煤油冷卻器設(shè)計(jì)

1、河西學(xué)院HexiU niversity化題目學(xué)院專業(yè)學(xué)號姓名工原理課程設(shè)計(jì)煤油冷卻器設(shè)計(jì)化學(xué)化工學(xué)院 化學(xué)工程與工藝張冠雄指導(dǎo)教師：王興鵬2016年11月21日化工原理課程設(shè)計(jì)任務(wù)書、設(shè)計(jì)題目煤油冷卻器的設(shè)計(jì)、設(shè)計(jì)任務(wù)及操作條件1. 設(shè)計(jì)任務(wù)生產(chǎn)能力（進(jìn)料量）25000噸/年 操作周期7200小時/年2. 操作條件煤油入口溫度120 C,出口溫度40 C冷卻介質(zhì)自來水，入口溫度20C，出口溫度40 C允許壓降W 105 Pa冷卻水溫度20 C飽和水蒸汽壓力 0.25 Mpa（表壓）3. 設(shè)備型式列管式換熱器 4.廠址上海（壓力：1atm） 三、設(shè)計(jì)內(nèi)容1. 設(shè)計(jì)方案的選擇及流程說明2. 換熱器

2、的工藝計(jì)算3. 換熱器的主要尺寸設(shè)計(jì)4. 輔助設(shè)備選型5. 設(shè)計(jì)結(jié)果匯總6. 繪制換熱器總裝配圖：主視圖、俯視圖、剖面圖、兩個局部放大圖7. 設(shè)計(jì)評述附圖目錄煤油冷卻器設(shè)計(jì)作者：張冠雄摘要： 換熱器在許多行業(yè)中有非常重要的地位，尤其是在化工、石油、等行業(yè)中。本次課程設(shè)計(jì) 的任務(wù)是設(shè)計(jì)年處理 25000 噸煤油的煤油冷卻器，采用列管式換熱器。設(shè)計(jì)過程包括方案確定、 換熱器結(jié)構(gòu)選擇、主要換熱設(shè)計(jì)計(jì)算并繪制列管式換熱器的裝配圖。通過熱量核算，壓力降的核 算以及面積裕度的求解，該換熱器能夠完成設(shè)計(jì)任務(wù)。關(guān)鍵詞 ：列管式換熱器折流板法蘭管板煤油水1 概述1.1 化工原理課程設(shè)計(jì)的目的、要求 課程設(shè)計(jì)是化

3、工原理課程教學(xué)中綜合性和實(shí)踐性較強(qiáng)的教學(xué)環(huán)節(jié)， 是理論聯(lián)系實(shí)際的橋梁，是使學(xué)生體察工程實(shí)際問題復(fù)雜性的初步嘗試， 進(jìn)行融會貫通的獨(dú)立思考， 在規(guī)定的時間內(nèi)完成指定的化工設(shè)計(jì)任務(wù)， 從而得到化工設(shè)計(jì)的初步訓(xùn)練通過課程設(shè) 計(jì)，要求學(xué)生了解工程設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容， 掌握化工設(shè)計(jì)的主要程序和方法， 培養(yǎng)學(xué)生 分析和解決工程實(shí)際問題的能力。 同時，通過課程設(shè)計(jì)， 還可以使學(xué)生樹立正確的設(shè) 計(jì)思路，培養(yǎng)實(shí)事求是、嚴(yán)肅認(rèn)真、高度負(fù)責(zé)的科學(xué)作風(fēng)。課程設(shè)計(jì)是學(xué)生展示創(chuàng)新能力的有益實(shí)踐。 在設(shè)計(jì)中需要學(xué)生作出決策， 即自己 確定方案、選擇流程、查閱資料、進(jìn)行過程和設(shè)備計(jì)算，并要對自己的選擇做出論證 和核算，經(jīng)過反復(fù)的

4、分析和比較，擇優(yōu)選定最理想的方案和合理的設(shè)計(jì)。所以，課程 設(shè)計(jì)是培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立工作能力、增強(qiáng)學(xué)生創(chuàng)新意識的環(huán)節(jié)。通過課程設(shè)計(jì)，應(yīng)該提高以下幾個方面的能力：熟悉查閱文獻(xiàn)資料、搜索有關(guān)數(shù)據(jù)、正確選用公式。當(dāng)缺乏必要數(shù)據(jù)時，尚需通 過實(shí)驗(yàn)測定或到生產(chǎn)現(xiàn)場實(shí)際查定。在兼顧技術(shù)上先進(jìn)性、 可靠性、經(jīng)濟(jì)上合理性的前提下， 綜合分析設(shè)計(jì)任務(wù)的要 求，確定化工工藝流程，進(jìn)行設(shè)備選型，并提出保證過程正常。安全運(yùn)行所需要的檢 測和計(jì)量參數(shù)，同時還要考慮改善勞動條件和環(huán)境保護(hù)的有效措施。準(zhǔn)確而迅速地進(jìn)行過程設(shè)計(jì)計(jì)算及主要設(shè)備的工藝設(shè)計(jì)計(jì)算。用精練的語言、簡潔的文字、清晰地圖表來表達(dá)自己的設(shè)計(jì)思想和計(jì)算結(jié)果。1.2 列

5、管式換熱器及其分類 列管式換熱器是目前化工及酒精生產(chǎn)上應(yīng)用最廣的一種換熱器。它主要由殼體、管板、換熱管、封頭、折流擋板等組成。所需材質(zhì)，可分別采用普通碳鋼、紫銅或不 銹鋼制作。在進(jìn)行換熱時，一種流體由封頭的連接管處進(jìn)入，在管流動，從封頭的另 一接管處流出， 這稱之管程； 另一種流體由管殼的接管進(jìn)入， 從殼體的另一接管處流 出，這稱之為殼程。列管式換熱器種類很多， 目前廣泛使用的按其溫差補(bǔ)償結(jié)構(gòu)來分， 主要由以下幾 種：固定管板式換熱器：這類換熱器的結(jié)構(gòu)比較簡單、緊湊、造價便宜，但管外不能機(jī)械清洗。當(dāng)管壁與 殼壁溫差較大時， 由于兩者的熱膨脹不同， 產(chǎn)生了很大的溫差應(yīng)力， 以至管子扭彎或 使管子

6、從管板上松脫，甚至毀壞換熱器。為了克服溫差應(yīng)力必須有溫差補(bǔ)償裝置，一般在管壁與殼壁溫度相差50r以上時，為了安全起見，換熱器應(yīng)有溫差補(bǔ)償裝置。但補(bǔ)償裝置（膨脹節(jié)）只能用在殼壁與管壁溫差低于6070C和殼程流體壓強(qiáng)不高的情況。一般殼程壓強(qiáng)超過0.6MPa時由于補(bǔ)償圈過厚，難以伸縮，失去溫差補(bǔ)償?shù)淖饔?，就?yīng)考慮其他結(jié)構(gòu)。浮頭式換熱器換熱器的一塊管板用法蘭與外殼相連接， 另一塊管板不與外殼連接， 以使管子受 熱或冷卻時可以自由伸縮， 但在這塊管板上連接一個頂蓋， 稱之為“浮頭”， 所以這種換熱器叫做浮頭式換熱器。其優(yōu)點(diǎn)是：管束可以拉出，以便清洗：管束的膨脹不受 殼程約束， 因而當(dāng)兩種換熱器介質(zhì)的溫差

7、大時， 不會因管束與殼體的熱膨脹量的不同 而產(chǎn)生溫差應(yīng)力。其缺點(diǎn)為結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價高。u型管式換熱器U 型管式換熱器，每根管子都彎成 U 形，兩端固定在同一塊板上，每根管子節(jié)課 自由伸縮，從而解決熱補(bǔ)償問題。管程至少為兩程，管束可以抽出清洗，管子可以自 由膨脹。其缺點(diǎn)是管子內(nèi)壁清洗困難，管子更換困難，管板上排列的管子少。優(yōu)點(diǎn)是 結(jié)構(gòu)簡單，質(zhì)量輕，適用于高溫高壓條件。填料式換熱器這類換熱器管束一端可以自由膨脹， 結(jié)構(gòu)比浮頭式簡單， 造價也比浮頭式低。 但 殼程內(nèi)介質(zhì)有外漏的可能，殼程中不應(yīng)處理易揮發(fā)、易燃、易爆和有毒的介質(zhì)。1.3 換熱器的設(shè)計(jì)要求隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展， 各種不同型式和種類的換熱器發(fā)展很

8、快， 新結(jié)構(gòu)、 新材料的換 熱器不斷涌現(xiàn)。 為了適應(yīng)發(fā)展的需要， 我國對某些種類的換熱器已經(jīng)建立了標(biāo)準(zhǔn)， 形 成了系列。完善的換熱器在設(shè)計(jì)或選型時應(yīng)滿足以下基本要求：合理地實(shí)現(xiàn)所規(guī)定的工藝條件；結(jié)構(gòu)安全可靠；便與制造、安裝、操作和維修;經(jīng)濟(jì)上合理。英語字母：1.4 符號說明流通面積， m2a -對流傳熱系數(shù)，W/( m2?C)厚度， m相鄰板間間距，m定壓比熱容，kJ/(kg? C)A 有限差值管徑， m入導(dǎo)熱系數(shù)， W/（m2? C ）換熱器殼徑，m入摩擦系數(shù)摩擦因數(shù)口-p a?s溫度校正系數(shù)P -密度， kg/m3系數(shù)書-校正系數(shù)重力加速度，m/s2擋板間距， m長度， m長度， m指數(shù)下

9、標(biāo)管數(shù)c冷流體程數(shù)e當(dāng)量程數(shù)h熱流體努賽爾特?cái)?shù)i管內(nèi)-壓強(qiáng)，P am平均因數(shù)o管外希臘字母：AbcpdDffFghKLnnnNNuPP?普蘭特?cái)?shù) q熱通量，W ?m?t 溫度差w壁面Q傳熱速率，Ws 污垢r 半徑， mr 汽化熱，s飽和R熱阻，mkJ?kg2?C ?WRe 雷諾數(shù)S面積，mt冷流體溫度，Ct 管心距， mT熱流體溫度，Cu流速，m/sw質(zhì)量流量，kg?s2 確定設(shè)計(jì)方案2.1 設(shè)計(jì)任務(wù)年處理 25000噸煤油的沒有冷卻器煤油：入口溫度120C，出口溫度40C冷卻介質(zhì)：自來水；入口溫度：20C，出口溫度：40C允許壓降：105Pa每年按7200小時計(jì)算，每天24h連續(xù)運(yùn)行2.2

10、列管式換熱器形式的選擇由于煤油和自來水兩流體定性溫度差等于50r，根據(jù)各類型列管式換熱器的優(yōu)缺點(diǎn)，故選用帶膨脹節(jié)的固定管板式換熱器。2.3 管殼程的選擇宜于通入管內(nèi)空間的流體 不清潔的流體。 因?yàn)樵诠軆?nèi)空間得到較高的流速并不困難， 而流速高， 懸浮物 不易沉積，且管內(nèi)空間也便于清洗。 流量小的流體。 因?yàn)楣軆?nèi)空間的流動截面往往比管外空間截面小， 流體易于獲 得必要的理想流速，而且也便于做成多程流動。有壓力的流體。因?yàn)楣茏映惺苣芰?qiáng)，而且還簡化了殼體密封的要求。腐蝕性能強(qiáng)的流體。 因?yàn)橹挥泄茏蛹肮芟洳判栌媚透g性材料。 而殼體及管外 空間的所有零件均可用普通材料制造， 所以價格可以降低。 此外，

11、 在管內(nèi)空間裝設(shè)保 護(hù)用的襯里或覆蓋層也比較方便，并且容易檢查。與外界溫差大的流體。因?yàn)榭梢詼p少熱量逸散。宜于通入管間空間的流體 當(dāng)兩流體溫度差較大時，a 值大的流體走管間，這樣可以減少管壁與殼壁間 的溫度差，因而也減少了管束與殼體間的相對伸長，故溫差應(yīng)力可以降低。 若兩流體傳熱性能相差較大，a 值小的流體走管間。此時可以用翅片管來平 衡傳熱面兩側(cè)的給熱條件，使之相互接近。由于循環(huán)冷卻水較易結(jié)垢， 為便于水垢清洗， 本次設(shè)計(jì)應(yīng)使循環(huán)水走管程， 油品 走殼程。2.4 流體流速的選擇提高流體在換熱器中的流速將增大對流傳熱系數(shù)， 減少污垢在管子表面上沉積的 可能性，降低了污垢熱阻，使總傳熱系數(shù)增加，

12、所需傳熱面積減少，設(shè)備費(fèi)用降低。但是流速增加， 流動阻力將相應(yīng)加大， 使操作費(fèi)用增加。 所以適宜的流速應(yīng)通過經(jīng)濟(jì) 核算確定。此外，流速還應(yīng)使換熱器管長或管程適當(dāng)。因?yàn)橐环矫婀茏犹L，不易清洗，且 一般管長都有一定標(biāo)準(zhǔn)。 另一方面管程增加， 將導(dǎo)致管程流體阻力加大， 增加動力費(fèi) 用，同時平均溫差較單程管時減小，降低傳熱效果。因此，選用?25X 2.5的碳鋼管，管內(nèi)流速取u i =0.5 m/s。3 列管式換熱器的結(jié)構(gòu)3.1 管程結(jié)構(gòu)管子在管板上的固定管子與管板連接方法有兩種： 脹接與焊接。 在高溫高壓時也常采用脹焊結(jié)合的方 法。脹接是利用脹管器使管端發(fā)生塑性變形， 管板孔產(chǎn)生彈性變形。 取出脹管

13、器后管 板孔彈性收縮， 管板與管子之間就會產(chǎn)生一定的擠緊壓力， 從而達(dá)到密封和牢固連接 的目的。對于高溫高壓流體， 多采用焊接法。 焊接法比脹管法有更大的優(yōu)越性： 管板孔加 工要求低，加工簡便；焊接強(qiáng)度高，在高溫高壓下仍能保持連接的緊密性等。當(dāng)流體壓力高、 滲透性強(qiáng)， 或一側(cè)有腐蝕性介質(zhì)時， 要求管子與管板的連接處絕 對不漏，可用賬焊結(jié)合的方法。本次設(shè)計(jì)管子在管板上的固定采用焊接。管子的排列固定管板式多采用正三角形排列： 正三角形排列結(jié)構(gòu)緊湊。 浮頭式則以正方形錯 列居多：正方形排列便于機(jī)械清洗。對于多管程換熱器，常采用組合排列方式。每程 內(nèi)都采用正三角形排列，而在各程之間為了便于安裝隔板，采

14、用正方形排列方式。本次設(shè)計(jì)選用?25X 2.5的碳鋼管，管子排列為正三角形排列，管心距為32mm管板管板的作用是將受熱管束連接在一起， 并將管程和殼程的流體分隔開來， 管板與 管子的連接可用脹接和焊接。固定管板常采用不可拆連接。 兩端管板直接焊在外殼上并兼作法蘭， 拆下頂蓋可 檢修脹口或清洗管內(nèi)。浮頭式， U 型管式等為使殼體便于清洗，常采用板夾在殼體法 蘭和頂蓋法蘭之間構(gòu)成可拆連接。本次設(shè)計(jì)采用不可拆連接。查得管板厚度為 38mm。封頭和管箱封頭和管箱位于殼體兩端，其作用是控制及分配管程流體。封頭當(dāng)殼體直徑較小時常采用封頭。 接管和封頭可用法蘭和螺紋連接， 封頭與 殼體之間用螺紋連接，以便卸

15、下封頭，檢查和清洗管子。管箱殼徑較大的換熱器大多采用管箱結(jié)構(gòu)。 管箱具有一個可拆蓋板， 因此在檢 修或清洗管子時無須卸下管箱。 分程隔板當(dāng)需要的換熱面積很大寸， 可采用多管程換熱器， 對于多管程換熱器， 在管箱內(nèi)應(yīng)設(shè)分程隔板， 將管束分為順次串接的若干組， 各組管子數(shù)目大致相等。 這 樣可提高介質(zhì)流速，增強(qiáng)傳熱。3.2 殼程結(jié)構(gòu)殼體列管式換熱器的殼體基本上呈圓筒形，殼壁上焊有接管。直徑小于400mn通常直 接采用鋼管制成：大于400mm寸用鋼板卷焊而成。在殼程進(jìn)口接管處常裝有防沖板或稱緩沖板， 以防止進(jìn)口流體直接撞擊管束上的 管排，因?yàn)榱黧w的撞擊會侵蝕管子，并引起振動。采用導(dǎo)流體裝置不僅能起防

16、沖板作用，而且還可以改善兩端的流體分布，提高傳 熱效率。導(dǎo)流體不僅用于進(jìn)口，還可以用于出口。大型換熱器在高流速下工作時，導(dǎo) 流筒更顯示出其優(yōu)越性。換熱器殼體內(nèi)徑應(yīng)等于或略大于管板直徑。殼體內(nèi)經(jīng)計(jì)算式:D=1.05aVN/ n式中D殼體內(nèi)經(jīng)a管中心距，焊接法a=1.25do，d。為傳熱管外徑n管板利用率，這里取0.7N傳熱管總根數(shù)折流擋板折流擋板的主要作用是引導(dǎo)殼程流體反復(fù)的改變方向做錯流流動，以加大殼程流 體流速和湍動程度，致使殼程對流傳熱系數(shù)提高。另外，折流擋板還起了支撐管子的 作用，防止管束振動和彎曲。折流擋板的形式有圓缺形，環(huán)盤形和孔流形。折流板的間隔，在允許的壓力范圍內(nèi)希望盡可能小。

17、一般推薦的折流板的間隔最 小值為殼內(nèi)徑的1/5或者不小于50mm最大值決定于支持管所必要的最大間隔。本次設(shè)計(jì)折流擋板間距為90mm緩沖板在殼程進(jìn)口接管處常裝有防沖擋板， 或稱緩沖板。它可防止進(jìn)口流體直接沖擊管 束而造成管子的侵蝕和管束振動，還有是流體沿著管束均勻分布的作用。 還有的在管 束兩端放置導(dǎo)流筒，這不僅起防沖板的作用，還可改善兩端流體的分布，提高傳熱效 率。其他主要附件旁通擋板如果殼體和管束間間隙過大，則流體不通過管束而通過這個間隙旁通, 故往往采用旁通擋板。假管為減少管程分程所引起的中間穿流的影響，可設(shè)置假管。 拉桿和定距管為了使折流板能牢靠的保持在一定位置上，通常采用拉桿和定距 管

18、。4列管式換熱器的設(shè)計(jì)計(jì)算4.1計(jì)算步驟確定設(shè)計(jì)方案由上述諸多條件，初步選用帶膨脹節(jié)的固定管板式換熱器由于循環(huán)水易結(jié)垢，為便于水垢清洗，應(yīng)使循環(huán)水走管程，油品走殼程。選用?25X 2.5的碳鋼管，管內(nèi)流速取u i=0.5 m/s。確定物性參數(shù)定性溫度：可取流體進(jìn)口溫度的平均值。殼程油的定性溫度為T=)+40=80 ( C)管程流體的定性溫度為20+40 t=30( C)根據(jù)定性溫度，分別查取殼程和管程流體的有關(guān)數(shù)據(jù)。煤油在80r下的有關(guān)物性數(shù)據(jù)如下:密度 P 0=781 kg/m3定壓比熱容C P。=2.28 kJ/(kg? C)導(dǎo)熱系數(shù)入0=0.14 W/ (m2?C)粘度卩 o=0.000

19、664 Pa?s循環(huán)冷卻水在30r下的物性數(shù)據(jù):密度 P i =995.7 kg/m 3定壓比熱容C pi=4.174kJ/(kg? C)導(dǎo)熱系數(shù)入i =0.618 W/ (m2?C)粘度卩 i =0.000801 Pa?s4.2計(jì)算傳熱系數(shù)熱流量QO=qmOcpo?to= 250需0000 X 2.28 X (120-40)=6.3 X 105 kJ?h=176(kW)平均傳熱溫差?t1?tm =?=(1-0=43.3 C ln ?t2 ln 40-20冷卻水用量630000QOmi = CP=4.174 X (40-20) =7547(kg/h)總傳熱系數(shù)K管程傳熱系數(shù):diUi p iO

20、.。2 X O.5 * X 995.7 =124310.000801, 0.8 入 i di Ui p i a i =0.023 ()di卩i=0.0230.618X0.02X 124310.8 * * * X30.44.174 X 103 X 0.000801()0.618殼程傳熱系數(shù):假設(shè)殼程傳熱系數(shù)a=2634 W/（mc）o=300 W/ (m2?C)2 2污垢熱阻R si =0.0002m ? C ?W 艮。=0.00017m ? C ?WK=do管壁的導(dǎo)熱系數(shù)入=45 W/ （m0.025 c cccc X/ 0.025 0.0025 X 0.025 c ccc” 12634 +0

21、.00020 + 45X 0.0225 +0.00017+300 =261.47 W(m?C)4.3計(jì)算傳熱面積 Q176X102?C）d +R.i do + 黑+Ro+a i didi Adma oV 7547?(995.7 X 3600),n_廠=2 =13.41 e 14 (根)n4d2u0.785 X 0.02 2 X 0.5按單程管計(jì)算，所需要的傳熱管長度為S17.87L=nd；n;=3.14 X 0.025 X14=16.26 (m按單管程設(shè)計(jì)，傳熱管過長，宜采用多管程結(jié)構(gòu)?，F(xiàn)取傳熱管長L=4.5m,則該換熱器管程數(shù)為:LN P=T傳熱管總根數(shù)N=14X 4=56 (根)5.3平均

22、傳熱溫差校正系數(shù)120-40R = 440-2040-20 C CP = 120-20 =.按單殼程，四管程結(jié)構(gòu)，溫差校正系數(shù)查有關(guān)圖表得?t =0.83。平均傳熱溫差?tm= ?t ?, t m=0.83 X43.3=36C)5.4傳熱管排列和分程方法采用組合排列法，即每程內(nèi)均按正三角形排列,隔板兩側(cè)采用正方形排列。取管心距 a=1.25do,則:a=1.25 X 25=31.25 32 ( m)管板兩側(cè)管心距為44( mr)(根)橫過管束中心線的管數(shù)n c=1.1 JN=1.1X85.5殼體內(nèi)徑采用多管程結(jié)構(gòu)，取管板利用率n = 0.7,則殼體內(nèi)徑為:D=1.05aVN?n =1.05 X

23、 32仏6?0.7 =300.5 ( m)圓整可取325mm5.6折流板采用弓形折流板，取弓形折流板圓缺高度為殼體內(nèi)徑的25%則切去的圓缺高度為h=0.25 X 325=81.25(mm,故可取 h=80mm取折流板間距B=0.3D,則B=0.3X 325=97.5 (m),可取 B為90。折流板數(shù)N B =傳熱管長/折流板間距-1 = 4500?90-1=49 (塊)折流板圓缺面水平裝配。5.7接管殼程流體進(jìn)、出口接管：取接管內(nèi)油品流速為1.0m/s，則接管內(nèi)徑為:dX 叱警781)= 0.039( mnu、3.14 X 1.0取標(biāo)準(zhǔn)管徑為？45mmX3mm管程流體進(jìn)出口接管：取接管內(nèi)循環(huán)水

24、流速為 u=1.5 m/s，則接管內(nèi)徑為:d= v4X 7547?(?600X 995.7) =0.042 (m3.14 X 1.5取標(biāo)準(zhǔn)管徑為?50mrX 4mm6換熱器核算6.1熱量核算殼程對流傳熱系數(shù)。對圓缺性折流板，可采用凱恩公式：.0.14C k 0.55 C 1?3 ,卩、 a o=0.36Re) Pr()de卩w當(dāng)量直徑，由正三角形排列得:4(乎a2-于 XdO) 4( 20.0322- n X 0.0252)d e =:= =0.020 (mnd o3.14 X 0.025殼程流通面積:do0.0252S。二BD(1-) =0.09 X 0.325 X1-77)=0.006 (

25、ib)a0.032殼程流體流速及雷諾系數(shù)分別為：2.5 X 107?7200?(3600X 781)oReCCCC=0.21(m?s)0.0060.02 X 0.21 X 7810=494000.000664普蘭特準(zhǔn)數(shù):P孑28 X 10：x664x 10-6 =10.80.14黏度校正:0.14()-1卩w0.1400 551?32。a。=0.36 XX 4940 . X 10.8 =599W(m?C )00.02L I門管程對流熱系數(shù):入 i 0 80 4a i =0.023 Re Prdi管程對流截面積:i =0.785 X 0.02 1460?05 * *020 +0.0002 X 牆

26、+ 04X0X02g5 +0.00017+拓=333W?(m?C) 6.2面積核算 X 56=0.0088 (m傳熱面積SQ 176X 1032s=曲阪莎=14.36(m)管程流體流速:i=7547 S?(36 *00X 995.7)=0.24(n?s)Re0.00880.02 X 0.24 X 995.7i =59670.000801普蘭特準(zhǔn)數(shù):34.174 X 103 X 0.000801 r =5.41K=0.618i =0.023 X006-18 X 59670.H=p亍 X 100% 1436 X 100%=16.5% X 5.41 0.4 =1464W?(m?C )傳熱系數(shù)K先+R

27、i +晉+Ro+丄a i didiAdma o?Pi =(?P i+?P2)FtNSNPNs = 1 ,Np = 4 ,Ft = 1.4?P 1 = Xid瞋m丸耶由Re=5967傳熱管相對粗糙度0.01/20=0.005，查莫狄圖得入i =0.04 , 流速u i =0.24 (m/s) ,p i =995.7 kg/m 324.5995.7 X 0.24?p 1 =0.04 X 0_02 X 2=258.1 (pa)pU 995.7 X 0.24 管箱采用標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭與筒體短節(jié)焊接的組合體，及分程擋板。分程擋板厚度8mm分程形式如圖1所示(隔板兩側(cè)管心距c=44mm：圖1分程示意圖p2=

28、E 2 =3Xo=86 (P a)? =(258.1+86) X 1.4 X4=1927 (pa) 105 (pa)管程流動阻力在允許范圍內(nèi)。殼程阻力?Po =(?p1 +?P2 ) Ft 2N3=1,Fs=1.15流體流經(jīng)管束的阻力:?p1 =Ffo nc(N3+1)2F=0.40 228o=5X 4940 .=0.719nc=8,NB=49,u=0.21(m/s)2-=1981 (Pa)?P2 =N3(3.5-2B p6)一 2B=o.o9( m, D=o.3( m?p 2 =49X (3.5-2X 0.090.325 ) X2781X 0.21 22=2486 (Pa)總阻力5p。藝？1

29、981 + 2486) X 1.15 X1 = 5137 (p) 10 (Pa)殼程流動阻力也比較適宜。7換熱器主要結(jié)構(gòu)尺寸和計(jì)算結(jié)果換熱器形式固定管板式換熱面積/m216.73工藝參數(shù)名稱管程殼程物料名稱循環(huán)水油操作壓力/MPa0.40.3操作溫度/ r20/40120/40流量 / (kg/h )75473472流體密度/(kg/m3)995.7781流速/ (m/s)0.240.21傳熱量/kW176總傳熱系數(shù)/V?(m?C)333傳熱系數(shù)/ V?(m?C)1464599污垢系數(shù)/(&?如0.00020.00017阻力降/MPa0.001920.005137程數(shù)41推薦使用材料碳鋼碳鋼管

30、子規(guī)格?25X 2.5管數(shù)56管長4500mm管間距/mm32排列方式正三角形折流板形式上下間距/mm90切口咼度25%殼體內(nèi)徑/mm3258其他部件的選擇封頭其中標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭 EHA勺內(nèi)徑di=325mm厚度S n=8mm查標(biāo)準(zhǔn)有直邊高度h=25mm筒體短節(jié)取其長度L=200mmPD3 二 2(T ?-0.5p校核其厚度滿足要求。如圖2所示封頭形式:圖2封頭形式h=25mm, H=106.25mm Db=325mmS =8mm法蘭管板厚度h=38mm兼作法蘭，其尺寸要求與容器法蘭對應(yīng)。管板（帶法蘭）各尺寸及標(biāo)準(zhǔn)如圖 3所示:圖3管板法蘭示意圖其中：D=460mm D=410mm D2=309

31、mm D4=363mmbf=24, d=25mm b=38mm 配 套螺母規(guī)格為M22數(shù)量12。其他附件：根據(jù)容器要求按照標(biāo)準(zhǔn)選取膨脹節(jié)及支座等部。9設(shè)計(jì)評價本次課程設(shè)計(jì)是根據(jù)生產(chǎn)年處理 25000噸煤油的煤油冷卻器。通過計(jì)算試差校核最終確定選用固定管板式列管式換熱器，采用一殼程四管程的換熱方式。共用換熱管 56根，采用正三角形排列方式，換熱面積為 16.73 ?2;筒體內(nèi)徑325mm經(jīng)過壓力容器要求及安全、問的要求確定管板厚度，法蘭和其他部件及焊接形式。此次化工原理課程設(shè)計(jì)過程歷時三個星期，在設(shè)計(jì)過程中不斷優(yōu)化，往復(fù)計(jì)算, 過程比較繁瑣。確定冷熱流體的管程分布-根據(jù)題目已知條件確定相應(yīng)定性溫度下各物性值- 計(jì)算熱負(fù)荷CH確定總傳熱系數(shù)：