重油冷卻器的設(shè)計(jì)

1、重油冷卻器的設(shè)計(jì)課程名稱：化工原理課程設(shè)計(jì)題目：重油冷卻器的設(shè)計(jì)系 部：專 業(yè)：學(xué) 生 姓 名：班 級(jí)：學(xué)號(hào)：指導(dǎo)教師姓名：設(shè)計(jì)完成時(shí)間：化工原理課程設(shè)計(jì)任務(wù)書一、設(shè)計(jì)題目：重油冷卻器的設(shè)計(jì)二、設(shè)計(jì)任務(wù)及操作條件1、處理能力： 1.8×104t/a重油2、設(shè)備型式：標(biāo)準(zhǔn)列管式換熱器3、操作條件（1）釜?dú)堄停褐赜?，入口溫?02，出口溫度40。（2）冷卻介質(zhì)：井水，入口溫度19，出口溫度30。（3）換熱器管程和殼程壓強(qiáng)降：不大于100kPa。（4）重油在平均溫度下的物性數(shù)據(jù)： =986kg/m3 =2.9×10-3Pa.s cp=1.99kJ/(kg·) =0.13

2、6W/(m·)（5）每年按330天計(jì)，每天24小時(shí)連續(xù)運(yùn)行。4、建廠地址：本溪地區(qū)三、設(shè)計(jì)計(jì)算內(nèi)容：1、傳熱面積、換熱管根數(shù)；2、確定管束的排列方式、程數(shù)、折流板的規(guī)格和數(shù)量等；3、殼體的內(nèi)徑；4、冷、熱流體進(jìn)、出口管徑；5、核算總傳熱系數(shù)；6、管殼程流體阻力校核。四、設(shè)計(jì)成果： 設(shè)計(jì)說明書一份。五、設(shè)計(jì)時(shí)間一周。六、設(shè)計(jì)進(jìn)程：指導(dǎo)教師布置實(shí)踐題目 0.5天設(shè)計(jì)方案確定 0.5天工藝計(jì)算 2.0天繪圖 0.5天編寫實(shí)踐說明書 1.0天答辯 0.5天目錄化工原理課程設(shè)計(jì)任務(wù)書I1 概述12 換熱器的工藝計(jì)算32.1基礎(chǔ)物性數(shù)據(jù)32.2換熱器面積的估算32.2.1 熱負(fù)荷計(jì)算32.2.2

3、 平均傳熱溫差及其校正32.2.3傳熱面積42.3換熱器工藝尺寸的計(jì)算42.3.1殼程流通截面積、流速及雷諾數(shù)的計(jì)算42.3.2折流板的選擇52.3.3接管53 換熱器核算63.1傳熱能力的核算63.1.1管程的對(duì)流傳熱系數(shù)63.1.2殼程的對(duì)流傳熱系數(shù)63.1.3污垢熱阻和管壁熱阻63.1.4總傳熱系數(shù)73.2傳熱面積核算73.3換熱器流體阻力計(jì)算73.3.1 管程流體阻力計(jì)算73.3.2 殼程流體阻力計(jì)算8設(shè)計(jì)結(jié)果匯總9設(shè)計(jì)評(píng)述10參考文獻(xiàn)11附錄121 概述在不同溫度的流體間傳遞熱能的裝置稱為熱交換器,簡(jiǎn)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

4、流體則溫度較低,吸收熱量。在化工、石油、動(dòng)力、制冷、食品等行業(yè)中廣泛使用各種換熱器,它們也是這些行業(yè)的通用設(shè)備,并占有十分重要的地位。 隨著換熱器在工業(yè)生產(chǎn)中的地位和作用不同，換熱器的類型也多種多樣，不同類型的換熱器也各有優(yōu)缺點(diǎn)，性能各異。列管式換熱器是最典型的管殼式換熱器，它在工業(yè)上的應(yīng)用有著悠久的歷史，而且至今仍在所有換熱器中占據(jù)主導(dǎo)地位。 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(shí)，在外殼的適當(dāng)位置上焊上一個(gè)補(bǔ)償圈，（或膨脹節(jié)）。當(dāng)殼體和管束熱膨脹不同時(shí)，補(bǔ)償圈發(fā)生緩慢的彈

5、性變形來補(bǔ)償因溫差應(yīng)力引起的熱膨脹。  1-折流擋板；2-管束；3-殼體；4-封頭；5-接管；6-管板 圖1-1固定管板式換熱器特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)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。 2、U形管式 U形管式換熱器每根管子均彎成U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。  圖1-2 U形管式換熱器特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，質(zhì)量輕，適用于高溫和高壓的場(chǎng)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。  3、浮頭式  換熱器兩端的管板

6、，一端不與殼體相連，該端稱浮頭。管子受熱時(shí)，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。  圖1-3 浮頭式換熱器特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)復(fù)雜、造價(jià)高，便于清洗和檢修，消除溫差應(yīng)力，應(yīng)用普遍。2 換熱器的工藝計(jì)算2.1基礎(chǔ)物性數(shù)據(jù)定性溫度：可取流體進(jìn)口溫度的平均值。殼程重油的定性溫度管程井水的定性溫度根據(jù)定性溫度，分別查取管程和殼程流體的有關(guān)物性數(shù)據(jù)。物性參數(shù)表流體t，kg/m3，mPa·s重油719862.9井水24.3994.30.890流體cp，kJ/（kg·） ，W/（m·）腐蝕性 重油1.990.136有井水4.1740.6182.2換熱器

7、面積的估算2.2.1 熱負(fù)荷計(jì)算重油的質(zhì)量流量：熱流量：2.2.2 平均傳熱溫差及其校正 查圖求得溫差修正系數(shù)， 所以2.2.3傳熱面積 初選w/(m.)，所以選用的換熱器的面積一般應(yīng)比計(jì)算值大10%15%， 故根據(jù)傳熱面積，查書后附錄十九可知：選用傳熱管（碳鋼）換熱管長(zhǎng)度L=3000mm管程的流通截面積為s=0.0198公稱直徑DN=450mm管程數(shù)為2管子數(shù)為中心管排數(shù)為管心距2.2.4 凈水用量 2.3換熱器工藝尺寸的計(jì)算2.3.1殼程流通截面積、流速及雷諾數(shù)的計(jì)算 殼程內(nèi)徑： 采用弓形折流板，取弓形折流板圓缺高度為殼體內(nèi)徑為25%，則切去圓缺高度為h=0.25×450=112

8、.5mm，可取h=110mm取折流擋板間距 ,可取 故流通截面積： 流速：當(dāng)量直徑：雷諾數(shù)： 由以上核算看出，初選的換熱器，管程、殼程的流速和雷諾數(shù)都是合適的。2.3.2折流板的選擇折流板數(shù): 2.3.3接管殼程流體進(jìn)出口接管：取接管內(nèi)重油流速為,則接管內(nèi)徑為： 取整后圓管內(nèi)徑可取為30mm。管程流體進(jìn)出口接管：取接管內(nèi)井水水流速u=1.5m/s，則接管內(nèi)徑為：取整后圓管內(nèi)徑也可取為40mm。3 換熱器核算3.1傳熱能力的核算3.1.1管程的對(duì)流傳熱系數(shù)設(shè)管內(nèi)流速雷諾數(shù)： 普朗特?cái)?shù)：W/(·)3.1.2殼程的對(duì)流傳熱系數(shù)對(duì)弓形折流板,可采用克恩公式 雷諾數(shù)普朗特?cái)?shù) 因殼程流體被冷卻，

9、故取粘度校正W/(·)3.1.3污垢熱阻和管壁熱阻3.1.4總傳熱系數(shù)=234 w/(m.)3.2傳熱面積核算傳熱面積： 該換熱器的實(shí)際傳熱面積：該換熱器的面積裕度:傳熱面積裕度合適,該換熱器能夠完成生產(chǎn)任務(wù)3.3換熱器流體阻力計(jì)算3.3.1 管程流體阻力計(jì)算 , , ， 所以管程總壓降： 管程流動(dòng)阻力在允許范圍之內(nèi)。3.3.2 殼程流體阻力計(jì)算其中 流體流經(jīng)管束的阻力：其中 流體流過折流板缺口的阻力：總阻力： 殼程流動(dòng)阻力也比較適宜。設(shè)計(jì)結(jié)果匯總名稱管程殼程換熱器型式固定管板式使用材料碳鋼碳鋼管子規(guī)格.5管數(shù)，根126管長(zhǎng)，mm3000管間距，mm32中心排管數(shù)12管子排列方式正三

10、角形折流擋板型式弓形折流擋板間距，mm150折流擋板切口高度25%殼體內(nèi)徑，mm450程數(shù)21流通面積，m20.01980.0315傳熱面積，m224.24物料名稱井水重油操作壓力，MPa0.000990.000022操作溫度，（進(jìn)/出）30/19102/40流量，kg/h6098.362272流速，m/s0.0860.023熱負(fù)荷，kw1038.8流體流動(dòng)形式逆流對(duì)流傳熱系數(shù)，w/m2·k2455.5585.5總傳熱系數(shù)，w/m2·k234裕度22.4%壓力降，Pa994.6321.95設(shè)計(jì)評(píng)述經(jīng)過了一個(gè)星期的學(xué)習(xí)和工作，我終于完成了本次化工原理課程設(shè)計(jì)重油冷卻器的設(shè)計(jì)，

11、每走一步對(duì)我來說都是新的嘗試與挑戰(zhàn)，這也是我在大學(xué)期間獨(dú)立完成的最大的項(xiàng)目。在這段時(shí)間里，我學(xué)到了很多知識(shí)也有很多感受，從對(duì)課程設(shè)計(jì)一無所知，對(duì)CAD制圖等相關(guān)技術(shù)不是很了解的狀態(tài)，我開始了獨(dú)立的學(xué)習(xí)和試驗(yàn)，查看相關(guān)的資料和書籍，讓自己頭腦中模糊的概念逐漸清晰，使自己非常稚嫩設(shè)計(jì)一步步完善起來，每一次改進(jìn)都是我學(xué)習(xí)的收獲，每一次試驗(yàn)的成功都會(huì)讓我興奮好一段時(shí)間。通過這次課程設(shè)計(jì)使我充分理解了實(shí)踐的重要性，尤其要把理論和實(shí)踐結(jié)合起來，我們利用課本上學(xué)到的知識(shí)去解決實(shí)際問題，設(shè)計(jì)時(shí)要有一個(gè)明確的思路，要考慮多種因素包括環(huán)境條件和介質(zhì)的性質(zhì)等再選擇合適的設(shè)計(jì)參數(shù)。在做計(jì)算這一部分的時(shí)候，由于一開始思

12、路和素質(zhì)的錯(cuò)誤，導(dǎo)致所有的努力付諸東流。但是從中發(fā)現(xiàn)了錯(cuò)誤，總結(jié)了經(jīng)驗(yàn)是值得興慰的，為以后的成功奠定了基礎(chǔ)。本次課程設(shè)計(jì)的訓(xùn)練讓我對(duì)自己的專業(yè)有了更加深刻的認(rèn)識(shí)，這對(duì)我們的繼續(xù)學(xué)習(xí)是一個(gè)考驗(yàn)，雖然我的課程設(shè)計(jì)不是很成熟，還有很多不足之處，但通過課程設(shè)計(jì)，使我樹立正確的設(shè)計(jì)思想，培養(yǎng)了實(shí)事求是、嚴(yán)肅認(rèn)真的工作態(tài)度。參考文獻(xiàn)1 袁慶龍，候文義Ni-P合金鍍層組織形貌及顯微硬度研究太原理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2001，32(1)：51-53.（連續(xù)出版物：序號(hào) 主要責(zé)任者文獻(xiàn)題名J刊名，出版年份，卷號(hào)(期號(hào))：起止頁(yè)碼）2 劉國(guó)鈞，王連成圖書館史研究北京：高等教育出版社，1979：15-18，31（

13、專著：序號(hào) 主要責(zé)任者文獻(xiàn)題名出版地：出版者，出版年：起止頁(yè)碼）3 孫品一高校學(xué)報(bào)編輯工作現(xiàn)代化特征中國(guó)高等學(xué)校自然科學(xué)學(xué)報(bào)研究會(huì)科技編輯學(xué)論文集(2)北京：北京師范大學(xué)出版社，1998：10-22（論文集：序號(hào) 主要責(zé)任者文獻(xiàn)題名主編論文集名出版地：出版者，出版年：起止頁(yè)碼）4 張和生地質(zhì)力學(xué)系統(tǒng)理論太原：太原理工大學(xué)，1998(學(xué)位論文:序號(hào) 主要責(zé)任文獻(xiàn)題名保存地：保存單位，年份)5 馮西橋核反應(yīng)堆壓力容器的LBB分析.北京：清華大學(xué)核能技術(shù)設(shè)計(jì)研究院，1997(報(bào)告:序號(hào)  主要責(zé)任文獻(xiàn)題名報(bào)告地：報(bào)告會(huì)主辦單位，年份)6 姜錫洲一種溫?zé)嵬夥笏幹苽浞桨钢袊?guó)專利：881056078，1983-08-12(專利文獻(xiàn):序號(hào)專利所有者專利題名P專利國(guó)別：專利號(hào)，發(fā)布日期)7 GB/T 161591996，漢語(yǔ)拼音正詞法基本規(guī)則S北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，1996(國(guó)際、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn):序號(hào)標(biāo)準(zhǔn)代號(hào)，標(biāo)準(zhǔn)名稱S出版地：