化工原理课程设计说明书-煤油冷却器的设计.docx

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1、煤油冷却器的设计一、摘要换热器是将热流体的部分热量传递给冷流体的设备，以实现不同温度流体间的热能传递，乂称热交换器。换热器是实现化工生产过程中热量交换和传递不行缺少的设备。在换热器中，至少有两种温度不同的流体，一种流体温度较高，放出热量：另一种流体则温度较低，汲取热量。在化工、石油、动力、制冷、食品等行业中广泛运用各种换热器，n它们是上述这些行业的通用设备，占有特别重要的地位.随着我国工业的不断发展，对能源利用、开发和节约的要求不断提高，对换热涔的要求也日益增加。换热器的设计制造结构改进以及传热机理的探讨特别活跃，些新型高效换热图相继问世。依据不同的目的,换热器可以是热交换器、加热器、冷却器、

2、蒸发器、冷凝器等。由于运用条件的不同，换热器可以有各种各样的形式和结构。在生产中，换热器有时是一个单独的设备，有时则是某一工艺设备的组成部分。衡量台换热器好的标准是传热效率高、流体阻力小、强度足够、结构合理、平安牢靠、节约材料、成本低，制造、安装、检修便利、节约材料和空间、节约动力。二、关键字煤油换热涔封头管板列管式换热器膨胀节固定管板式书目一、概述1二、工艺流程草图及设计标准12.1 工艺流程草图12.2 设计标准2三、换热器设计计算23.1确定设计方案23.1.1.选择换热器的类型23.1.2流体流径流速的选择23.2 确定物性参数33.3 、估算传热面积33.3.1热流量33.3.2平均

3、传热温差33.3.3传热面枳33.3.4冷却水用量43.4,工艺结构尺寸43.4.1管径和管内流速43.4.2管程数和传热管数43.4.3平均传热温差校正及壳程数43.4.4传热管排列和分程方法53.4.5壳体内径53.4.6折流板53.4.7接管53.5换热胧核算63.5.1热流量核算63.5.2换热器内流体的流淌阻力8四、设计结果设计一览表9五、设计自我评价10六、参考文献11七、主要符号说明H按单壳程，4管程结构，温差校正系数应查有关图表可得3A1.O.85平均传热温差Atn=巾AtAt.=0.85X39=33.15CO由于平均传热温差校正系数大于08,同时充程流体流星较大，故取单壳程合

4、适。3.4.4 传热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t=1.25dt,则t=1.25X25=31.2532(mm)横过管束中心线的管数=1.19jv=1.19356=23(ff)3.4.5 壳体内径采纳多管程结构，取管板利用率n=o.7,则壳体内径为D-1.05rj-=1.0532.=757.7(mm)Vn0.7按卷制壳体的进级挡，圆整可取D=800e.3.4.6 折流板采纳弓形折流板，取弓形折流板例缺高度为壳体内径的25%,则切去的切缺高度为h=0.25X800=200(rm)折流板间距B=O.3D,则B=O.3X800=240Un取

5、250M1.U折流板数NB=亲翳普+鬻+23(块)折流板间距2503.4.7 接管壳程流体进出口接管：取接管内煤油流速为U=1.Oms,则接管内径为：DI=叵=J/(36W)x825)=011(a,取管内径为UomnU三13.141.0管程流体进出口接管：取接管内循环水流速u=1.5ms,则接管内径为3512管内表面传热系数c=0.023Re3*IVim管程流体流通被面积:Sc=O.7850.02X356/4=0,028(m2)管程流体流速及其留诺数分别为：148701.9/(3600x995.7)Ur=0.028=1.484(ms)Re_0.02x1.484x995.70.0008007-3

6、6919.4普朗特准数r4.1470,X72510Pr=0.6176=4.87=0.023Xx369194tx4.87,=6027.7W/(mzC)0.023.5.1.3污垢热阻和管壁热阻查有关文献知可取：管外侧污垢热阻Rh=O.O17211KW管内侧污垢热阴K=0.000344miK/W管壁热町查有关文献知碳钢在该条件下的热导率为=45W(mr).351.4计算传热系数0.0256027.7x0.020+0.000344X0.0250.0200.0025x0.0250.0225x45+0.000172+606.46=396.8W/(mTC)计算传热面积S:=130.217(m2)s_Q171

7、2.910-396.833.15该换热器的实际传热面枳:S1.=W,1.(r-111.-)=3.14X0.025(6-0.06)X(356-23)=155.27(m2)3.5.1.5换热器的面积裕度H=Sr-SX100V-27-130-217X100%=19.23%S130.217传热面积裕度合适，该换热器能够完成生产任务。3.5.2换热器内流体的流淌阻力3.5.2.)管程流体阻力计算公式如下：EPi=(P1+P2)NsNpFt：Ns=I,N1,=4,FS=1.4;Pi=Z,P2=fdi22由Rg=41103.6,传热管相对粗糙度0.01/20=0.05,查莫狄图得儿=0.034(m2C),流

8、速u=1.499ms,P=995.7kgm,所以P=0.034X5，二1499.2=95087(pa).0.022.p2r995.714992oocc,r.Pz=3X=3356(Pa)22P.三(11410.43+3356)1.41.4=72042.3(Pa)=23,uh=0.21msP1=0.50.72023(23+1)8250.212217472.6(Pa)流体流过折流板缺口的阻力2P2=N0(3.5-2B/D)也,2B=0.25m：D=0.8m；iP-=23(3.5-20.25/0.8)X825X0.22/2=6000(Pa)，则总阻力：ZP产3625+1202=23473(Pa)100

9、KPa故壳程流体的阻力也相宜。四、设计结果设计一览表换热器型式：带膨胀节的固定管板式换热器管口表换热面枳：155.271/符号尺寸用途连接形式工艺参数a2006冷却循环水入口,Kfti名称管程壳程b2006冷却循环水出口平面物料循环水煤油C1.004埃油入口平面模作压力,MPadI004煤油出口平面操作淑衣,C25/35140/40C573.5排气口平面流量，kg/hI487OI.96.17Iffi流体密度，kgm3995.7825流速m/s0.9930.0784热负荷，kW1712.9总传热系数.W7(m-C)263.9时流传热系数4734350.4污垢热阻,m21CV0.000344().

10、000172压降.MPa0.0720023程数4I举荐运用材料低碳钢低碳钢列管管子规格252.5管数356管长.mm6000管间距，mm32排列方式正三角形折流板型式弓形水平间距，mm60()切口高收25%亮体内径，mm800五、设计自我评价作为化学工程与工艺专业的学生，我深知化工原理是一门特别重要的专业基础课程，进行适当的设计训练对手加深我对课程的理解是特别重要和有意义的。这是第一次做化工原理课程设计，通过本次设计，我认为自己已经初步驾驭化工设计的一些莉本学问了。本次设计的是煤油冷却器，依据温差和物性确定本设计的换热器为带膨胀节的固定管板式换热器或浮头式换热器，而鉴F浮头式换热制的造价一般比

11、固定管板式换热器的造价高出二十多个百分点，以降低投资成本为目的，选择带膨胀节的固定管板式换热器。通过本次设计，我学会了如何依据工艺过程的条件查找相关资料，并从各种资料中筛选出较适合的资料，依据资料确定主要工艺流程，主要设备，及计算出主要设备及林助设备的各项参数及数据。了解到了工艺设计计算过程中要进行工艺参数的计算。通过设计不但巩固了对主体设备图的了解,还学习到了工艺流程图的制法。通过本次设计不但熟识了化工原理课程设计的流程，加深了对冷却器设备的了解，而且学会了更深化的利用图45馆及网上资源，对前面所学课程有了更深的了解。但由于时间较为仓促，查阅的文献有限，本次设计还有许多不完善的地方。本次设计

12、特别感谢齐济老师和赵明举老师的指导，同时也很感谢我的同学，正是有他们在起探讨，才使我较快及顺当地在规定时间内完成本设计。六、参考文献1黄绍义、柴诚敬主编.化工原理课程设计.天津：天津高校出版社，20022柒诚敬、张国亮主编.化工流休流湎与传热二北京：化学工业出版社，20083中国石化集团上海工程有限公nJ.石油化工设备设计选用手册一换热器3.北京：化学工业出版社.2009|4|李国庭等编著.化工设计概论,北京:化学工业出版社200815|杨世侨、陶文馋弟著.传热学上北京：高等教化出版社.2（X）66|上海探药设计院.4化工工艺设计手册.北京：化学工业小版社，19968|李国庭等编著.化工设计论

13、,北京:化学工业出版社,20089刁玉电王立业，喻健良.化工设备机械基础（第六版M1.大连:大连理工高校出版社，2006:1-232.110柴诚敬.化工原理（上册）M1.北京：高等教化出版社，2005.263-281.I1.1.钱颂文.换热器手册M.浙江:化工原理出版社.12GB151-89：中华人民共和国国家标准S.国家技术监督同，1989.13）刘玉良，潘永亮.化工设缶机械设计基础（M.北京I科学出版社,1991.14）郭庆丰潘国昌.化工设备设计手册（MJ.北京，清华高校出版社1998.15）韩冬冰，李叙凤.化工工程设计（M1.北京;学苑出版社，2000.（16周大军.化工工艺制图IM.北

14、京I化学工业出版社.2003.七、主要符号说明英文A流通面枳,m-.b管壁厚度，m:Cr定压质量热容.kJ(kgP):CK热容流率比：d换热管直径，m：D换热器光径，m：f范宁,摩擦系数：F校正系数：h一对流传热系救，W(11rC),人导热系数.W(RQK总传热系数，W(mC),1长僮,m：1.换热管长度，ms管数：N程数：P压力，Pa：P平均传热温整校正系数：Q传热速率(热负荷，w；R平均传热温差校正系数：RS垢阻系数，m：/C/w；S传热面积.m1管中心距.m：t冷流体温度，C；&-温差.C：热流体抽度.C：流速，m/s：w-就境流率kg/s；B折流挡板间距，m.希文无相变对流传热系数,W(mC):A差分算符：c传热效率：7管板利用率：管壁导热系数：九摩擦系数：整度,Pas：P密度,kgm求和算符：校正系数.无因次数群产=&己，普朗特数IPrandt1.number)；kRe=.雷诺数(Reyno1.dsnumber)指导老师评语:课程设计报告成果：,占总成果比例：课程设计其它环节成果：环节名称：,成果：,占总成果比例：环节名称：,成果：,占总成果比例：环节名称：,成果：,占总成果比例：总成绩：指导老师签字：年月日本次课程设计负责人看法：负责人签字：年月日