K或C%一冷流体(自来水)的进

9、出口温度，K或c；由图4-25(参见化学J：业出版社的化J1.区理,所以，修正后的传热温度差为：Jm-n,i=49.70.83=41.3TC于是,校正后的平均传热温差是C光程数为常程.管程数为2.传热管排列和分程方法采用俎合抒列法，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I=,则Z=1.25x25=31.2532(wjw)横过管束中心线的铃数n.=1.19W=1.191.90=16.417(根).光程内径和换热管的选型汇总(D采用多管程结构，取管板利用率n=,则壳体内径为即整可取DMOOrrm(2)换热管的选型汇总根据以上的计算可以得到如卜的计总结果:DN,am600管程数2光程数1管子规格25*管子根数190中心排管数17管程流通面积.=换热面积,一换热器长度.Uin6000通过在表，可以发现下面的结构尺寸的换热器和所需的比较接近，故而选择该种换热器：DN.Wn600管程数2光程数1管子规格25*笆子根数232中心排管数16管程流通面积,-2换热面积，换热器长度，Mn6000.折流板设置折流板的目的是为了提高流速.增加湍动,改善传热，在卧式换热港中还起支撑管束的