化工原理课程设计列管式换热器设计.docx

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1、课程设计任务书设计一个列管式冷却器，冷却器的年处理实力为19.8104u将煤油液体从140C冷却到40nCo冷却水的入口温度为30C,出口温度为40o要求设计的换热器的管程和壳程的压降不大于100kPa。设计要求（1）换热楷工艺设计计算（2）换热器工艺流程图（3）换热器设备结构图（4）设计说明书目一、前言二、方案设计5I、确定设计方案52、确定物性数据53、计鸵总传热系数64、计算传热面枳65、工艺结构尺寸66、换热器核算8三、设计结果一览衣I1.四、对设计的讲述12五、参考文献12六、主蹙符号说明13一、方案简介本设计任务是利用冷流体（水）给煤油降温。利用热传递过程中对流传热原则，制成换热器

2、，以供生产须要。下图（图1）是工业生产中用到的列管式换热器.,n,.T-3Tn1TXX三1.rI1.q1,k.1.Z1.J图1选择换热器时,要遵循经济,传热效果优,便利清洗,复合实际须要等原则。换热器分为几大类：夹套式换热器，沉醉式蛇管换热器，喷淋式换热器，套管式换热器，螺旋板式换热器，板翅式换热器，热管式换热器，列管式换热器等。不同的换热器适用于不同的场合。而列管式换热器在生产中被广泛利用。它的结构简洁、坚实、制造较简洁、处理实力大、适应性大、操作弹性较大。尤其在高压、高温柔大型装置中运用更为普遍。所以首选列管式换热器作为设计基础。二、方案设计某厂在生产过程中,需将煤油液体从140C冷却到4

3、0C。冷却器的年处理实力为19.8X104I。冷却水入口温度30C,出口温度4(C要求换热港的管程和壳程的压降不大于100kPa。试设计能完成上述任务的列管式换热器。1.确定设计方案(1)逸界换热4的类型两流体温度改变状况：热流体进口温度I40C,出口温度40*C冷潦体。冷流体进口温度30C，出口温度40C。该换热器用循环水冷却，冬季操作时进口温度会降低,考虑到这因索，估计该换热器的管壁湿柔流体壁温之差较大，因此初步确定选用带膨胀节的固定管板式换热器。(2)流於空间及渡速的确定由于循环冷却水较易结垢，为便于水垢清洗，应使循环水走管程,煤油走完程。另外，这样的选择可以使煤油通过壳体壁面对空气中散

4、热，提育冷却效果.同时，在此选择逆潦。选用-25X2.5mm的碳钢管,管内流速取Ui=I.2ms.2、确定物性数据定性温度：可取流体进口温度的平均值。T=ZEOC壳程煤油的定性温度为：2管程流体的定性温度为：I=丝士竺=3定2依据定性温度，分别查取壳程和箔语流体的有关物性数据。煤油在I1.Oe卜的有关物性数据如卜.：密度Po=825kgm3定压比热容cpo=2.22kJ(kg*C)导热系数t=0.14W(mX?)粘度U,=O.OOO715Pas冷却水在35C下的物性数据：密度P=994kgm,定压比热容Cp.=4.08kJ/(kg*C)导热系数i=0.626W(mC)粘度i=0.(XX)725

5、Pas3.计算总传热系数1.98X10SX1.o31.=30024=2.75X104KghQO=1.CMAU=2.75XIO42.22(14()-40)=6.11106KJZh=I697.2Kw(2)冷却水用*qH49755Kg(140-40)-(40-30)1140-40In40-30(4)总传输系数(3)平均传热工差=39.,C假设&=300力/。C32904R_diXUM_0Q2x1.2x994ei-7.25x1.OT.0.8c0.4i=0.023X(甘)=5506W(m2)管壁的导热系数人=45W(m2)Rs=0.00034m2C，WRSO=O.000172m2rWK=0.025(1.

6、00250(1251=236.7W/(1112,)_+0.00034x45002z50.000172s，=3=嘿誓=i839m2Ktm236.739若考虑15%的面积裕度S=I.I5S=211.5m25、工艺结构尺寸(I)管径和管内激#及管长选用W25X2.5mm传热管(碳钢)，取管内流速u=1.2ms(2)管程段和传热管数依据传热管内径和流速幽定单程传热管数.149755+94+36001Ns1120.78S0.02X1.2按单管程计算，所需传热管长度为211.511doNs3.140.025112=24.1按单程管设计，传热管过长，宜采纳多管程结构，现取传热管长度1.=6m,则该换热器的管

7、程数为m1.24.5.np=T=V=4传热管总根数N=I12x4=448(根)(3)平均传热温差校正及光程数平均传热温差校正系数14()-4()I(M)R=1()40-30IOz,40-301-I4O-3O-1按堆壳程，双管程结构，温差校正系数应查有关图表。可得平均传热温差i11,=,-,=08239=32C(4)传络管排列和分程方法采纳组合排列法，即每程内均按正三角形排列，隔板两侧采纳正方形排列。取管心距I=125do，则t=1.2525=32(mm)横过管束中心线的管数Ac=1.1.944826()(三)光体内径采纳多管程结构，取管板利用率Q=O7,则壳体内径为=1.0532.1.1.-=

8、850mmV0.7圆整可取D=900mm(6)采纳弓形折流板，取弓形折流板圆缺高度为壳体内径的25%,则切去的圆缺高度为h=O.25X9OO=225mm,故可取h=22Omm,取折流板间距B=O.3D,则B=0.3X900=270mm,可取B为300mm。折流板数NB=黑瑞/翳9(块)折流板圆缺面水平装配.=().()37X-=7.94KPa0.022A/，=3x994x1.2i=214KpaZAE=(7.94+2.14)1.44=64.512KPa1.(K)KPa管程压力降在允许范围之内。壳程压力降ZAP=(A6+A)FtNsNs=If=1.15流体潦经管束的阻力AR=FgN1.tQ号F=0

9、.5=5x362334=26,Njr=19此=0.157AR=0.5X0.7722620825亭571=24KPa潦体潦过折流板缺口的阻力M=AM3.5一争当B=0.31.D=0.9m=N(3.5-)匕金=19(3,5-色丝)X3“=0.547KPa*D20.92总乐力降ZAR=(2.04+0.547)11.15=3.006IKI,a1.(K)KPa壳程压力降也比较相宜。三、设计结果一猿表换热卷主要结构尺寸和计算结果换热器形式：固定管板式换热面积(m):172.1工艺参数名称管程光程物料名称循环水煤油操作压力，Pa0.40.3操作温度，c30/40140/40iftff1.kg/h149755

10、27500流体密度，kgm994825流速，m/s1.26.157传热量，kW1697.2总传热系数，Vm2K236.7传热系数,W/(m,r)5830509污垢系数，m:K/W0.0003440.000172阻力降,kPa64.5123.0061程数4I举荐运用材料碳钢秒钢管子规格025X2.5管数448管长mm:6000管间距，胸32排列方式正三角形折流板型式上下间距，11m300切口高度25%充体内彳仝,mn900保温层厚度，三未知四、对设计的评述初次接触化工原理课程设计，还荒港地以为是像其他课程一样是试验类的,听课的时候也头雾水，根本不知道该做什么,该怎么做，无从下手，只是觉得好难。有一段时间都在观望。所以自己设计的时候只能是依据老师供应的模板，用新的数据代为旧的数据，其他的公式完全照抄，花了天时间，最终把计算部分完成了。裕度15%,在合理范围内，但是，一看压力降却完全不合理.再细看模板和自己的设计的时候，发觉了许多问题，我的设计根本是行不同，果真用这设计的话，也是谋财需命。所以我确定重新来过，但做出来的裕度尽然始终都在50%以上，重新分析计算的过程中也出现了