10换热器

化工原理化工设备课程设计任务书设计题目：2.4万吨煤油换热器设计学生姓名：专业班级：学号：指导教师：宜宾学院化学与化工学院2012年12月13日化工原理课程设计任务书—列管式换热器2列管式换热器设计任务书一、设计目的培养学生综合运用本门课程及有关选修课程基础理论和基本知识去完成换热单元操作设备设计任务的实践能力二、设计目标设计的设备必须在技术上是可行的，经济上是合理的，操作上是安全的，环境上是友好的三、设计题目列管式换热器设计四、设计任务及操作条件1.设计任务设备型式：列管式处理任务：如下表所示：处理量（万吨/年）物料2．42．62．83．03．23．43.63．84．04．24．44．64．8原油1＃2＃12＃13＃煤油14＃25＃26#柴油27＃37#38＃39#2.操作条件（1）热流体：入口温度140℃;出口温度40℃（2）冷却介质：岷江水（3）允许压降：不大于0.1MPa（4）物性数据煤油定性温度下的物性数据CmWCkgkJcsPamkgooopooo/14.0/22.21015.7/82543导热系数定压比热容粘度密度原油定性温度下的物性数据化工原理课程设计任务书—列管式换热器3CmWCkgkJcsPamkgooopooo/128.0/2.2100.3/81533导热系数定压比热容粘度密度柴油定性温度下的物性数据：CmWCkgkJcsPamkgooopooo/133.0/48.2104.6/71543导热系数定压比热容粘度密度五、设计内容1.设计方案的选择2.设计计算（1）计算总传热系数（2）计算传热面积3.主要设备工艺尺寸设计（1）管径尺寸和管内流速的确定（2）传热面积、管程数、管数和壳程数的确定4.换热器核算5.设计结果汇总6.绘制换热器简图7.换热器壳体封头材料，厚度以及壳体和封头的连接形式；8换热列管的设计选型；9管板厚度；10换热管的排列及管孔尺寸；11换热管与管板的连接，管板与壳体的连接；12管箱设计；13所有接管设计选型；14折流板的设计；15支座设计选型；16所涉及到的所有法兰设计选型化工原理课程设计任务书—列管式换热器4目录第一章概述...............................................................11.1换热器的简单介绍.....................................................11.2本设计的目的和意义...................................................1第二章设计计算.............................................................22.1确定设计方案.........................................................22.2确定物性数据.........................................................22.3计算总传热系数.......................................................32.4计算传热面积.........................................................42.5工艺结构尺寸.........................................................42.6换热器核算...........................................................52.7支座的设计..........................................................12第三章设计结果汇总.........................................................14设备设计数据表..............................................................14设计图纸....................................................................15参考文献....................................................................15评语及成绩..................................................................16化工原理课程设计任务书—列管式换热器1第一章概述1.1换热器的简单介绍列管式换热器，是以封闭在壳体管束的壁面作为传热面积的间壁式换热器。与其他换热器相比，其结构坚固，操作强度大，可靠度高，是目前应用最广的类型。列管式换热器的几种典型类型：（1）固定管板式换热器由管箱，壳体，管板，管子等零部件组成，其结构较紧凑，排管较多，在相同直径情况下面积较大，制造较简单。优点：旁路漏流较小，锻件使用较少，成本较低。缺点：壳程无法机械清洗，管板与管头间易产生温差应力而结垢。壳体与管壁温差大于五十度时应设置膨胀节。（2）浮头式换热器由管箱，壳体，管束，浮头盖，外头盖等零部件组成，最大的特点是管束可抽出来，管束在使用过程中由温差膨胀而不受壳体约束，无温差效应。优点：管束可抽出，方便清洗管，壳程，介质间温差不受限制，可用于管程易腐蚀场合。缺点：小浮头易内漏，成本高，结构复杂。（3）U型换热器由管箱，壳体，管束等零部件组成，相同直径情况下，换热面积最大，结构较简单，紧凑。优点：管束可抽出机械清洗，壳体与管束不受温差限制，可在高温高压下工作，可用于壳程结垢较严重场合。缺点：管子U型处易冲蚀，管程不适用于结垢较严重场合。单管程换热器不适用。1.2本设计的目的和意义通过本次课程设计，培养学生多方位、综合地分析考察工程问题并独立解决工程实际问题的能力。主要体现在以下几个方面：（1）资料、文献、数据的查阅、收集、整理和分析能力。要科学、合理、有创新地完成一项工程设计，往往需要各种数据和相关资料。因此，资料、文献和数据的查找、收集是工程设计必不可少的基础工作。（2）工程的设计计算能力和综合评价的能力。为了使设计合理要进行大量的工艺计算和设备设计计算。本设计包括热工计算和冷却器设备的结构计算。（3）工程设计表达能力。工程设计完成后，往往要交付他人实施或与他人交流，因此，在工程设计和完成过程中，都必须将设计理念、理想、设计过程和结果用文字、图纸和表格的形式表达出来。只有完整、流畅、正确地表达出来的工程设计的内容，才可能被他人理解、接受，顺利付诸实施。通过本设计不仅可以进一步巩固学生所学的相关啊知识，提高学生学以致用的综合能力，尤其对传热学、流体力学等课程更加熟悉，同时还可以培养学生尊重科学、注重实践和学习严禁、作风踏实的品格。化工原理课程设计任务书—列管式换热器2第二章设计计算2.1确定设计方案1.选择换热器类型热流体：1T=140℃2T=40℃(煤油）冷流体：1t=20℃2t=40℃（岷江水）该换热器用循环水冷却，冬季操作时进口温度会降低，估计该换热器的管壁温和壳体壁温之差较大。因此，初步确定选用带膨胀节的固定管板式换热器。2.流动空间及流速的确定由于循环水易结垢，为便于水垢清洗，应使循环水走管程，柴油走壳程。选用5.225的碳钢管，管内流速取smiu5.0。2.2确定物性数据壳程煤油的定性温度为90240140T℃管程流体的定性温度为2040302t℃煤油在90℃下的物性数据：3825/0.9997152.22/0.140/ooopoookgmPasckJkgCWmC密度粘度定压比热容导热系数循环水在30℃下的物性数据：3ii995.70.00080074.174()0.6176()opioikgmPasckJkgCWmC密度粘度定压比热容导热系数化工原理课程设计任务书—列管式换热器32.3计算总传热系数1.热流量7602.4102.22(14040)0.6010()166.7()36524opooQmctkJhkW2.平均传热温差'1212(14040)(4020)14040lnln402050()motttttC3.冷却水用量60.6107187()4.174(4020)oipiiQWkghct4.总传热系数0.80.40.80.420.020.5995.7Re124350.00080074.1740.8007Pr5.410.61760.6180.023RePr0.023124355.412635()0.020iiiipiiioiiiducWmCd管程：假设壳程传热系数为：2222290()0.0006880.00017245()110.0250.0250.00250.025110.0006880.00017226350.0200.020450.020290199.3())ooosioSOooosiSOiiiiOoWmCRmCWRmCWWmCKddbdRRdddWmC污垢热阻管壁导热系数（化工原理课程设计任务书—列管式换热器42.4计算传热面积3'2'00'2166.71016.7()199.350151.151.1516.719.2()mQSmKtSSm考虑的面积裕度2.5工艺结构尺寸1.管径和管内流速选用smui5.05.225管内流速为传热管，碳钢材料，取2.管程数和传热管数由传热内径和流速确定单程传热管数22p7187995.7360012.8130.7850.020.5419.218.8()3.140.025134.5,18.8N44.513452siosVnduSLmdnlmLlN根按单程管计算，所需传热管长度为按单程管设计，传热管过长，宜采用多管程结构，现取传热管长则该换热器管程数为管程传热管总根数根3.平均传热温差及校正系数21111221t'40200.171402014040540200.82t0.825041()CChChhCComtmTTPTTTTRTTtC由《化工装置实用工艺设计》查得则4.传热管排列和分程方式采用组合排列法，每程内均按正三角形排列，隔板两侧采用正方形排列，取管心距025.1dt,则化工原理课程设计任务书—列管式换热器51.252531.2532()1.191.195295.0.7D1.051.0532520.7289.63256.02500.2532581.25()80ctmmnntNmmmmhmmhmm横过管束中心线的管数根壳体内径采用多管程结构，取管板利用率为，则壳体内径为（）圆整后取为折流板采用方形折流板，取方形折流板圆缺高度为壳体内径的，则切去的圆缺高度可取为70.30.332597.51504500-1-1291507.1,2.410443652482536000.034()3.141501.5,BBDBmmBmmNumsVdmummums取折流板间距为则（），可取为传热管长折流板数折流板间距折流板圆缺面水平装配接管壳程流体进出口接管：取接管内柴油流速为接管内径为取标准内径为管程流体进出口接管，取接管内循环水流速718744(3600995.7)0.041()3