列管換熱器的設(shè)計.doc

一 設(shè)計題目 某煉油廠用柴油將原油預(yù)熱。柴油和原油的有關(guān)參數(shù)如下表, 兩側(cè)的污垢熱阻均可取1.7210-4m2.K/W，試選用一臺適當(dāng)型號的列管式換熱器。物料 溫 度 質(zhì)量流量 kg/h 比 熱 kJ/kg. 密 度 kg/m3 導(dǎo)熱系數(shù) W/m. 粘度 Pa.s 入口 出口 柴油 100 T2 34000+100學(xué)號2.48 715 0.133 0.6410-3 原油 50 70 44000+100學(xué)號2.20 815 0.128 3.010-3 二 課程設(shè)計的目的和要求課程設(shè)計是化工原理課程的一個總結(jié)性教學(xué)環(huán)節(jié)，是培養(yǎng)學(xué)生綜合運用本門課程及有關(guān)選修課程的基本知識去解決某一設(shè)計任務(wù)的一次訓(xùn)練。在整個教學(xué)計劃中，它也起著培養(yǎng)學(xué)生獨立工作能力的重要作用。通過課程設(shè)計,學(xué)生應(yīng)該注重以下幾個能力的訓(xùn)練和培養(yǎng)： (1)查閱資料，選用公式和搜集數(shù)據(jù)的能力； (2)迅速準確的進行工程計算的能力；(3)用簡潔的文字，清晰的圖表來表達自己設(shè)計思想的能力。三 課程設(shè)計的內(nèi)容和步驟1.完整的課程設(shè)計由說明書和圖紙兩部分組成。說明書是設(shè)計的書面總結(jié)，也是后續(xù)設(shè)計工作的主要依據(jù)，應(yīng)包括以下主要內(nèi)容：（1）封面（課程設(shè)計題目、班級、姓名、指導(dǎo)教師、時間 ）；（2）課程設(shè)計題目；（3）設(shè)計方案簡介；（4）工藝設(shè)計計算；（5）設(shè)計結(jié)果匯總（6）設(shè)計評述及設(shè)計者對本設(shè)計有關(guān)問題的討論；（7）參考文獻。課程設(shè)計說明書的用紙大小為作業(yè)本大小的，全部同學(xué)的紙張大小要統(tǒng)一，不要有大有小。 通過工藝計算確定換熱器的類型和大小，在2號圖紙上畫出換熱器的主要結(jié)構(gòu)及尺寸。2. 課程設(shè)計的步驟 布置任務(wù)；（星期一上午） 閱讀指導(dǎo)書和查閱資料；（星期一下午） 設(shè)計計算,繪圖和編寫說明書；（星期二星期五）最好在星期四下午之前完成課程設(shè)計的所有內(nèi)容，最遲星期五上午必須上交課程設(shè)計說明書和圖紙。四、設(shè)計計算的步驟及有關(guān)內(nèi)容1.冷熱流體流動通道的選擇a、不潔凈或易結(jié)垢的液體宜在管程，因管內(nèi)清洗方便，但U形管式的不宜走管程；b、腐蝕性流體宜在管程，以免管束和殼體同時受到腐蝕；c、壓力高的流體宜在管內(nèi)，以免殼體承受壓力；d、飽和蒸汽宜走殼程，飽和蒸汽比較清潔，而且冷凝液容易排出；e、被冷卻的流體宜走殼程，便于散熱；f、若兩流體溫差大，對于剛性結(jié)構(gòu)的換熱器，宜將給熱系數(shù)大的流體通入殼程，以減小熱應(yīng)力；g、流量小而粘度大的流體一般以殼程為宜，因在殼程即可達到湍流。但這不是絕對的，如果流動阻力損失允許，將這種流體通入管內(nèi)并采用多管程結(jié)構(gòu)，反而會得到更高的給熱系數(shù)。以上各點常常不可能同時滿足，而且有時還會相互矛盾，故應(yīng)根據(jù)具體情況，抓住主要方面，作出適宜的決定。2.確定冷熱流體的定性溫度、物性數(shù)據(jù)，并選擇列管換熱器的型式。（固定管板式、u形管式、浮頭式）3.根據(jù)傳熱任務(wù)計算熱負荷。4.計算平均溫度差，并根據(jù)溫度差校正系數(shù)不小于0.8的原則，決定殼程數(shù)。5.根據(jù)總傳熱系數(shù)的經(jīng)驗值范圍，確定K估6.由總傳熱速率方程計算傳熱面積，并確定換熱器的基本尺寸。（殼體直徑、管程數(shù)、管數(shù)、管長、管子直徑、管子排列方式、折流擋板型式及間距），計算實際的傳熱面積。管子規(guī)格可選：192mm,252.5mm管長可選：1.5m，2.0m，3.0m，6.0m，其中3.0m，6.0m最常用管子排列方式：三角形排列，正方形排列，正方形錯列，其中三角形排列最常用（化工過程及設(shè)備設(shè)計，化學(xué)工業(yè)出版社，涂偉萍主編，第十頁，表1-2）殼體直徑：D=a(b-1)+2e a:管心距 a=1.25d0(d0為管子外徑)b:正三角形排列：b=1.1,正方形排列：b=1.19e: 管束中心線上最外層中心島殼體內(nèi)壁的距離e=1.11.5d0計算后殼體直徑應(yīng)圓整到標準尺寸。（化工過程及設(shè)備設(shè)計，化學(xué)工業(yè)出版社，涂偉萍主編，第十二頁，表1-4）折流擋板：圓缺型和圓盤型，圓缺型最常用，缺口高度一般取殼體直徑的20%，折流擋板的間距系列為：100mm, 150mm, 200mm, 300mm, 450mm, 600mm, 800mm, 1000mm傳熱面積：A實= L為管長7.計算總傳熱系數(shù)及傳熱面積（1）計算管程對流傳熱系數(shù)（2）計算殼程的對流傳熱系數(shù)圓缺形折流擋板，a的計算式：液體被加熱 1.05，液體被冷卻 0.95。定性溫度：進、出口溫度平均值；特征尺寸：1當(dāng)量直徑de 正方形排列： 三角形排列：流速u根據(jù)流體流過的最大截面積Smax計算 式中 h相鄰擋板間的距離； D殼體的內(nèi)徑。（3）確定污垢熱阻，根據(jù)課本172頁表4-6取值（4）計算總傳熱系數(shù)K計，代入總傳熱方程計算A計