化工原理换热器课程设计列管式换热器的工艺设计.docx

化工原理换热器课程设计列管式换热器的工艺设计.docx

《化工原理换热器课程设计列管式换热器的工艺设计.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《化工原理换热器课程设计列管式换热器的工艺设计.docx（13页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

化工原理换热器课程设计列管式换热器的工艺设计

成绩

.

课程设计报告

题目列管式换热器的工艺设计

课程名称化工原理课程设计

专业化学工程与工艺

班级

学生姓名

学号

设计地点

指导教师

设计起止时间：

2011年5月2日至2011年5月13日

课程设计任务书

设计题目：

列管式换热器的工艺设计和选用

物料

密度

Kg/m3

粘度

Pa.s

比热容

kJ/（kg.℃）

λ导热系数W/（m.℃）

原油

815

3×10-3

2.2

0.128

柴油

715

0.64×10-3

2.48

0.133

设计题目

4、炼油厂用原油将柴油从175℃冷却至130℃，柴油流量为12500kg/h；原油初温为70℃，经换热后升温到110℃。

换热器的热损失可忽略。

60kPa。

管、壳程阻力压降均不大于30kPa。

污垢热阻均取0.0003㎡.℃/W

一、确定设计方案

1、选择换热器类型

俩流体温度变化情况：

柴油进口温度175℃，出口温度110℃。

原油进口温度70℃，出口温度110℃

从两流体的温度来看，估计换热器的管壁温度和壳体壁温之差不会很大，因此初步确定选用固定管板式换热器。

2、流程安排

该任务的热流体为柴油，冷流体为原油，由于原油的黏度大，因此使原油走壳程，柴油走管程。

二、工艺结构设计

（一）估算传热面积

1.换热器的热流量（忽略热损失）

2.冷却剂原油用量（忽略热损失）

2.平均传热温差

3.估K值

4.由K值估算传热面积

=

（二）工艺结构尺寸

1.管径、管长、管数

管径选择选用传热管（碳钢）

估算管内流速取管内流速

计算管数

计算管长

确定管程按单管程设计，传热管稍长，宜采用多管程结构。

现取传热管长=2.5m，则该传唤器管程数为：

，则传热管总根数N=46×4=184（根）

2.管子的排列方法

采用组合排列法，即每程内按正三角形排列，隔板两侧采用矩形排列，管子和管板采用焊接结构

计算管心距

隔板中心到离其最近一排管中心距离

S=t/2+6=24/2+6=18mm

各程相邻管心距为36mm

各程各有传热管46根

3.壳体内径的计算

采用多管程结构，取管板利用率η=0.7

计算

圆整

4.折流板

圆缺高度的计算

折流板间距

折流板数量η

5.计算壳程流通面积及流速

计算流通面积

计算壳程流体流速

6.计算实际传热面积

7.传热温差报正系数的确定

查表：

8.管程与壳程传热系数的确定

壳程表面传热系数

当量直径，由正方形排列得：

壳程流通截面积：

壳程流体流速：

雷诺数：

普兰特准数：

粘度校正

管程表面传热系数

管程流体流速：

雷诺数：

普兰特准数：

9.传热系数的确定

的查取

管外侧污垢热阻=1.7197

管内侧污垢热阻

管壁热阻碳钢在该条件下的热导率为45，

则

的计算

的确定

10、传热面积

11、附件

拉杆数量

本换热器壳体内径为325mm，故其拉杆直径为，拉杆数量不得少于4个。

壳程流体接管直径：

取接管内液体流速为，

则接管内径为

管程流体接管直径：

取接管内液体流速为，

则接管内径为

12、换热器流体流动阻力

管程流体阻力

由，传热管对粗糙度，查莫狄图得

每程直管压降

每程回弯压降

总压降

壳程流体阻力

管速压降

折流板缺口压降

总压降

（五）结果概要

换热器主要结构尺寸和计算结果见下表：

参数

管程

壳程

流率（kg/h）

12708.468

20000

进口温度/℃

20

140

出口温度/℃

40

110

压力/Mpa

0.4

0.3

物性参数

定性温度/℃

30

125

密度/（kg/m3）

995.78

1.09547×103

定压比热容/[kJ/（kg•℃）]

4.1790

1.77029

粘度/（mPa•s）

0.79732

5.68981×10-1

热导率（W/m•℃）

0.61564

1.34945×10-1

普朗特数

5.41

7.46

设备结构参数

形式

浮头式

壳程数

1

壳体内径/mm

325

台数

1

管径/mm

管心距mm

31.25

管长/mm

2000

管子排列

正方形

管数/根

64

折流板数/个

6

传热面积/m2

10.05

折流板间距mm

300

管程数

4

材质

碳钢

圆缺高度/mm

81.25

拉杆直径及数量

接管/mm

50

60

主要计算结果

管程

壳程

流速/（m/s）

0.705

0.26

表面传热系数/[W/（m2•℃）]

3466.6

684.495

污垢热阻/（m2•℃/W）

3.4394×10-4

1.7197×10-4

管壁热阻/（m2•℃/W）

阻力/kPa

8.45

0.94

热流量/KW

295.0483

温度校正系数

0.92

传热温差/℃

87.32

总传热系数ko/[W/（m2•℃）]

402.31

（六）总结

1、结果

估算管内流速，在0.5~3范围内，符合要求。

由计算得管长，取单程管长，符合要求。

换热器的长度与壳体直径之比，在6~10之间，符合要求。

壳程流体流速，在0.2~1.5范围内，符合要求。

传热温差校正系数，符合要求。

，在1.15~1.25范围内，符合要求。

，在1.15~1.25范围内，符合要求。

管程流体阻力，符合要求。

壳程流体阻力，符合要求。

（七）参考文献

【1】《化工原理课程设计》贾绍义柴诚敬主编天津大学出版社

【2】《化工原理（上）》夏青陈常贵主编天津大学出版社

【3】《化工原理课程设计指导》任晓光主编化学工艺出版社

【4】《化工设备机械基础》董大勤主编化学工艺出版社

（八）附录

ChemCAD运行结果

TABULATEDANALYSIS

------------------

OverallData:

AreaTotalm210.05%Excess83.74

AreaRequiredm25.16UCalc.W/m2-K590.49

AreaEffectivem29.48UServiceW/m2-K321.37

AreaPerShellm29.48HeatDutyMJ/h1.03E+003

WeightLMTDC94.91LMTDCORRFactor0.9888CORRLMTDC93.85

ShellsideData:

CrossflowVel.m/sec9.2E-002EndZoneVel.8.0E-002WindowVel.1.6E-001

FilmCoef.W/m2-K2158.05Reynold'sNo.2669

AllowPress.DropMPa0.03Calc.Press.DropMPa-0.01

InletNozzleSizem0.15Press.Drop/InNozzleMPa0.00

OutletNozzleSizem0.15Press.Drop/OutNozzleMPa0.00

MeanTemperatureC30.00

RhoV2INkg/m-sec235.16Press.Drop（Dirty）MPa-0.01

StreamAnalysis:

SAFactors:

A7.74B70.23C16.27E5.76F0.00

IdealCrossVel.m/sec0.13IdealWindowVel.m/sec0.19

TubesideData:

FilmCoef.W/m2-K1603.99Reynold'sNo.38686

AllowPress.DropMPa0.03Calc.Press.DropMPa0.01

InletNozzleSizem0.15Press.Drop/InNozzleMPa0.00

OutletNozzleSizem0.15Press.Drop/OutNozzleMPa0.00

Interm.NozzleSizem0.00MeanTemperatureC125.00

Velocitym/sec1.01MeanMetalTemperatureC67.47

ClearanceData:

Bafflem0.0032OuterTubeLimitm0.2900

TubeHolem0.0008OuterTubeClear.m0.0350

BundleTopSpacem0.0000PassPartClear.m0.0000

BundleBtmSpacem0.0000

BaffleParameters:

NumberofBaffles5

BaffleTypeSingleSegmental

InletSpacem0.342

CenterSpacem0.300

OutletSpacem0.342

BaffleCutpercent25.000

BaffleOverlapm0.050

BaffleCutDirectionHorizontal

BaffleCutBasisDiameter

NumberofInt.Baffles0

BaffleThicknessm0.003

Shell:

ShellO.D.m0.35OrientationH

ShellI.D.m0.33ShellinSeries1

BonnetI.D.m0.33ShellinParallel1

TypeAEWMax.HeatFluxBtu/ft2-hr0.00

Imping.PlateImpingementPlateSealingStrip5

Tubes:

Number64TubeTypeBare

Lengthm2.00FreeInt.FlAream20.00

TubeO.D.m0.025FinEfficiency0.000

TubeI.D.m0.020TubePatternSQUAR

TubeWallThk.m0.003TubePitchm0.032

No.TubePass4

InnerRoughnessm0.0000560

Resistances:

ShellsideFilmm2-K/W0.00046

ShellsideFoulingm2-K/W0.00018

TubeWallm2-K/W0.0