浮头式换热器课程设计报告书

..目录一设计任务书................................................................2二设计计算..................................................................22.1确定设计方案.........................................................22.11选择换热器类型..................................................22.12管程安排........................................................22.2确定物性数据.........................................................22.3估计传热面积.........................................................32.31热流量（忽略热损失）...........................................32.32冷却水的用量....................................................32.33平均传热温差....................................................32.34初算传热面积....................................................32.4工艺结构尺寸.........................................................42.41管径和管内流速..................................................42.42管程数和传热管数................................................42.44传热管排列和分程方法............................................52.45壳体直径........................................................52.46折流板..........................................................52.47接管............................................................52.5换热器核算...........................................................62.51传热面积校核....................................................62.52换热器内压降的核算..............................................8三设计结果汇总表及图........................................................9..一设计任务书某生产过程中.需将6000kg/h的原油从175℃冷却至130℃.压力为0.4MPa；冷却介质采用循环水.循环冷却水的压力为0.3MPa.循环水进口温度25℃.出口温度为55℃。试设计一台列管式换热器.完成该生产任务。二设计计算2.1确定设计方案2.11选择换热器类型两流体的温度变化情况:原油进口温度175℃.出口温度130℃；循环冷却水进口温度25℃.出口温度55℃。考虑到换热器的管壁温度和壳体温度之差较大.因此初步确定选用浮头式换热器。2.12管程安排由于循环冷却水较易结垢.若其流速太低.将会加速污垢增长速度.使换热器的热流量下降.故总体考虑.应使循环冷却水走管程.原油走壳程。2.2确定物性数据定性温度：对于一般气体和水等低黏度流体.其定性温度可取流体进出口温度的平均值。故壳程原油的定性温度为：5.1522)130175(T℃管程循环冷却水的定性温度为：..402)5525(t℃已知原油在定性温度下的有关物性数据如下：密度0＝820kg/m3导热系数0＝0.128W/m℃定压比热容0pC＝2.20kJ/kg℃粘度0＝0.665mPa﹒s循环冷却水在40℃下的物性数据如下：密度i＝992.2kg/m3导热系数0＝0.634W/m℃定压比热容0pC＝4.1744KJ/kg℃粘度0＝0.656mPa﹒s2.3估计传热面积2.31热流量（忽略热损失）hkjtCmQp/452.2600000002.32冷却水的用量hkgtCQmpi/2.4773301744.4594000002.33平均传热温差先按照纯逆流计算得：36.112105120ln)105120('mt℃2.34初算传热面积由总传热系数的选择表可得：K的取值范围为290~698)/(02CmW.在K的取值..范围内.取K=320)/(02CmW。则估算的传热面积为：gS206.436.112320165000mtKQm2.4工艺结构尺寸2.41管径和管内流速选用mmmm5.225较高级冷拔传热管（碳钢）.取管内流速smui/5.02.42管程数和传热管数可依据传热管内径和流速确定单程传热管数92.99236005.002.0785.02.4743436002udmNiiis按单程管计算所需的传热管长度为mudSlig5.69025.014.36.40按单程管设计.传热管较长.宜采用多管程结构.根据本设计实际情况.可取传热管管长L=1.5m.则该换热器的管程数为：5LlN传热管总根数4595n2.43平均传热温差校正及壳程数平均温差校正系数计算如下：5.125551301752.01503012211112ttTTRtTttP按单壳程温差校正系数应查有关图表.可得：98.0t..平均传热温差11036.11298.0'mtttm℃由于平均传热温差校正系数大于0.8.故取单壳程合适。2.44传热管排列和分程方法采用组合排列法.即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025.1dPt；322525.1tPmm隔板中心到离其最近一排管中心距离按式计算：mmPZt226232622.45壳体直径采用多管程结构.壳体直径可按式估算.取管板利用率7.0.则壳体直径为mmnPDt2717.0453205.105.1圆整可取mmD273。此时5.5DL符合要求。2.46折流板采用弓形折流板.取弓形折流板圆缺高度为壳体内径的25%.则切去的圆缺高度为mmh25.6827325.0取h=100mm。取折流板间距DB3.0则：mmB9.812733.0可取B=150mm折流挡板数91BLNB2.47接管壳程流体进出口接管：取接管内原油流速为smu/0.11.则接管内径为：mD051.082036000.114.3600041..圆整后可取管径为60mm。管程流体进出口接管：取接管内循环水流速smu/5.02.则接管内径为：mmD0582.02.99236005.014.32.474342圆整后取管径为60mm。2.5换热器核算2.51传热面积校核（1）管程对流传热系数.按式计算：4.08.0023.0reiiiPRd管程流通截面积：002826.054502.042iS管程流体流速和雷诺数分别为：5.1421710656.02.99247.002.0/47.0002826.02.99236002.47433iiiieiudRsmu普兰特准数：3.382532.45.1421702.0634.0032.032.4634.0656.01744.44.08.0iiipirCP（2）壳程对流传热系数.对于圆缺形折流板.可采用克恩公式：14.003155.000)()(36.0wreePRd当量直径由正三角形排列得：mddPdte020.0025.014.3)025.04032.023(4)423(4220202壳程流通截面积：..200009.0)32251(150.0273.0)1(mPdBDSt壳程流体流速及其雷诺数分别为：43.11128.0665.02.22.5672/23.0009.0820360060000000000preeCPudRsmu粘度校正1)(14.00w2.602143.112.567202.0128.036.03155.00（3）污垢热阻和管壁热阻siR（管壁内侧）=0.00035WCmo/20sR（管壁外径）=0.0003WCmo/2已知管壁厚度b=0.0025m碳钢在该条件下的热导率为：)/(40CmWo（4）总传热系数K)/(35711200000CmWRdbdddRddKosmisiii（5）传热面积校核.依式可得所计算传热系数面积为：4110357165000mTtKQS2m该换热器的实际传热面积：5455.114.3025.00LndSp2m该换热器的面积裕度为：%25%100SSSHp..传热面积裕度适合.该换热器能够完成生产任务。2.52换热器内压降的核算（1）管程阻力tpsiFNNPPP)(21224.1152221iiiiitspuPudLPFNN由5.14217eR.传热管相对粗糙度01.0/de.查莫狄图得CmWoi/042.0。流速：KPaPaPPaPPaPmkgsmuiii1047184.15)329345(329247.02.992334522.99247.002.05.1042.0/2.992/47.022213管程流动阻力在允许范围内。（2）壳程阻力F=0.5BN为折流挡板数.BN=99451.11.1nnc..2)25.3(2)1(15.11)(200'22000'1'2'10uDBNPuNnFfPFNNFPPPBBcssssPaPPaPRfe5.468223.0820)273.015.025.3(9683223.0820)19(97.05.07.02.56720.50.52'21')228.0()228.0(0总阻力KPaPaP101324115.1)5.468683(9壳程流体也比较适宜。三设计结果汇总表及图..换热器形式：浮头式管口表传热面积（2m）：5符号尺寸用途工艺参数a名称管程壳程b物料名称循环水原油c操作压强.MPa0.30.4d操作温度.℃25/55175/130e流量.kg/h4743.26000f流体密度.992.2820流速.sm/0.470.23传热量.kW165总传热系数.KmW2/357对流传热系数.KmW2/3825.3602.2污垢系数.WKm/20.000350.0003阻力降.Pa47181324程数51推荐使用材料碳钢碳钢管子规格管间距.mm折流板型式壳体内径.mm273