化工課程設(shè)計(jì)--- 列管式換熱器設(shè)計(jì)

1、<p>　　化 工 原 理 課 程 設(shè) 計(jì)</p><p>　　課程設(shè)計(jì)題目： 列管式換熱器設(shè)計(jì) </p><p>　　學(xué) 院 名 稱： 化學(xué)工程學(xué)院 </p>

2、;<p>　　專 業(yè)： 化學(xué)工程與工藝 </p><p>　　班 級(jí)： </p><p><b>　　設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū) </b></p><p>　　設(shè)計(jì)題目：列管式換熱

3、器設(shè)計(jì)</p><p>　　操作條件及設(shè)計(jì)任務(wù)：</p><p><b>　　1、操作條件</b></p><p>　　柴油處理能力：學(xué)號(hào)1-18號(hào)（進(jìn)料量）10000噸+學(xué)號(hào)*1000噸／年</p><p>　　學(xué)號(hào)19-37號(hào)（進(jìn)料量）10000噸+學(xué)號(hào)*500噸／年</p><p>　　(注

4、：本處學(xué)號(hào)為兩位數(shù)字的序號(hào))</p><p>　　操作時(shí)間：        8000                小時(shí)／年</p><p>　　進(jìn)出口溫度：學(xué)號(hào)1-18號(hào)

5、：原油；入口溫度70℃，出口溫度110℃； </p><p>　　柴油：入口溫度175℃，出口溫度130℃</p><p>　　學(xué)號(hào)19-37號(hào)：原油；入口溫度65℃，出口溫度100℃；</p><p>　　柴油：入口溫度170℃，出口溫度130 </p><p>　　兩側(cè)壓力降都不應(yīng)超過(guò)0.3at</p><p>&

6、lt;b>　　廠址：寧波地區(qū)。</b></p><p><b>　　2、設(shè)計(jì)任務(wù)：</b></p><p>　?。?）選擇適宜的列管式換熱器：流程的選擇、流速的選擇、流體阻力的計(jì)算。</p><p>　?。?）工藝計(jì)算：有效平均溫度差、傳熱系數(shù)K、傳熱面積A。</p><p>　?。?）管子及其管板的連

7、接</p><p>　?。?）管數(shù)、管程數(shù)和管子的排列；</p><p>　?。?）殼體直徑及殼體厚度的計(jì)算；</p><p>　?。?）折流板、支撐板的機(jī)構(gòu)；</p><p>　?。?）溫差應(yīng)力及其補(bǔ)償方法； </p><p>　?。?）在A3圖紙中繪制換熱器結(jié)構(gòu)圖、管板結(jié)構(gòu)圖、折流結(jié)構(gòu)圖</p>&l

8、t;p>　　設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)一份、A3圖紙一張； </p><p>　　柴油處理能力：20000噸/年</p><p>　　原油；入口溫度65℃，出口溫度100℃；</p><p>　　柴油：入口溫度170℃，出口溫度130℃ </p><p>　　兩側(cè)壓力降都不應(yīng)超過(guò)0.3at</p><p><b>　　

9、廠址：寧波地區(qū)。</b></p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　一、確定設(shè)計(jì)方案2</p><p>　　二、工藝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3</p><p>　　（一）估算傳熱面積3</p><p>　　1.換熱器的熱流量（忽略熱損失）3</p>&l

10、t;p>　　3.平均傳熱溫差3</p><p><b>　　4.估K值3</b></p><p>　　5.由K值估算傳熱面積3</p><p>　　（二）工藝結(jié)構(gòu)尺寸3</p><p>　　1.管徑、管長(zhǎng)、管數(shù)3</p><p>　　2.管子的排列方法4</p>

11、<p><b>　　4.折流板4</b></p><p>　　5.計(jì)算殼程流通面積及流速4</p><p>　　6.計(jì)算實(shí)際傳熱面積4</p><p>　　7.傳熱溫差報(bào)正系數(shù)的確定4</p><p>　　8.管程與殼程傳熱系數(shù)的確定5</p><p>　　9.

12、傳熱系數(shù)的確定6</p><p>　　10.傳熱面積6</p><p><b>　　11.附件7</b></p><p>　　12.換熱器流體流動(dòng)阻力7</p><p>　　13.溫差應(yīng)力及其補(bǔ)償方法7</p><p>　　14.設(shè)備詳圖（詳細(xì)參照CAD圖）7</p&g

13、t;<p>　　三、結(jié)果概要10</p><p><b>　　四、總結(jié)11</b></p><p>　　五、參考文獻(xiàn)12</p><p><b>　　確定設(shè)計(jì)方案</b></p><p><b>　　1、選擇換熱器類型</b></p>&

14、lt;p>　　倆流體溫度變化情況：</p><p>　　柴油進(jìn)口溫度170℃，出口溫度130℃。原油進(jìn)口溫度65℃，出口溫度100℃ </p><p>　　從兩流體的溫度來(lái)看，估計(jì)換熱器的管壁溫度和殼體壁溫之差不會(huì)很大，因此初步確定選用浮頭式式換熱器。</p><p>　　圖1 浮頭式列管換熱器</p><p>　　1—管程隔板；2—?dú)?/p>

15、程隔板；3—浮頭</p><p><b>　　2、流程安排</b></p><p>　　該任務(wù)的熱流體為柴油，冷流體為原油，由于原油的黏度大，因此使原油走殼程，柴油走管程。</p><p><b>　　物性：</b></p><p><b>　　工藝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</b></p

16、><p><b>　　估算傳熱面積</b></p><p>　　1.換熱器的熱流量（忽略熱損失）</p><p>　　2.冷卻劑原油用量（忽略熱損失）</p><p><b>　　3.平均傳熱溫差</b></p><p><b>　　4.估K值</b><

17、;/p><p>　　5.由K值估算傳熱面積</p><p><b>　　=</b></p><p><b>　　工藝結(jié)構(gòu)尺寸</b></p><p><b>　　管徑、管長(zhǎng)、管數(shù)</b></p><p>　　管徑選擇 選用傳熱管（碳鋼）</p>

18、<p>　　估算管內(nèi)流速 取管內(nèi)流速</p><p><b>　　計(jì)算管數(shù) </b></p><p><b>　　計(jì)算管長(zhǎng) </b></p><p>　　確定管程 按單管程設(shè)計(jì)，傳熱管稍長(zhǎng)，宜采用多管程結(jié)構(gòu)?，F(xiàn)取傳熱管長(zhǎng)=2.0m，則該傳喚器管程數(shù)為：，則傳熱管總根數(shù)N=10×4=40（根）

19、</p><p><b>　　管子的排列方法</b></p><p>　　采用組合排列法，即每程內(nèi)按正方形排列，隔板兩側(cè)采用矩形排列，管子和管板采用焊接結(jié)構(gòu)</p><p><b>　　計(jì)算管心距 </b></p><p>　　隔板中心到離其最近一排管中心距離</p><p&g

20、t;　　S=t/2+6=24/2+6=18mm</p><p>　　各程相鄰管心距為36mm</p><p>　　各程各有傳熱管10根</p><p><b>　　殼體內(nèi)徑的計(jì)算 </b></p><p>　　采用多管程結(jié)構(gòu)，取管板利用率η=0.7</p><p><b>　　計(jì)算

21、</b></p><p>　　圓整 取管平均厚度δ=8mm</p><p><b>　　折流板</b></p><p><b>　　圓缺高度的計(jì)算 </b></p><p><b>　　折流板間距 </b></p><p><

22、b>　　折流板數(shù)量 塊</b></p><p>　　計(jì)算殼程流通面積及流速</p><p><b>　　計(jì)算流通面積 </b></p><p><b>　　根</b></p><p>　　計(jì)算殼程流體流速 </p><p><b>　　計(jì)算實(shí)

23、際傳熱面積</b></p><p>　　傳熱溫差報(bào)正系數(shù)的確定</p><p><b>　　查表：</b></p><p>　　管程與殼程傳熱系數(shù)的確定</p><p>　　殼程表面?zhèn)鳠嵯禂?shù) </p><p>　　當(dāng)量直徑，由正方形排列得：</p><p>&

24、lt;b>　　殼程流通截面積：</b></p><p><b>　　殼程流體流速：</b></p><p><b>　　雷諾數(shù)：</b></p><p><b>　　普蘭特準(zhǔn)數(shù)：</b></p><p><b>　　粘度校正</b><

25、;/p><p><b>　　管程表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)</b></p><p><b>　　管程流體流速：</b></p><p><b>　　雷諾數(shù)：</b></p><p><b>　　普蘭特準(zhǔn)數(shù)：</b></p><p><b>

26、　　傳熱系數(shù)的確定</b></p><p><b>　　的查取</b></p><p>　　管外側(cè)污垢熱阻 =1.7197</p><p><b>　　管內(nèi)側(cè)污垢熱阻 </b></p><p>　　管壁熱阻 碳鋼在該條件下的熱導(dǎo)率為45，</p><p>&

27、lt;b>　　則</b></p><p><b>　　的計(jì)算</b></p><p><b>　　的確定</b></p><p><b>　　傳熱面積</b></p><p><b>　　附件</b></p><p&g

28、t;<b>　　拉桿數(shù)量</b></p><p>　　本換熱器殼體內(nèi)徑為184mm，故其拉桿直徑為，拉桿數(shù)量不得少于3個(gè)。</p><p>　　殼程流體接管直徑：取接管內(nèi)液體流速為，</p><p><b>　　則接管內(nèi)徑為</b></p><p>　　管程流體接管直徑：取接管內(nèi)液體流速為，<

29、/p><p><b>　　則接管內(nèi)徑為</b></p><p><b>　　換熱器流體流動(dòng)阻力</b></p><p><b>　　管程流體阻力</b></p><p>　　由，傳熱管對(duì)粗糙度，查莫狄圖得 </p><p><b>　　每程直管壓降

30、 </b></p><p><b>　　每程回彎壓降 </b></p><p><b>　　總壓降</b></p><p><b>　　殼程流體阻力</b></p><p><b>　　管速壓降 </b></p><p&

31、gt;<b>　　折流板缺口壓降</b></p><p><b>　　總壓降</b></p><p>　　溫差應(yīng)力及其補(bǔ)償方法；</p><p>　　溫差應(yīng)力：僅由管壁與殼壁溫差引起的應(yīng)力。</p><p><b>　　產(chǎn)生原因</b></p><p>

32、　　1)結(jié)構(gòu)因素：即換熱器的管束與殼體是剛性連接;</p><p>　　2)溫差因素：即換熱器的管壁溫度與殼壁溫度差;</p><p>　　3)材質(zhì)因素：即換熱器的管束與殼體材料的線膨脹系數(shù)大小的影響.</p><p><b>　　產(chǎn)生后果： </b></p><p>　　1)管子的彎曲變形;</p>&l

33、t;p>　　2)造成管子與管板連接部分泄漏;</p><p>　　3)使管子從管板上拉脫.</p><p><b>　　溫差應(yīng)力補(bǔ)償方法</b></p><p>　　設(shè)計(jì)要求中的設(shè)計(jì)壓力小于 2.5 MPa, 設(shè)計(jì)溫度范圍在-20 ℃-200 ℃，所以可以采用U形膨脹節(jié)</p><p>　　設(shè)備圖樣(詳細(xì)參照CAD

34、圖)</p><p><b>　　結(jié)果概要</b></p><p>　　換熱器主要結(jié)構(gòu)尺寸和計(jì)算結(jié)果見(jiàn)下表：</p><p><b>　　總結(jié)</b></p><p><b>　　1、結(jié)果</b></p><p>　　估算管內(nèi)流速 ，在0.5~3范圍內(nèi)，

35、符合要求。</p><p>　　由計(jì)算得管長(zhǎng)，取單程管長(zhǎng)，符合要求。</p><p>　　換熱器的長(zhǎng)度與殼體直徑之比，在6~10之間，符合要求。</p><p>　　殼程流體流速 ，在0.2~1.5范圍內(nèi)，符合要求。</p><p>　　傳熱溫差校正系數(shù)，符合要求。</p><p>　　，在1.15~1.25范圍內(nèi)，符

36、合要求。</p><p>　　，在1.15~1.25范圍內(nèi)，符合要求。</p><p>　　管程流體阻力，符合要求。</p><p>　　殼程流體阻力，符合要求。</p><p><b>　　2、評(píng)述：</b></p><p>　　化工課程設(shè)計(jì)是培養(yǎng)我們綜合運(yùn)用所學(xué)的相關(guān)知識(shí),去發(fā)現(xiàn)、提出、分析和

37、解決實(shí)際問(wèn)題,鍛煉實(shí)踐能力的重要環(huán)節(jié)，是對(duì)我們實(shí)際工作能力的具體訓(xùn)練和考察過(guò)程。</p><p>　　經(jīng)過(guò)一周多的奮戰(zhàn)我的課程設(shè)計(jì)終于完成了。在沒(méi)有做課程設(shè)計(jì)以前我就一直期待著，覺(jué)得課程設(shè)計(jì)是對(duì)這幾年來(lái)所學(xué)知識(shí)的總結(jié)及應(yīng)用，也想對(duì)課程設(shè)計(jì)有更深的認(rèn)識(shí)，同時(shí)檢驗(yàn)一下自己所學(xué)的知識(shí)。課程設(shè)計(jì)不僅是對(duì)前面所學(xué)知識(shí)的一種檢驗(yàn)，而且也是對(duì)自己能力的一種提高。通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)使我明白了自己原來(lái)知識(shí)還比較欠缺，有很多方面是不可

38、能都優(yōu)化的，我們?cè)O(shè)計(jì)者能做的就是把它盡量朝著目標(biāo)最大化的優(yōu)化。在這次課程設(shè)計(jì)中，我發(fā)現(xiàn)資料的搜集，數(shù)據(jù)的查找都是很難的，因?yàn)橘Y源有限。學(xué)習(xí)是一個(gè)長(zhǎng)期積累的過(guò)程，在以后的工作、生活中都應(yīng)該不斷的學(xué)習(xí)，努力提高自己知識(shí)和綜合素質(zhì)。 </p><p>　　在這次課程設(shè)計(jì)中我認(rèn)識(shí)到合作的重要性。我查閱文獻(xiàn)資料的內(nèi)容，再進(jìn)行討論，遇到難的地方，就查找資料，詢問(wèn)老師或同學(xué)，在這個(gè)過(guò)程中遇到了很多困難。</p>

39、<p>　　以上課程設(shè)計(jì)內(nèi)容雖在經(jīng)過(guò)幾次的修改和核算，但是任然存在很多計(jì)算上的失誤和演算中的誤差。希望經(jīng)過(guò)這次的努力，下次可以做的更好。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　【1】《化工原理課程設(shè)計(jì)》 賈紹義 柴誠(chéng)敬 主編 天津大學(xué)出版社 </p><p>　　【2】《化工原理（上）》