原油預熱器課程設計說明書

1、.化工原理課程設計說明書設計題目:原油預熱器設計學生姓名： 所在班級： 學 號：002 設計時間：2012.12.313013.01.11指導教師： 審閱時間： 設計成績：設計任務書1.設計名稱：原油預熱器設計2.設計條件：煉油廠用柴油將原油預熱，設計、操作條件如下表所示（1）. 處理原油量：50400kg/h（2）. 加熱介質：進口溫度175，出口溫度40,質量流量40300 kg/h（3）. 原油：進口溫度25（4）. 允許壓強降不大于0.3106pa （5）. 兩側的污垢熱阻均可取1.7210-4m2.k/w（6）. 每年按330天計，每天24小時連續(xù)運行3.設計任務（1）.選擇適宜的列

2、管換熱器并進行核算。（2）.畫出工藝設備圖及列管布置圖。（3）.畫出帶控制點的換熱裝置工藝流程圖4.基礎數據物料 比 熱 kj/kg. 密 度 kg/m3 導熱系數 w/m. 粘度 pa.s 柴油 2.487150.1330.6410-3原油 2.208150.1283.010-3目錄一 概述5二 設計標準5三 設計方案簡介6（一） 換熱器簡介81、換熱器概述82、換熱器的分類9（二） 列管式換熱器的結構131、管程結構132、殼程結構 殼體14（三）各參數的確定17（四）材料選用20四 工藝流程草圖及說明21五 工藝計算及主要設備設計21（一）換熱器選型21（二）物性數據確定22（三）流程及

3、流速的初步確定22（四）總傳熱系數計算23（五）傳熱面積的估算23（六）工藝結構尺寸231.管徑和管內流速的最終確定232管程數和傳熱管數243 平均傳熱溫差校正及殼程數244傳熱管排列和分程方法255 .殼體內徑256 .折流板數計算267 .接管268.其他附件27(七)換熱器核算271.熱量核算272. 換熱器內流體的流動阻力計算29（八）壁溫核算31（九） 殼體壁厚32（十）水壓校核32（十一）年產量計算33六 輔助設備的計算和選型33（一） 離心泵選型331.管程輸送離心泵選型332.殼程輸送離心泵選型34七 設計一覽表34(一)換熱器主要結構尺寸和計算結果34八 設計評述35九 附

4、圖37十 附錄37十一 參考資料40十二 主要符號說明41(一)英文字母41（二）希臘字母42（三）下標43一 概述列管式換熱器是目前化工生產上應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 ，可分別采用普通碳鋼、紫銅、或不銹鋼制作。在進行換熱時，一種流體由封頭的連結管處進入，在管流動，從封頭另一端的出口管流出，這稱之管程；另-種流體由殼體的接管進入，從殼體上的另一接管處流出，這稱為殼程列管式換熱器。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

5、熱器叫做浮頭式換熱器。其優(yōu)點是：管束可以拉出，以便清洗；管束的膨脹不變殼體約束，因而當兩種換熱器介質的溫差大時，不會因管束與殼體的熱膨脹量的不同而產生溫差應力。其缺點是結構復雜，造價高（比固定管板高20%），在運行中浮頭處發(fā)生泄漏，不易檢查處理。浮頭式換熱器適用于殼體和管束溫差較大或殼程介質易結垢的條件。二 設計標準（1）jb1145-73列管式固定管板熱交換器（2）jb1146-73立式熱虹吸式重沸器（3）中華人民共和國國家標準.gb151-89鋼制管殼式換熱器.國家技術監(jiān)督局發(fā)布，1989（4）鋼制石油化工壓力容器設計規(guī)定（5）jbt4715-1992固定管板式換熱器型式與基本參數（6）h

6、gt20701.8-2000容器、換熱器專業(yè)設備簡圖設計規(guī)定（7）hg20519-92全套化工工藝設計施工圖內容和深度統(tǒng)一規(guī)定（8）中華人民共和國國家標準 jb4732-95 鋼制壓力容器分析設計標準（9）中華人民共和國國家標準 jb4710-92 鋼制塔式容器（10）中華人民共和國國家標準 gb16749-1997 壓力容器波形膨脹節(jié)三 設計方案簡介1、設計目的課程設計是化工原理課程教學中綜合性和實際性較強的教學環(huán)節(jié)，是理論聯系實際的橋梁，是使學生體察工程實際問題復雜性的初次嘗試。通過化工原理課程設計，要求學生能綜合運用本課程和前修課程的基本知識，進行融會貫通的獨立思考，在規(guī)定的時間內完成指

7、定的化工設計任務，從而得到化工設計的主要程序和方法，培養(yǎng)學生分析和解決工程實際問題的能力。同時，通過課程設計，還可以培養(yǎng)學生樹立正確的設計思想，培養(yǎng)實事求是，嚴肅認真，高度負責的工作作風。2、該設備的作用及在生產中的應用換熱器是實現傳熱過程的基本設備。而此設備是比較典型的傳熱設備，它在工業(yè)中的應用十分廣泛。例如：在煉油廠中作為加熱或冷卻用的換熱器、蒸餾操作中蒸餾釜和冷凝器、化工廠蒸發(fā)設備的加熱室等。3、工藝流程示意圖4、說明運用該設備的理由這種換熱器的特點是殼體和管板直接焊接，結構簡單、緊湊。在同樣的殼體直徑內，排管較多。管式換熱器具有易于制造、成本較低、處理能力達、換熱表面清洗比較方便、可供

8、選用的結構材料廣闊、適應性強、可用于調溫調壓場合等優(yōu)點，根據固定管板式的特點：結構簡單，造價低廉，殼程清洗和檢修困難，殼程必須是潔凈不易結垢的物料。u形管式特點：結構簡單，質量輕，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垢的物料。浮頭式特點：結構復雜、造價高，便于清洗和檢修，完全消除溫差應力，應用普遍。我們設計的換熱器的流體是油，易結垢，再根據可以完全消除熱應力原則我們選用浮頭式列管換熱器。5、設計方案的確定對于列管式換熱器，首先根據換熱流體的腐蝕性或其它特性選項定其結構材料，然后再根據所選項材料的加工性能，流體的壓強和溫度、換熱的溫度差、換熱器的熱負荷、安裝檢修和維護

9、清洗的要求以及經濟合理性等因素來選項定其型式。設計所選用的列管換熱器的類型為浮頭式。列管換熱器是較典型的換熱設備，在工業(yè)中應用已有悠久歷史，具有易制造、成本低、處理能力大、換熱表面情況較方便、可供選用的結構材料廣闊、適應性強、可用于調溫調壓場合等優(yōu)點，故在大型換熱器中占優(yōu)勢。（一） 換熱器簡介1、換熱器概述 換熱器是將熱流體的部分熱量傳遞給冷流體的設備，以實現不同溫度流體間的熱能傳遞，又稱熱交換器。換熱器是實現化工生產過程中熱量交換和傳遞不可缺少的設備。 在換熱器中，至少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。在工程實踐中有時也會存在兩種以上的流體參加

10、換熱，但它的基本原理與前一種情形并無本質上的區(qū)別。在化工、石油、動力、制冷、食品等行業(yè)中廣泛使用各種換熱器，且它們是上述這些行業(yè)的通用設備，占有十分重要的地位。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。換熱器的設計制造結構改進以及傳熱機理的研究十分活躍，一些新型高效換熱器相繼問世。2、換熱器的分類 換熱器作為傳熱設備被廣泛用于耗能用量大的領域。隨著節(jié)能技術的飛速發(fā)展，換熱器的種類越來越多。適用于不同介質、不同工況、不同溫度、不同壓力的換熱器，結構型式也不同，換熱器的具體分類如下： （1）、換熱器按傳熱原理可分為：間壁式換熱器 蓄熱式換熱器流體連

11、接間接式換熱器 混合式換熱器 （2）、換熱器按用途分為： 冷卻器加熱器 預熱器過熱器 蒸發(fā)器下面我們主要介紹列管式換熱器： 列管式換熱器是目前化工及酒精生產上應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。優(yōu)點：單位體積設備所能提供的傳熱面積大，傳熱效果好，結構堅固，可選用的結構材料范圍寬廣，操作彈性大，大型裝置中普遍采用。結構：殼體、管束、管板、折流擋板和封頭。 一種流體在管內流動，其行程稱為管程；另一種流體在管外流動，其行程稱為殼程。管束的壁面即為傳熱面。列管式換熱器，按材質分為碳鋼列管式換熱器，不銹鋼列管式換熱器和碳鋼與不銹鋼混合列管式換熱器三種，按形式分為固定管

12、板式、浮頭式、u型管式換熱器，按結構分為單管程、雙管程和多管程，傳熱面積1500m2，可根據用戶需要定制。在進行換熱時，一種流體由封頭的連結管處進入，在管流動，從封頭另一端的出口管流出，這稱之管程；另-種流體由殼體的接管進入，從殼體上的另一接管處流出，這稱為殼程。 列管式換熱器種類很多，目前廣泛使用的按其溫差補償結構來分，主要有以下幾種：浮頭式換熱器、固定式換熱器、u形管換熱器、填料函式換熱器等。浮頭式換熱器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，完全消除了溫差應力。 圖1 浮頭式換熱器浮頭換熱器的特點：浮頭式換熱器的一端管板固定在殼體

13、與管箱之間，另一端管板可以在殼體內自由移動，這個特點在現場能看出來。這種換熱器殼體和管束的熱膨脹是自由的，管束可以抽出，便于清洗管間和管內。其缺點是結構復雜，造價高（比固定管板高20%），在運行中浮頭處發(fā)生泄漏，不易檢查處理。浮頭式換熱器適用于殼體和管束溫差較大或殼程介質易結垢的條件。固定管板式換熱器圖2 固定管板式換熱器固定管板式換熱器的兩端管板和殼體制成一體，當兩流體的溫度差較大時，在外殼的適當位置上焊上一個補償圈（或膨脹節(jié)）。當殼體和管束熱膨脹不同時，補償圈發(fā)生緩慢的彈性變形來補償因溫差應力引起的熱膨脹。這類換熱器的結構比較簡單、緊湊、造價便宜，但殼程清洗困難，對于較臟或有腐蝕性的介質不

14、宜采用。此種換熱器管束連接在管板上，管板分別焊在外殼兩端，并在其上連接有頂蓋，頂蓋和殼體裝有流體進出口接管。通常在管外裝置一系列垂直于管束的擋板。同時管子和管板與外殼的連接都是剛性的，而管內管外是兩種不同溫度的流體。因此，當管壁與殼壁溫差較大時，由于兩者的熱膨脹不同，產生了很大的溫差應力，以至管子扭彎或使管子從管板上松脫，甚至毀壞換熱器。固定管板式換熱器的特點 旁路滲流較?。?造價低； 無內漏； 固定管板式換熱器的缺點是，殼體和管壁的溫差較大，易產生溫差力，殼程無法清洗，管子腐蝕后連同殼體報廢，設備壽命較低，不適用于殼程易結垢場合。（3）u型管式換熱器圖3 u型管換熱器這類換熱器只有一個管板，

15、管程至少為兩程，管束可以抽出清洗，管子可以自由膨脹。其缺點是管子內壁清洗困難，管子更換困難，管板上排列的管子少。（4）填料函式換熱器： 圖4 填料函式換熱器 這類換熱器管束一端可以自由膨脹，結構比浮頭式簡單，造價也比浮頭式低。但殼程內介質有外漏的可能，殼程中不應處理易揮發(fā)、易燃、易爆和有毒的介質。（二） 列管式換熱器的結構1、管程結構換熱管規(guī)格和排列的選擇換熱管直徑越小，換熱器單位體積的傳熱面積越大。因此，對于潔凈的流體管徑可取小些。但對于不潔凈或易結垢的流體，管徑應取得大些，以免堵塞?？紤]到制造和維修的方便，加熱管的規(guī)格不宜過多。按選定的管徑和流速確定管子數目，再根據所需傳熱面積，求得管子長

16、度。實際所取管長應根據出廠的鋼管長度合理截用。我國生產的鋼管長度多為6m、9m，故系列標準中管長有1.5m，2m，3m，4.5m，6m和9m六種，其中以3m和6m更為普遍。同時，管子的長度又應與管徑相適應，一般管長與管徑之比，即l/d約為46。管板固定管板式換熱器的兩端管板采用焊接方法與殼體連接固定。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。封頭和管箱封頭 封頭有方形和圓形兩種，方形用于直徑小的殼體(一般小于400mm)，圓形用于大直徑的殼體。管箱 列管式換熱器管箱即換熱器的端蓋，也叫分配室。用以分配液體和起封頭的作用。壓力較低時可采用平蓋，壓力較高時則采用凸形蓋，用法蘭

17、與管板連接。檢修時可拆下管箱對管子進行清洗或更換。2、殼程結構 殼體換熱器殼體的內徑應等于或稍大于(對浮頭式換熱器而言)管板的直徑。根據計算出的實際管數、管徑、管中心距及管子的排列方法等，可用作圖法確定殼體的內徑。但是，當管數較多又要反復計算時，作圖法太麻煩費時，一般在初步設計時，可先分別選定兩流體的流速，然后計算所需的管程和殼程的流通截面積，于系列標準中查出外殼的直徑。待全部設計完成后，仍應用作圖法畫出管子排列圖。為了使管子排列均勻，防止流體走短路，可以適當增減一些管子。另外，初步設計中也可用下式計算殼體的內徑，即: 式中d殼體內徑，m； t管中心距，m； nc橫過管束中心線的管數； b管束

18、中心線上最外層管的中心至殼體內壁的距離，一般取b=(11.5)do。nc值可由下面的公式計算。管子按正三角形排列時: 管子按正方形排列時: 式中n為換熱器的總管數。折流擋板安裝折流擋板的目的是為提高管外表面?zhèn)鳠嵯禂担瑸槿〉昧己玫男Ч?，擋板的形狀和間距必須適當。折流擋板不僅可防止流體短路、增加流體流速，還迫使流體按規(guī)定路徑多次錯流通過管束，使湍動程度大為增加。常用的折流擋板有圓缺形和圓盤形兩種，前者更為常用。切去的弓形高度約為外殼內徑的1040，一般取2025，過高或過低都不利于傳熱。兩相鄰擋板的距離(板間距)h為外殼內徑d的(0.21)倍。板間距過小，不便于制造和檢修，阻力也較大。板間距過大，

19、流體就難于垂直地流過管束，使對流傳熱系數下降。對圓缺形擋板而言，弓形缺口的大小對殼程流體的流動情況有重要影響。弓形缺口太大或太小都會產生死區(qū)，既不利于傳熱，又往往增加流體阻力。 擋板的間距對殼體的流動亦有重要的影響。間距太大，不能保證流體垂直流過管束，使管外表面?zhèn)鳠嵯禂迪陆担婚g距太小，不便于制造和檢修，阻力損失亦大。一般取擋板間距為殼體內徑的0.21.0倍。我國系列標準中采用的擋板間距為：浮頭式有100mm，150mm，200mm，250mm，300mm，350mm，450mm（或480mm），600mm八種。圖4 裝有圓形折流擋板的列管換熱器緩沖板緩沖擋板 為防止殼程流體進入換熱器時對管束的

20、沖擊，可在進料管口裝設緩沖擋板。其它主要附件 導流筒 殼程流體的進、出口和管板間必存在有一段流體不能流動的空間(死角)，為了提 高傳熱效果，常在管束外增設導流筒，使流體進、出殼程時必然經過這個空間。 放氣孔、排液孔 換熱器的殼體上常安有放氣孔和排液孔，以排除不凝性氣體和冷凝液等。 接管尺寸 換熱器中流體進、出口的接管直徑按下式計算，即: 式中vs-流體的體積流量，m3/s； u -接管中流體的流速，m/s。流速u的經驗值為:對液體：u=1.52 m/s；對蒸汽：u=2050 m/s；對氣體：u=(1520)p/；式中p為壓強，單位為atm ；為氣體密度，單位為kg/m3。（三）各參數的確定1、

21、根據以下原則：(1)不潔凈和易結垢的流體宜走管內，以便于清洗管子。(2)腐蝕性的流體宜走管內，以免殼體和管子同時受腐蝕，而且管子也便于清洗和檢修。(3)壓強高的流體宜走管內，以免殼體受壓。(4)飽和蒸氣宜走管間，以便于及時排除冷凝液，且蒸氣較潔凈，冷凝傳熱系數與流速關系不大。(5)被冷卻的流體宜走管間，可利用外殼向外的散熱作用，以增強冷卻效果。(6)需要提高流速以增大其對流傳熱系數的流體宜走管內，因管程流通面積常小于殼程，且可采用多管程以增大流速。(7)粘度大的液體或流量較小的流體，宜走管間，因流體在有折流擋板的殼程流動時，由于流速和流向的不斷改變，在低re(re100)下即可達到湍流，以提高

22、對流傳熱系數。我們選擇柴油走管程，原油走殼程。 2、 流體流速的選擇：增加流體在換熱器中的流速，將加大對流傳熱系數，減少污垢在管子表面上沉積的可能性，即降低了污垢熱阻，使總傳熱系數增大，從而可減小換熱器的傳熱面積。但是流速增加，又使流體阻力增大，動力消耗就增多。所以適宜的流速要通過經濟衡算才能定出。此外，在選擇流速時，還需考慮結構上的要求。對于油類流體，由附錄表1查得其管內流速一般在0.5m/s-1.8m/s之間（低黏度一般比高黏度的流速大些），殼程流速0.3m/s-1.0m/s之間。3、 管子的規(guī)格和排列方法：選擇管徑時，應盡可能使流速高些，但一般不應超過前面介紹的流速范圍。易結垢、粘度較大

23、的液體宜采用較大的管徑。目前我國的系列標準中最常采用的管徑為252.5mm及192mm兩種規(guī)格。易結垢、粘度較大的液體宜采用較大的管徑。按選定的管徑和流速可以確定管數，再根據所需傳熱面積就可以求得管長。但管長l和殼徑d應相適應，一般取l/d為46。此外還要根據出廠管長合理截取，我國一般出廠的標準無縫鋼管長度為6m或9m,則合理的換熱器管長應為1.5、2、3、4.5、6或9m。管子在管板上的排列方法有等邊三角形、正方形直列和正方形錯列等，等邊三角形排列的優(yōu)點是排列緊湊，在一定殼徑內可排列較多的管子且傳熱效果好，但是管外清洗較困難。正方形排列的優(yōu)點是管外清洗方便，適用于殼程流體易產生污垢的情況，但

24、其傳熱效果較正三角排列時為低。正方形錯列排列則介于上述兩者之間1。管子在管板上排列的間距主要與傳熱管和管板的連接方式有關。通常，脹管法取t=(1.31.5)d0，對于直徑較小傳熱管，相鄰兩管外壁間距不應小于6mm14、管子在管板上的排列方法有等邊三角形、正方形直列和正方形錯列等，等邊三角形排列的優(yōu)點有:管板的強度高；流體走短路的機會少，且管外流體擾動較大，因而對流傳熱系數較高；相同的殼徑內可排列更多的管子。正方形直列排列的優(yōu)點是便于清洗列管的外壁，適用于殼程流體易產生污垢的場合；但其對流傳熱系數較正三角排列時為低。正方形錯列排列則介于上述兩者之間，即對流傳熱系數(較直列排列的)可以適當地提高。

25、在這里選擇正方形錯列排列。 5、管子在管板上排列的間距(指相鄰兩根管子的中心距)，隨管子與管板的連接方法不同而異。通常，脹管法取t=(1.31.5)d，且相鄰兩管外壁間距不應小于6mm，即t(d+6)。焊接法取t=1.25d。6、 管程和殼程數的確定 當流體的流量較小或傳熱面積較大而需管數很多時，有時會使管內流速較低，因而對流傳熱系數較小。為了提高管內流速，可采用多管程。但是程數過多，導致管程流體阻力加大，增加動力費用；同時多程會使平均溫度差下降；此外多程隔板使管板上可利用的面積減少，設計時應考慮這些問題。列管式換熱器的系列標準中管程數有1、2、4、6、8、10、12程等。采用多程時，通常應使

26、每程的管子數大致相等。殼程數一般為1、2、3程。 7、 折流擋板：安裝折流擋板的目的，是為了加大殼程流體的速度，使湍動程度加劇，以提高殼程對流傳熱系數。最常用的為圓缺形擋板，切去的弓形高度約為外殼內徑的1040，一般取2025，過高或過低都不利于傳熱。兩相鄰擋板的距離(板間距)b為外殼內徑d的(0.21)倍。系列標準中采用的b值為:固定管板式的有150、300和600mm三種，板間距過小，不便于制造和檢修，阻力也較大。板間距過大，流體就難于垂直地流過管束，使對流傳熱系數下降。換熱器殼體的內徑應等于或稍大于(對浮頭式換熱器而言)管板的直徑。初步設計時，可先分別選定兩流體的流速，然后計算所需的管程

27、和殼程的流通截面積，于系列標準中查出外殼的直徑。（四）材料選用列管換熱器的材料應根據操作壓強、溫度及流體的腐蝕性等來選用。在高溫下一般材料的機械性能及耐腐蝕性能要下降。同時具有耐熱性、高強度及耐腐蝕性的材料是很少的。目前常用的金屬材料有碳鋼、不銹鋼、低合金鋼、銅和鋁等；非金屬材料有石墨、聚四氟乙烯和玻璃等。不銹鋼和有色金屬雖然抗腐蝕性能好，但價格高且較稀缺，應盡量少用。原油和柴油在常溫常壓和操作條件下腐蝕性均很小，因此此次選用的材料為碳鋼就可滿足工藝要求。四 工藝流程草圖及說明由于原油的容易結垢，且為了減少熱損失和充分利用柴油的熱量，以及清洗方便，流程采用柴油走管程，原油走殼程。原油由換熱器的

28、底部入口進入換熱器，流過換熱器得到加熱后由換熱器頂部的出口流出，流出的熱原油直接進入下一道工序了。柴油是加熱物質，從換熱器的另外一端底部的加熱物質入口進入，與原油成對流形式，加熱完原油后由換熱器頂部的出口流出，然后循環(huán)利用。五 工藝計算及主要設備設計（一）換熱器選型 且或 兩流體溫度變化情況：熱流體（柴油）進口溫度175，出口溫度40；冷流體（原油）進口溫度25，出口溫度146.8。該換熱器用柴油預熱原油，原油容易結垢，且換熱器的管壁溫度和殼體壁溫度之差較大，因此初步確定選用浮頭式換熱器。（二）物性數據確定根據定性溫度，分別查取殼程和管程流體的有關物性數據。柴油和原油的有關物性數據如下：表一

29、柴油和原油的物性數據項目柴油原油密度/黏度/0.6410-33.010-3導熱系數0.1330.128定壓比熱容2.482.20（三）流程及流速的初步確定為減少熱損失和充分利用柴油的熱量，同時考慮到原油的粘度大，循環(huán)過程中易于結垢，為清洗方便，流程采用柴油走管程，原油走殼程。選用252.5mm的無縫碳鋼管，根據附錄表1（換熱器常用流速范圍）管內流速初步取u1=1.0m/s。（四）總傳熱系數計算1.熱流量 或2.平均傳熱溫差（五）傳熱面積的估算根據柴油和原油的性質，假設總傳熱系數，則取15%的面積裕度，所以估算的傳熱面積為（六）工藝結構尺寸1.管徑和管內流速的最終確定由于兩流體間的溫差比較大，同

30、時為了便于清潔殼程污垢，以采用浮頭式列管換熱器為宜。柴油溫度高，走管程可以減少熱損失，且原油的黏度較大，當裝有折流板時，走殼程可以在較低的re下即能達到湍流，有利于提高殼程一側的給熱系數。傳熱管選用252.5無縫鋼管，柴油的黏度小于，為低黏度油，管內的流速范圍為0.81.8，最終取管內流速u1=1.0m/s。2管程數和傳熱管數按單程管計算，所需的傳熱管長度為顯然，傳熱管長度過長，宜采用多管程結構?，F取傳熱管長，則該換熱器管程程數為 傳熱管總根數3 平均傳熱溫差校正及殼程數平均傳熱溫差校正系數 按單殼程,26管程結構,溫差校正系數按化工單元過程及設備課程設計 圖1查得溫度校正系數，所以不能用單殼

31、程。在坐標紙上作-t和-t線，然后從冷流體出口溫度t2開始作水平線與-t相交，在交點處向下作垂直線與-t相交，重復以上步驟，直到垂線與-t交點的溫度低于冷流體的進口溫度，最后得到的水平線數就是所需的殼程數。經畫圖得到六條水平線。所以最終選用六殼程的換熱器。按六殼程，12管程結構，溫差校正系數應查附錄圖對數平均溫差校正系數，可得 ，符合的要求。所以平均傳熱溫差為4傳熱管排列和分程方法采用正方形錯列排列，取管心距 ，則隔板中心到離其最近一排管中心距離按計算得各程相鄰管的管心距由表3可查得為44mm5 .殼體內徑采用多管程，管尺寸為252.5結構,殼體內徑可按如下表二取值表二 浮頭式換熱器主要參數項

32、目數據項目數據殼徑d(dn/mm)管數n/根中心排管數/根管程流通面積si殼程8003163=948140.0165m26管尺寸(mm)管長l/m管排列方式管心距/mm252.56正方形轉45度t=32mm則殼體內徑為d=800mm=14過小，故橫過管束中心線的管數按下式計算6 .折流板數計算采用弓形折流板，取弓形折流板圓缺高度為殼體內徑的25%，則切去的圓缺高度為取折流板間距 ，則可取b為200折流板數折流板圓缺面水平裝配。7 .接管管程流體進口接管：取接管內循環(huán)流速，則接管內徑為取標準管徑為150mm。殼程流體進出口接管：取接管內流速為，則接管內徑為取標準管徑為200mm。8.其他附件拉桿

33、數量與直徑按表4和表5選取,本換熱器傳熱管外徑為25mm，其拉桿直徑為16mm，共有8根拉桿。具體見附錄表2。(七)換熱器核算1.熱量核算(1)管程對流傳熱系數管程流體流速及其雷諾數分別為普蘭特準數所以(2)殼程對流傳熱系數對圓缺形折流板，可采用克恩公式當量直徑，由正方形排列得殼程流通截面積可以按 計算得殼程流體流速及雷諾數分別為普蘭特準數粘度校正(3) 傳熱系數k管內外側的污垢熱阻可以取管壁的熱阻可以按計算得到，可以通過表5查得50= (4)傳熱面積a該傳熱器的實際傳熱面積ap，該換熱器的面積裕度為 傳熱面積裕度夠大，該換熱器能夠完成生產任務2. 換熱器內流體的流動阻力計算（1） 管程流動阻

34、力計算， ， ，則傳熱管相對粗糙度為，由圖1摩擦系數與雷諾數及相關粗糙度的關系查得，流速, ，對于的管子，ft=1.4所以（2）殼程流體阻力計算 流體流經管束的阻力摩擦系數 ， 流體流過折流板缺口的阻力 ， 總阻力 殼程流動阻力適合。（八）壁溫核算因管壁很薄，且管壁熱阻很小。由于傳熱管內側污垢熱阻較大，會使傳熱管壁溫升高，降低了殼體和傳熱管壁溫之差。但在操作早期，污垢熱阻較小，殼體和傳熱管間壁溫差可能較大。計算中，應按最不利的操作條件考慮。因此，取兩側污垢熱阻為零計算傳熱管壁溫。于是按式 計算式中，原油的平均溫度tm和柴油的平均溫度tm分別按化工單元過程及設備課程設計，公式3-44、3-45計

35、算傳熱管平均壁溫殼體壁溫，可近似取為殼程流體的平均溫度，即t=72.8 ,殼體壁溫和傳熱管壁溫之差為該溫差不大，故不需要設溫度補償裝置。（九） 殼體壁厚查閱化工設備機械基礎,采用16mnr鋼板，其中鋼密度7850kgm3，取po1.5mpa， di800mm，對殼體與管板采用雙面焊，100%無損探傷，焊接接頭系數。查閱化工設備機械基礎，碳素鋼、普通低合金鋼板許用應力，得： 查閱化工設備機械基礎,得鋼板厚度負偏差，取c10.2mm， 按20年考慮，假設腐蝕速度大于0.05mm/a,c22mm。 我們在設計中選擇壁厚為10mm。（十）水壓校核查得16mnr 的屈服極限，,取2mpa 因為212mpa15300.21.50.5315表2 液體在列管換熱器中流速（在鋼管中）液體粘度最大流速 m/s150010005005001001005335110.60.751.11.51.82.4表3 換熱器常用流速范圍表4 常用管心距管外徑/mm管心距/mm各程相鄰管的管心/