化工原理课程设计--煤油换热器的设计.docx

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1、化工原理课程设计设计题目：列管式换热器的设计一、课程设计任务书(一)设计题目：煤油换热器的设计(二)设计条件煤油2.376X1()5吨/年处理量：每年按330天计，每天24小时连续运行(2.376105103)(33024)=3IO4kg/h进口温度：Tl=I200出口温度：T2=50团允许压强降：不大于2x105Pa进口温度：1020*Ctl=20C出口温度：4045Ct2=40*C允许压强降：不大于2X105Pa确定设计方案流体定性温度确定定性温度是指某种介质(冷介质或热介质)在求物性参数时使用的温度,如果介质粘度不大，取进出口温度的算术平均温度。因此：煤油的定性温度：T=等=85水的定性

2、温度：=30流体在定性温度下的物性数据表1水和25%甘油在定性温度下的物性数据流体温度p(kgm3)PasQkJ(kgC)AW(mC)/煤油85774.00.664lO32.3300.1042水30995.70.8lO34.1740.6176二.设计方案简介（一）选择换热器的类型（二）管程安排三.设计原则（一）满足工艺和操作的要求（二）经济合理（三）保证安全生产四.换热器加热过程有关计算热负荷和冷却水流量的计算热负荷计算:QFmI品(71-介尸323X359166.67w冷却水流量的计算:Qm2=QCp2(tl-t2)1359166.67x36004.174103(40-20)=58612.8

3、4kgh3.5平均温度差的计算计算两流体的平均温差，暂按单壳程，偶管程计算。且已确定流体的流向为逆流，所以逆流时平均温度差为：(Tl-t2)-(T2-tl)%=,Ge=In(T2-tl)HCt2-t40-20C而=0.2T1-t1120-20W-。)=5=5ln(120-40)ln2.67(50-20)T1-T2-120-50AJ.D亡2-亡工4020TLtl(a)单壳程,两管程或两管程以上图11-2折流单壳程2、4、6管程对数平均温度差校正系数由图1得修正系数=0.85则Atm=RAt逆=0.85x50.91=43.273又因外产0,90.8,故可选单壳程的固定管板式换热器。(一)传热面积根

4、据冷热流体情况参考书151轻油，取k340W(r112.C),则估算传热面积:=9L18m2Q_1341666.7KOAtm_340X43.274初选BES900-2.5-279-6/19-2型换热器，有关参数如下:表2换热器规格参数规格参数数据规格参数数据公称直径/mm600管子尺寸mm192公称面积Sm294.2管程流通面积A/n)?0.0106管心距a/mm25管长L/m4.5管子根数n/根360管子排列方式正三角形中心排管数叫根20管程数Np实际传热面积：So=ndo5740.019X4.5=96.65(m2)（四）总传热系数K的计算4.1核算总传热系数K01.管侧传热膜系数管程流体体

5、积流量:1.54 (m3s)(/m258612.84pA_宙995.73600雷诺数：“呼喘瞪等=28799.55因为Re=28799.5510000所以管内流体流动是充分湍流的。ncp4.1741030.8007103L普朗特数：Pr=-=5.410.6176所以管程流体对流传热系数为：a2=0.023-Re08Pfv-4=O.O2328799.55o85.41040.015=6871.10W(m2oC)2 .壳侧传热膜系数换热器列管之中心距二黑二29mm，折流板间距取h=150mm,则流体通过管间最大截面积为：Sf,lax=hD(J-9=0.3x0.6x(1-需)=0.030m2壳程流体的

6、流速：4=3o2=o.35711sPSm(IX36000.0300774当量直径：=0.028m4(t2-dl)4(0.0292-三0.0192)Trdl0.019雷诺数：Re=0028x03574=820.850.664103K占口，l+mnCp2.3301030.664103普朗特数：Pr=-=14.840.1042Re=2X1()37XU,因为壳程中煤油被冷却，取UL)O./4=095w所以=0.363)55学)033(JL)0.14=0.36X11820.855514.840330.950.028=535.94W(m20C)3 .污垢系数参考中工业上常用流体形成的污垢热阻的经验值，得管

7、内、外侧污垢热阻分别为：2=0.000172m2oCW(冷却水)Rs/=0.000172m2/W(煤油)碳钢内管材料热导率;l7n=45W(m)4 .总传热系数K换热管对数平均直径：d1-d2- q-d- 日20.019-0.015,0.019In0.015=0.0169mK二1导段1+怒+&2彘535.94+0.000172+零翳+。】72嘿+奇茄=389.2lW(m20C)按此传热系数，计算所需要的传热面积:1359166.7K .,Atm 389.21X43.274=80.72m2-=留竺二1.1977A在1.151.25之间，所以Ko=384.O9W/(m2C)符A计80.72A计合。

8、裕度：公三六100%二竺更a竺XKX)%=9.77%A80.72传热裕度应在15%-25%之间，即传热面积裕度合适，且裕度为H=19.77%,该换热器能够完成生产任务。5 .管壁温度-Ta+t2-5535.94+306871.10-tw34Ca1+2535.94+6871.10查34C下水的黏度为：jtH=0.7371W3Pa.s查35C下甘油的黏度为：%=1.0800103Pa.s对壳程:对管程:0.7255014 “c )=0.93 ,1.5000/.(H,0.7225/所以计算管程、壳程Q时假定的(AJ)14=O.95值是正确的6 .压力损失计算管程的压强降设管壁粗糙度=0.Immj=0

9、.00667管程：Re=28799.55查图2得/1=0.0350.09OOS0.070.0600500400300250020.015OOI00090008Fy 331OI5)OO6),O(MOOOl0.00040.0002 0 0001000005000l图2摩擦系数人与雷诺数Re及相对粗糙度;的关系图因为管子排列的方式为正三角形，所以查得E=L5M=l,Np=62=(注+3)凡&Np号/八”6小,995.7X1.542=(0.04Ix113)1.5160.0152=143941.68Pa=1.44105Pa500fi)=5.0Rea228=5.01820.85-0-228=0.589管子排列方式为正三角形,nc=1.1n=1.1360=21/Vo=7-1=-1=29,Bh0.15壳程压力降为：P1=,50.58921(29+1)+29(3.5-2)1X1.15X，初炉=13399.61Pa=1.33105Pa400mm,所以其封头采用圆形封头。6.3旁路挡板因为DN=900mm,在800-120Omm之间，所以旁路挡板数量选3对6. 4折流板折流板可以改变壳程流体的方向，使其垂直于管束流动，并提高流速，从而增加流体流动的湍流程度，获得较好的传热效果。折流板采用25%的圆缺型折流板。折流板间距h=450mm,折板高度H=6000.15=90