浮头式换热器课程设计报告书.docxVIP

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目录

一设计任务书 2

二设计计算 2

确定设计方案 2

选择换热器类型 2

管程安排 2

确定物性数据 2

估计传热面积 3

热流量（忽略热损失） 3

冷却水的用量 3

平均传热温差 3

初算传热面积 3

工艺结构尺寸 4

管径和管内流速 4

管程数和传热管数 4

传热管排列和分程方法 5

壳体直径 5

折流板 5

接管 5

换热器核算 6

传热面积校核 6

换热器内压降的核算 8

三设计结果汇总表及图 9

一设计任务书

某生产过程中.需将6000kg/h的原油从175℃冷却至130℃.压力为0.4MPa；冷却介质采用循环水.循环冷却水的压力为0.3MPa.循环水进口温度25℃.出口温度为55℃。试设计一台列管式换热器.完成该生产任务。

二设计计算

2.1确定设计方案

选择换热器类型两流体的温度变化情况:

原油进口温度175℃.出口温度130℃；

循环冷却水进口温度25℃.出口温度55℃。

考虑到换热器的管壁温度和壳体温度之差较大.因此初步确定选用浮头式换热器。

管程安排

由于循环冷却水较易结垢.若其流速太低.将会加速污垢增长速度.使换热器的热流量下降.故总体考虑.应使循环冷却水走管程.原油走壳程。

确定物性数据

定性温度：对于一般气体和水等低黏度流体.其定性温度可取流体进出口温度的平均值。

故壳程原油的定性温度为：

T?(175?130)?152.5℃

2

管程循环冷却水的定性温度为：

t?(25?55)?40℃

2

?已知原油在定性温度下的有关物性数据如下：密度 ＝820kg/m3

?

0

导热系数 ?0＝0.128W/m℃定压比热容 C ＝2.20kJ/kg℃

p0

?粘度 ＝0.665mPa﹒s

?

0

循环冷却水在40℃下的物性数据如下：

密度 ?i＝992.2kg/m3

导热系数 ?0＝0.634W/m℃定压比热容 C ＝4.1744KJ/kg℃

p0

粘度 ?0＝0.656mPa﹒s

估计传热面积

热流量（忽略热损失）

0 0 p00Q ?mC t ?6000?2.2?45kj

0 0 p00

冷却水的用量

m? Q0 ?

594000

?4773.2kg/h

Cp0i t 4.1744?

C

p0

平均传热温差

先按照纯逆流计算得：

(120?105)

t ?

m

ln120

105

?112.36℃

初算传热面积

由总传热系数的选择表可得：K的取值范围为290~698W/(m20C).在K的取值

范围内.取K=320W/(m20C)。则估算的传热面积为：

mQ0 165000

m

Sg?

Kt ?320?112.36

?4.6m2

工艺结构尺寸

管径和管内流速

选用?25mm?2.5mm较高级冷拔传热管（碳钢）.取管内流速ui?0.5m/s

管程数和传热管数

m可依据传热管内径和流速确定单程传热管数

m

i

3600??

4743.2

Ns? ?

idu

i

4

i? ?9

0.785?0.022?0.5?3600?992.2

按单程管计算所需的传热管长度为

l? Sg

?du

? 4.6 ?6.5m

3.14?0.025?9

0i

按单程管设计.传热管较长.宜采用多管程结构.根据本设计实际情况.可取传热管管长L=1.5m.则该换热器的管程数为：

N?l?5

L

传热管总根数 n?5?9?45

平均传热温差校正及壳程数平均温差校正系数计算如下：

1P?t2?t

1

?30?0.2

11T?t

1

1

150

R?T1?T2

t?t

?175?130?1.5

55?25

2 1

按单壳程温差校正系数应查有关图表.可得：

?t?0.98

m平均传热温差 t

m

??tt

m

?0.98?112.36?110℃

由于平均传热温差校正系数大于0.8.故取单壳程合适。

传热管排列和分程方法

t 0 t采用组合排列法.即每程内均按正三角形排列.隔板两侧采用正方形排列。取管心距P?1.25d ；P?1.25?25?32

t 0 t

隔板中心到离其最近一排管中心距离按式计算：

Z?Pt?6?32?6?22mm

2 2

壳体直径

采用多管程结构.壳体直径可按式估算.取管板利用率??0.7.则壳体直径为

n?D?1.05P

n

?