逆流传热煤油冷却器计划书.docxVIP

PAGE PAGE # 逆流传热煤油冷却器计划书 设计题目： 根据条件设计合适的换热器(煤油冷却器的设计) 设计任务及操作条件： 煤油：入口温度150C，出口温度50C ;运行表压1bar。 冷却介质：凉水塔中处理过的补给水，入口温度 30C，出口温 度50 C；运行表压3bar。 流程和方案的说明和论证 1.传热过程易采用逆流传热方式，因为逆流平均推动力大于并流；选用单壳 程四管程固定式列管换热器； 2?流体空间的选择：由于煤油流量为 14T/h,且由于水的定性温度 t= 1/2(50+30)=40 C,煤油定性温 T=1/2(150+50) = 100C，煤油的定性 温度查得相应的物性值：煤油的粘度： 卩油=0.81 xi0-3Pa.S 密度： 3 卩油=818kg/m C 油=2.26kJ/(kg. C) 入油=0.135W/(m. C) 水的粘度：卩水=0.656 x 10-3Pa.S 密度：p 水=992.2kg/m3 。水=4.174kJ/ /kg. C) 入水二0.6333W/ /m. C) 高温流体一般走管程，因为高温会降低材料的许用应力，高温流体走管程可 节省保温层和减少壳体厚度；腐蚀性较强的流体应该走管程，可以节省耐腐 蚀材料；较脏和易结垢的流体走管程，以便于清洗和控制结垢，如必须走管 程，则可采用正方形排列，并采用可拆式换热器。且煤油为热物体，易放在 管壳。流体空间的选择还与粘度、压力降、流速、传热膜系数等因素有关 根据上述原则及水和煤油的物性参数，最终设计煤油走管壳，水走管程。 结构与结构参数的选择 a） 直径小的换热器不仅便宜，而且可以获得较好的传热膜系数与阻力系 数的比值。但管径愈小则换热器的压降愈大， 在满足允许压力的前提 下，一般推荐用外径为19m m,对于易结垢的流体，为方便清洗，采 用外径为25mm的管子 b） 管长 无相变的换热器时，管子较长则传热系数也增大，在相同的传 热面积的情况下，采用长管流动截面积小，流速大，管程数小，从而 减小了回弯次数，因而压降也较小；但是罐子过长会带来制造的麻烦， 因此一般选用4—6米，对于传热面积大的，若无相变的可用8—9米。 c） 管子的排列和管心距 三角形的有利于壳程流体达到湍流。正方形有 利于壳程的清洗。因此产生了转过一定角度的正方形排列和留有清洗 通道的三角形排列。 T1-T2 150-50R 5 T1-T2 150-50 R 5 廿―t2 50 —30 t2-t1 50-30 P - - 0.1667 T1—t1 150—30 1）温差校正系数 继续计算得 RG? =0.2 P、R?P =0.833 R 差温差修正系数图得①=0.84 热负荷 Q=WCp (Ti-T2)=14000 X2.26 X 100=3.164 X 10°KJ/h 取 n =0.85 Q 有效=n Q=0.85 X 3.164 X 106=2.69 X 106KJ/h 平均推动力 △tm=[ (T1-T2) - (t2-t1) ]/ln[ (T1-T2) / (t2-t1) ]=497C 取 K=250W/ (m. C) 换热面积 A=Q有效△t m-KO) =2.69 X 106宁49.7 -250-0.84 -3.6=71.6m2 查管壳式热交换器系列标准(JB/T4715-92),初步选取管长L=4.5m, 管子选用①=25X 2.5mm的无缝钢管，壳直径 DN=0.6m 管子数 n=A/( n X 0.025mX 4.5m)=202.7 取管子数NT=204,管子在壳内呈正三角形排列。 管程核算 (1)压降核算 6 Q 有效=nQ=WCp (t2-ti) =W2 X 4.174 X 20=2.69 X 10 KJ/h 求得 W=8.95kg/s 管内水流速 u二W/ ( p 2 - n ? n 0.012) =8.95 - 992.2 - 51- n - 0.012 =0.56m/s Re二du p / □ =0.02 X 0.56 X 992.2 - 0.000656=16940 无缝钢管￡取0.1，查表得在该Re下的摩擦系数入=0.035 对于管正三角形排列，ft =1.5 2 管程压降△ P=(入 l/d+3 ) ftNpp u/2 = (0.035 X 4.5 - 0.02+3) X 1.5 X 4X 992.2 X 0.562-2=7.45KPa 查表得，操作压力大于0.17MPa时，△ P允许=34KPa负荷压降要求 (2)给热系数核算 Re10000管程给热系数a1=0.023入/d Re10000 管程给热系数a1=0.023入/d - Rd ? (Cp - 0.4 =0.023 X 0.633 - 0.02 X 169400.8 X