多壳程列管式换热器的设计方案.docxVIP

多壳程列管式换热器的设

计方案

一、符号说明：

二、1.1物理量（英文字母）

C定压比热容，KJ/(kg.°C)n管数

p

Q

热容量流率比

N程数

m

d

管径,m

P

压强,Pa

D

换热器壳径,m

q

热通量,W/m2

f

摩擦系数

Q

传热速率或热负荷,W

F

系数

r

汽化热或冷凝热KJ/kg

g

重力加速度,

m/s2

R

热阻，m2

.o

C/W

B

挡板间距

S

传热面积，m2

K

总传热系数,W/(m2

.o

C)

T流体温度，

o C

I

长度,m

t

流体温度，o

C

L

长度,m

v

流速m/s

1.2物理量（希腊字母）

α对流传热系数,W/(m2.oC)μ黏度，Pa.sλ导热系数,W/(m2.oC) 密度,kg/m3ε传热系数 ψ校正系数

二、设计目的

通过课程设计进一步巩固本课程所学的容，培养学生运用所学理论知识进行化工单元过程设计的初步能力，使所学知识系统化。通过本次设计，应了解设计的容、方法及步骤，使学生有调研技术资料，自行确定设计方案，进行设计计算，并绘制设备条件图、编写设计说明书的能力。

三、参数与条件设置：

已知参数：

（1）热流体（柴油）：T=180℃，T=130℃，

（

1 2

W=36000kg/h；

h

（2）冷流体（油品）：t=60℃，t=110℃，压力0.4MPa；

1 2

设计条件：

（1）壳程数：2；

（2）压力降△p10~100kPa（液体）；1~10kPa（气体）；雷诺数Re5000~20000（液体）；10000~100000（气体）；

流动空间管材尺寸：Φ19mm×2mm、Φ25mm×2mm、Φ25mm×2.5mm；

管流速，自选；

传热管排列方式：正三角形排列、正方形排列、正方形错列；

（6） 传热面积裕量S：10~25%；

（7） 传热管长L，3、4.5、6、9、12m；

（8）折流挡板切口高度与直径之比：0.20、0.30；

（9）管壁外污垢热阻，自选，R=5.1590×10-4 ，

si

R=3.4394×10-4m2 .°C/W；

so

四、设计计算

确定设计方案

选择换热器的类型：

两流体温度的变化情况，热流体进口温度为180℃，出口温度 130℃。冷流体（原油）进口温度为 60℃，出口温度110℃。该换热器用有油品进行冷却，部用油品（煤油、汽油、石脑油），冬季操作温度会降低，考虑到这一因素，估计该换热器的管壁温与壳体壁温相差较大，因此确定用浮头式列管式换热器。

确定物性数据

可取流体进口温度的平均值。

管程柴油的定性温度T=壳程油品的定性温度t=

180?130=155°C

2

110?60=85°C

2

由于浮头式换热器拆卸比较简单，应使冷却油柴油走壳程，原油走管程。

柴油在155℃时的物性数据如下：

密度ρ=715kg/m3

0

定压比热容C=2.48KJ/(kg.°C)

p0

导热系数λ =0.113W/(m2 .o C)

0

粘度 μ =0.00064Pa.s

o

原油在85℃时的物性数据如下：

密度ρi=815kg/m3

定压比热容C=2.22KJ/(kg.°C)

pi

导热系数λ=0.128W/(m2 .o C)

i

粘度 μ =0.003Pa.s

i

T=180℃,T=130℃,t=60℃,t=110℃

1 2 1 2

计算总传热系数：

热流量：

Q ?Wc ?t =36000?2.48?(180?130)?4.464?106kJ/h?1240(kw)

o o ph o

平均传热温差：

?t ?t??t

因为 1

?t

2

?1?2，?t ? 1

m 2

2?50?C

冷却油用量：

0Qiw?c ?t

0

Q

i

pi i

? 4.464?106 ?40216(kg/h)2.22?(110?60)

总传热系数：管程传热系数

Re?

du?

i?i i

i

?0.02?0.5?815

0.003

?2717

i??0.023??

i

du

( i i

?

i)0.8(

c?

p i)0.4

i

?0.023?

d ? ?

i i i

0.128 2.22?0.003

(2717)0.8( )0.4

0.020 0.128

?25.22

壳程传热系数

假设壳程的传热系αo=290W/(m2 .o C)

污垢热阻 R = 5.1590×10-4