用水冷却煤油产品的多程列管式换热器设计.doc

内蒙古科技大学
本科生设计说明书
设计题目: 水冷却煤油产品的管式换热器设计
学生姓名: 韩月飞
学号: 1066115125
专业: 化学工程与工艺
班级: 10级化工一班
指导教师: 郝文秀
目录
第一章设计任务书 1
设计题目 1
设计任务 1
操作条件 1
设计内容 1
设计日期 2
设计评述 2
第二章设计方案简介评述 2
第三章换热器设计理论计算 3
试算并初选换热器规格 3
定流体通入空间 3
、物性数据,并选择列管式换热器的形式: 3
3
,并确定壳程数 4
4
核算总传热系数K0 5
5
5
6
6
计算压强降 7
7
7
第四章换热器主要结构尺寸 8
管子的规格和排列方法 8
管程和壳程数的确定 9
外壳直径的确定 9
第五章工艺设计计算结果汇总表 10
参考文献 11
致谢 12
第一章设计任务书
设计题目
用水冷却煤油产品的列管式换热器设计
设计任务
合理的参数选择和结构设计
传热计算和压降计算:设计计算和校核计算
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15℃,出口温度25℃
③允许压强降:不大于
④煤油定性温度下的物性参数数据:密度为,粘度为,比热容为,/(m·℃)
⑤自来水在20℃下的物性数据:密度为,粘度为,比热容为,导热系数为
设计内容
①传热面积。
②管程设计包括:总管数,程数,管程总体阻力校核。
③壳体直径。
④结构设计包括流体壁厚。
⑤主要进出口管径的确定包括:冷热流体的进出口管。
设计日期
开始日期:2013年6月25日
结束日期:2013年7月4日
设计评述
换热器是许多工业生产中常用的设备,尤其是石油、化工生产应用更为广泛。在化工厂中换热器、冷却器、冷凝器、蒸发器和再沸器等。换热器的类型很多,性能各异,个具特点,可以适应绝大多数工艺过程对换热器的要求。进行换热器的设计,首先是根据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。
换热器类型虽然很多,但计算传热面积所依据的传热基本原理相同,不同之处仅是在结构上需根据各自设备特点采用不同的计算方法而已。
第二章设计方案简介评述
我们设计的是煤油冷却器,冷却器是许多工业生产中常用的设备。列管式换热器的结构简单、牢固,操作弹性大,应用材料广。列管式换热器有固定管板式、浮头式、U形管式和填料函式等类型。列管式换热器的形式主要依据换热器管程与壳程流体的温度差来确定。由于两流体的温差大于50 ,故选用带补偿圈的固定管板式换热器。这类换热器结构简单、价格低廉,但管外清洗困难,宜处理壳方流体较清洁及不易结垢的物料。因水的对流传热系数一般较大,并易结垢,故选择冷却水走换热器的管程,煤油走壳程。
第三章换热器设计理论计算
试算并初选换热器规格
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一般较大,
并易结垢,故选择冷却水走换热器的管程,煤油走壳程。
、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,出口温度为25℃
煤油的定性温度:
水的定性温度:
两流体的温差:
由于两流体温差大于50℃,故选用带补偿圈的固定管板式列管换热器。
两流体在定性温度下的物性数据
物性
流体
煤油
90
825



水
20
998




按管内煤油计算,即
若忽略换热器的热损失,水的流量可由热量衡算求得,即
,并确定壳程数
逆流温差:

P=

由R和P查图……得温度校正系数为,所以
校正后的温度为
又因,故可选用单壳程的列管式换热器。

根据管内为水,管外为有机液体,K值范围为280~710 ,
假设K=3