煤油冷卻器設(shè)計方案

1 煤油冷卻器設(shè)計方案 述 換熱器的概念：在不同溫度的流體間傳遞熱能的裝置稱為熱交換器，簡稱為換熱器。在換熱器中至少要有兩種溫度不同的流體，一種流體溫度較高，放出熱量；另一種流體則溫度較低，吸收熱量。 35 40。隨著我國工業(yè)的不斷發(fā)展，對能源利用、開發(fā)和節(jié)約的要求不斷提高，因而對換熱器的要求也日益加強(qiáng)。換熱器的設(shè)計、制造、結(jié)構(gòu)改進(jìn)及傳熱機(jī)理的研究十分活躍，一些新型高效換熱器相繼問世。列管式換熱器有以下幾種： 1、固定管板式 固定管板式換熱器的兩端管板和殼體制成一體，當(dāng)兩流體的溫度差較大時，在外殼的適當(dāng)位置上焊上一個補(bǔ)償圈，（或膨脹 節(jié)）。當(dāng)殼體和管束熱膨脹不同時，補(bǔ)償圈發(fā)生緩慢的彈性變形來補(bǔ)償因溫差應(yīng)力引起的熱膨脹。 特點：結(jié)構(gòu)簡單造價低廉，殼程清洗和檢修困難，殼程必須是潔凈不易結(jié)垢的物料。 形，流體進(jìn)、出口分別安裝在同一端的兩側(cè)，封頭內(nèi)用隔板分成兩室，每根 管子可自由伸縮，來解決熱補(bǔ)償問題。 特點：結(jié)構(gòu)簡單，質(zhì)量輕，適用于高溫和高壓的場合。管程清洗困難，管程流體必須是潔凈和不易結(jié)垢的物料。 浮頭式 換熱器兩端的管板，一端不與殼體相連，該端稱浮頭。管子受熱時，管束連同浮頭可以沿軸向自由伸縮，完全消除了溫差應(yīng)力。 特點：結(jié)構(gòu)復(fù)雜、造價高，便于清洗和檢修，消除溫差應(yīng)力，應(yīng)用普遍。 2 第 2 章 設(shè)計方案 藝流程草圖 由于循環(huán)冷卻水易結(jié)垢，為便于水垢的清洗，選擇循環(huán)水做管程流體，煤油做殼程流體。管程與殼程流體的進(jìn)出方向為上圖所示，并選擇逆流傳熱。圖中水由泵 1經(jīng)過管程沿所示方向流動，煤油由泵 1 經(jīng)過殼程沿所示方向流動。 冷卻循環(huán)水與煤油在設(shè)計的換熱器中進(jìn)行熱交換，煤油由初溫 100降溫至， 40冷卻循環(huán)水由初溫升 30溫至 50。 計標(biāo)準(zhǔn) 第 3 章 設(shè)計計算 定設(shè)計方案 擇換熱器的類型 兩流體溫度變化情況：熱流體進(jìn)口溫度 C140 ,出口溫度 C40 ；冷流體 (循環(huán)水 )進(jìn)口溫度 C30 ，出口溫度 C40 。該換熱器用循環(huán)冷卻水冷卻，冬季操作時a d b c 泵 2 泵 1 3 進(jìn)口溫度會降低，考慮到這一因素，估計該換熱器的管壁溫和殼體壁溫之差較大，因此初步確定選用帶膨脹節(jié)的固定管板式換熱器。 動空間的確定 由于循環(huán)冷卻水較易結(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 碳鋼管， 設(shè) 管內(nèi) 流速 定物性數(shù)據(jù) 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 : )(902 40140 管程流體的定性溫度為 : )(352 4030 根據(jù)定性溫度，分別查取殼程和管程流體的有關(guān)物性數(shù)據(jù)。 管程流體的定性溫度為 t=（ 30+40） /2=35（） 算總傳熱系數(shù) 流量 )( 9/1 3 2 8 6 7 0401 4 8 5 均傳熱溫差 )(393040401 4 0040()401 4 0( 4 卻水用量 q 6 6 3 2 8 6 7 0 傳熱系數(shù) K 管程傳熱系數(shù) 1 3 6 7 00 0 0 7 2 9 i / 殼程傳熱系數(shù) 假設(shè)殼程的傳熱系數(shù) )/(300 20 污垢熱阻 )(108 9 8 4 )(106 9 9 4 管壁的導(dǎo)熱系數(shù) )/( 1)/(44 計算傳熱面積 熱損失忽略 321h 0140( )(3 5 考慮 0015 的面積和裕度： )( 。 藝結(jié)構(gòu)尺寸 徑結(jié)構(gòu)尺寸 選用 傳熱管（碳鋼），取管內(nèi)流速為 程數(shù)和傳熱管數(shù) 依據(jù)傳熱管內(nèi)徑和流速確定單程傳熱管數(shù) 根）(943600( 6 6 4422按單程管計算，所需的傳熱管長度為 )9 600 53 4 5 . 0s 按單管程設(shè)計，傳熱管過長，宜采用多管程機(jī)構(gòu)?，F(xiàn)取傳熱管長 ,則該換熱器管程為 : 管程）(25 傳熱管總根數(shù) N= （根）1 2 02602N 均傳熱溫差校正系數(shù)及殼程數(shù) 平均傳熱溫差校正系數(shù) 103040 401 4 01221 0 30401112 tT t 平均傳熱溫差 6 )( 熱管排列和方程方法 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025.1 ,則： 橫過管束中心線的管數(shù) 根）( nn c 體內(nèi)徑 采用多管程結(jié)構(gòu)，取管板利用率 ，則殼體內(nèi)徑為 : ）（ 9 . 圓整后取 ）450 流板 采用弓形折流板，取弓形折流板圓缺高度為殼體內(nèi)的 0025 ；則切去的圓缺高度為 )( ,故可取 )(110 取折流板間距 則 )(1 3 54 5 03.0 ,可取 B 為 150流板數(shù) )(39115060001 塊 折流板圓整面水平裝配。 7 第四章熱量核算 量核算 殼程對流傳熱系數(shù)對圓缺形折流板；采用克思公式 ( 當(dāng)量直徑，由正三角形排列得 )(0 2 2 (4)42 3(4 220202e 殼程流體截面積 8 )(014 7 ( 200 殼程流體流速及其雷諾數(shù)分別為 )/(8253600(5985000 3 1 3 80 0 0 7 1 25020. 0 0 7 000 1)( )/(4 8 2 5 3(0 2 4 管程對流傳熱系數(shù) d 管程流通截面積 )(2 mS i 管程流體流速 )/(9943600/(33665 i 1 41 7 60 00 7 2 9 07 2 )/( 傳熱系數(shù) )/( 傳熱面積 )(3 該換熱器的面積裕度為 000000 9100 p 傳熱面積 裕度 合適，該換熱器能夠完成生產(chǎn)任務(wù)。 熱器內(nèi)流體的流動阻力 管程流動阻力 2程流動阻力表 10 ( 21 上式中： 1P 直管中因摩擦阻力引起的壓力降， 2p 回彎管中因摩擦阻力引起的壓力降， 由經(jīng)驗公式222 估算； 結(jié)垢校正系數(shù)，無因次， 的換熱器取 串聯(lián)的殼程數(shù)，取 1； 管程數(shù)，取 2； 221 222 由2097,傳熱管相對粗糙度 d， 查圖得 o/流速 3/9 9 4,/4 9 7.0 所以 i 7 42 5 1 0 3 82 5 1 432 222 11 管程流動阻力在允許范圍之內(nèi)。 （ 2） 殼程阻力 10 ， 流體流經(jīng)管束的阻力： 21 21 , 7 9 0 5 35 13 39 141.0 1 6 8 62 0 21 流體流過折流板缺口的阻力： 2 22 oB 總阻力 換熱器主要結(jié)構(gòu)尺寸和計算結(jié)果。 參數(shù) 管程 殼程 物 性 操作溫度， 40/30 140/40 定性溫度， 35 90 流體密度， kg/94 825 定壓比熱容 ) 度， 熱系數(shù)， W/（ ） 朗特準(zhǔn)數(shù) 12 設(shè)計總結(jié) 兩周的化工原理課程設(shè)計即將結(jié)束，我們小組設(shè)計的是煤油冷卻器，雖然時間不長，但我們卻從中學(xué)到了很多知識。加深和鞏固了上學(xué)期所學(xué)的化工原理知識。 雖然剛開始會感到無從下手，很多所學(xué)的知識也有些生疏。但通過老師的細(xì)心講解，我們大家共同合作，一起討論研究，通過一周的翻閱資料 ,查找公式 ,設(shè)計計算 ,使我對換熱器有了進(jìn)一步的了解 ,對傳熱的具體過程有了深刻的認(rèn)識 另外 ,我對于換熱器的用途也有了更多的認(rèn)識 .。最后我們順利的完成了整個設(shè)計。 在老師的細(xì)心講解和指導(dǎo)下獨立完成了本次課程設(shè)計，通過這次的鍛煉 ,為我今后的學(xué)習(xí)工作做了良好的開端 構(gòu)參數(shù) 形式 固定管板式 臺數(shù) 1 殼體內(nèi)徑， 程數(shù) 1 管徑， 管心距， 2 管長， 000 管子排列 正三角形排列 管數(shù)目，根 120 折流板數(shù) 39 傳熱面積， 2m 流板間距， 35 管程數(shù) 2 材質(zhì) 碳鋼 主要計算結(jié)果 管程 殼程 流速， m/s 面?zhèn)鳠嵯禂?shù)， W/（ ） 2731 480 阻力降， 熱系數(shù)， W/（ ） 度 13 影響也會終生難忘的 . 通過這初次的課程設(shè)計使我們深刻的了解了化工原理這門課的主要內(nèi)容以及對將來工作的深遠(yuǎn)影響。 在此，感謝學(xué)院為我們提供了一個鍛煉自我，學(xué)習(xí)與歷練的機(jī)會，感謝老師耐心，認(rèn)真的輔導(dǎo)，使我們的設(shè)計得以順利完成。 參考文獻(xiàn) 【 1】楊長龍，化工原理課程設(shè)計 哈爾濱工程大學(xué)出版社， 2010 【 2】 夏清，陳常貴，化工原理上，天津大學(xué)出版社， 2010 【 3】材料與零部件（上） . 上海人民出版社 . 4】張正端 邵洪福換熱器及其計算基礎(chǔ)知識 化學(xué)工業(yè)出版社 【 5】化工原理課程設(shè)計 天津科技技術(shù)出版社 1 【 6】化工設(shè)備設(shè)計 清華大學(xué)出版社 2 【 7】化工原理天津大學(xué)化工原理教研室編；天津大學(xué)出版（ 1999） 【 8】換熱器秦叔經(jīng)、葉文邦等 ，化學(xué)工業(yè)出版社（ 2003） 【 9】化工原理（第三版）上、下冊譚天恩、竇梅、周明華等 ，化學(xué)工業(yè)出版社（ 2006） 【 10】化工過程及設(shè)備設(shè)計華南工學(xué)院化工原理教研室（