化工原理課程設計-煤油冷卻器的設計

1、<p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　設計任務3</b></p><p><b>　　換熱器簡介3</b></p><p><b>　　確定設計方案4</b></p><p>　　選擇換熱管的類型4</p&g

2、t;<p>　　流動空間及流速的確定4</p><p>　　工藝計算及主體設備設計4</p><p>　?。ㄒ唬?、定性溫度5</p><p>　　（二）、計算熱負荷:5</p><p>　　（三）、估算傳熱面積A估:6</p><p>　?。ㄋ模⒃囘x型號:6</p><p

3、>　?。ㄎ澹⑿：丝倐鳠嵯禂?shù):6</p><p><b>　　設計結(jié)果概要8</b></p><p><b>　　綜述：9</b></p><p><b>　　附圖9</b></p><p><b>　　設計任務</b></p>

4、<p>　　設計一臺煤油冷卻器，完成下列工藝要求：</p><p>　　處理能力： 6×104噸/年</p><p>　　煤油：入口溫度120 ℃ ，出口溫度40 ℃</p><p>　　冷卻介質(zhì)：循環(huán)水，入口溫度30℃ ，出口溫度40℃</p><p>　　每年按330天計，每天24小時連續(xù)運行 </p>

5、<p><b>　　換熱器簡介</b></p><p>　　換熱器是化工、石油、食品及其他許多工業(yè)部門的通用設備，在生產(chǎn)中占有重要地位。由于生產(chǎn)規(guī)模、物料的性質(zhì)、傳熱的要求等各不相同，故換熱器的類型也是多種多樣。</p><p>　　工業(yè)上最常見的換熱器是間壁式換熱器。根據(jù)結(jié)構(gòu)特點，間壁式換熱器可以分為管殼式換熱器和緊湊式換熱器。</p>&

6、lt;p>　　管殼式換熱器包括了廣泛使用的列管式換熱器以及夾套式、套管式、蛇管式等類型的換熱器。其中，列管式換熱器被作為一種傳統(tǒng)的標準換熱設備，在許多工業(yè)部門被大量采用。列管式換熱器的特點是結(jié)構(gòu)牢固，能承受高溫高壓，換熱表面清洗方便，制造工藝成熟，選材范圍廣泛，適應性強及處理能力大等。這使得它在各種換熱設備的競相發(fā)展中得以繼續(xù)存在下來。</p><p>　　使用最為廣泛的列管式換熱器把管子按一定方式固定在管

7、板上，而管板則安裝在殼體內(nèi)。因此，這種換熱器也稱為管殼式換熱器。常見的列管換熱器主要有固定管板式、帶膨脹節(jié)的固定管板式、浮頭式和U形管式等幾種類型。</p><p>　　列管式換熱器又稱管殼式換熱器，在化工生產(chǎn)中被廣泛使用。它的結(jié)構(gòu)簡單、堅固、制造較容易，處理能力大，適應性能，操作彈性較大，尤其在高壓、高溫和大型裝置中使用更為普遍。</p><p>　　換熱器選擇原則：通常需要在了解各種換

8、熱器的結(jié)構(gòu)、特點與用途的基礎上，根據(jù)生產(chǎn)工藝要求，通過計算，選用適當?shù)膿Q熱器。</p><p>　　完善的換熱器在選型設計時應滿足以下各項基本要求：</p><p>　?。?）合理地實現(xiàn)規(guī)定的工藝條件</p><p><b>　　（2）安全可靠</b></p><p>　?。?）有利于安裝、操作與維修</p>

9、<p><b>　?。?）經(jīng)濟合理</b></p><p><b>　　確定設計方案</b></p><p><b>　　選擇換熱管的類型</b></p><p>　　兩流體溫度的變化情況：熱流體進口溫度120℃ 出口溫度40℃；冷流體進口溫度30℃，出口溫度為40℃，該換熱器用循環(huán)冷卻

10、水冷卻，冬季操作時，其進口溫度會降低，考慮到這一因素，估計該換熱器的管壁溫度和殼體溫度之差較大，因此初步確定選用列管式換熱器。</p><p>　　流動空間及流速的確定</p><p>　　由于循環(huán)冷卻水較易結(jié)垢，若其流速太低，將會加快污垢增長速度，使換熱器的熱流量下降，所以從總體考慮，應使循環(huán)水走管程，煤油走殼程。</p><p>　　選用Φ25mm×2

11、.5mm的碳鋼管，管內(nèi)循環(huán)水流速取1m/s。</p><p>　　工藝計算及主體設備設計</p><p><b>　　組分物性參數(shù)</b></p><p><b>　?。ㄒ唬⒍ㄐ詼囟?lt;/b></p><p><b>　　，</b></p><p>　　

12、按單管程,多殼程計算,有:。</p><p>　　查上圖得溫度較正系數(shù)，故:</p><p>　?。ǘ?、計算熱負荷: </p><p><b>　　由此可得： </b></p><p>　?。ㄈ?、估算傳熱面積A估: </p><p>　　據(jù)書表4－7數(shù)據(jù)初選傳熱系數(shù) ，則傳熱面積<

13、/p><p>　?。ㄋ模?、試選型號: </p><p>　　為避免冷卻水結(jié)垢，需要提高冷卻水的流速，故應讓水走管程，煤油走殼程。</p><p>　　取管內(nèi)水的流速，傳熱管為的碳鋼制管，其內(nèi)徑d1=0.02m，d2=0.025m。</p><p>　　估算單程管子根數(shù)為：。根據(jù)傳熱面積A估估算管子長度。</p><p>　

14、　若用4管程，則每根管程長選用L=6m。，根據(jù)以上數(shù)據(jù)初選浮頭式列管換熱器型號為:AES-500-1.6-53.7-6/25-4 I 。</p><p>　　其中管總數(shù)116根，每管程的管數(shù)為n=116/4=29根 ;管中心距t≥1.25d2≈32mm，故取t=32mm ；正方形錯列，殼體內(nèi)徑為DN＝500mm，取折流擋板間距h=250mm，傳熱面積A選＝53.7m2。</p><p>　

15、?。ㄎ澹⑿：丝倐鳠嵯禂?shù):</p><p><b>　　管程對流傳熱系數(shù)</b></p><p><b>　　管內(nèi)冷卻水流速:</b></p><p><b>　　殼程對流傳熱系數(shù):</b></p><p><b>　　殼程最大流通面積:</b></

16、p><p><b>　　煤油流量:</b></p><p><b>　　正方形排列的當量直</b></p><p><b>　　雷諾數(shù)：</b></p><p><b>　　普朗特數(shù)：</b></p><p>　　由此可得傳熱系數(shù)為：&

17、lt;/p><p><b>　　總傳熱系數(shù)：</b></p><p>　　取污垢熱阻。碳鋼的執(zhí)導率，則：</p><p><b>　　傳熱面積：</b></p><p>　　，與原估計值基本相符。</p><p>　　，即傳熱面積有19.9%的裕量。</p><

18、;p>　　計算表明所先換熱器規(guī)格可用。</p><p><b>　　設計結(jié)果概要</b></p><p>　　此次根據(jù)設計任務的要求選用的是AES－500－1.6－53.7－6/25－4 I較高級冷拔換熱管，其具體參數(shù)見下表：</p><p><b>　　設計結(jié)果一覽表：</b></p><p&g

19、t;　　由上表數(shù)據(jù)可知，本設計中選用的AES－500－1.6－53.7－6/25－4 I換熱器可達到工藝標準要求。</p><p><b>　　綜述：</b></p><p>　　在工程應用中,qv由生產(chǎn)任務決定,u由經(jīng)濟權(quán)衡決定。對本次課設任務而言，要想增大傳熱系數(shù)，在具體操作時，可通過減少金屬壁、污垢及金屬側(cè)流體等熱阻中較大者的熱阻來。當金屬壁很薄，其熱導率較大，

20、且壁面無污垢時，則減小兩側(cè)流體的對流熱阻就成為強化傳熱的主要方面。若兩側(cè)液體的對流傳熱系數(shù)α相差較大時，增大小者對提高K值、增強傳熱最有效。本次設計任務可通過適當增大冷卻水的流速，或者在管內(nèi)插入旋流元件或者增大傳熱面的表面積來強化傳熱效果。</p><p>　　課程設計不僅僅考察我們對換熱器傳熱過程基本計算的掌握情況，同時要求我們對整個傳熱流程有一個系統(tǒng)性的認識，是對我們課堂知識的一個擴展和深化，將傳熱的原理，換

21、熱器的工作原理和具體情境中的工藝條件的影響，以及生產(chǎn)成本等諸多信息進行整合進行設計對我而言是一次綜合性的鍛煉。</p><p>　　在本次課設進行的過程中，我發(fā)現(xiàn)了自身存在的諸多問題，如對知識的理解不夠細膩，考慮問題不夠全面，平常對一些“不重要”內(nèi)容的不求甚解等，它們的出現(xiàn)再一次提醒我要誠懇的對待生活！</p><p><b>　　附圖</b></p>