柴油冷却器设计说明书样本.docx
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柴油冷却器设计说明书样本
柴油冷却器设计说明书
学院:
机电工程学院
班级:
过控112
姓名:
高金欣
学号:
112053
日期:
．设计任务
书2
二
．
物
性
参
数
的
确
疋
…2
三
.
确
疋
设
计
方
案
....2
1．
选
择
换
热
器
的
类
型…
2
2
．
流
程
安
排
2
四．
估
算
传
热
面
积
2
1.
传
热
器
的
热
负
何…
3
2.
平
均
传
热
温
差…
Q
2差
3
3.
传
热
面
积
估
算…
3
五．
工
艺
结
构
尺
寸
Q
寸
3
1.
管
径
和
管
内
流
速…
3
2.
管
程
数
和
传
热
管
数…
3
3.
平
均传
热温
差
校
正
和
壳程
数
4
4.
传热
法
管
排
列
和
分
程
4
方
5.
壳
径
程
内
6.
…4
折
板
流
7.
・・・・4
其
丿、
件
它
附
8.
5
接
舎
5
六．换热器核
算5
1.传热能力核算
（1）管程传热膜系
数5
（2）污垢热阻和管壁热
阻6
（3）壳程对流传热膜系
数6
（4）总传热系数
K6
（5）传热面积裕
2.换热器内流体的流动阻
力7
（1）管程流动阻
力7
（2）壳程流动阻
力8
七．换热器主要工艺结构尺寸和计算结果
表8
八．设备参考数计
厚9
2.接管法
兰9
3.设备法
兰9
4.封头管
箱9
5.设备法兰用垫
片10
6.管法兰密封用垫
片10
7.
10
8.支
•10
9.设备参数总
表11
九参考文
献11
十^学习体会与收
获12
一、设计任务书
1.设计任务书和设计条件
柴油36000kg/h由180C被冷却到130C与油品换热，以回收其热能，油品进出口温度为60C和110C。
两侧污垢热阻为0.0002mbC/w,初设K=270w/ml「C。
二、物性参数的确立
柴油：
进口温度th1：
180C出口温度仏：
130C
定性温度：
t碟=也上180130155C
22
油品：
进口温度tc1：
60C出口温度tc2：
110C
定性温度:
tm由=妇匕6011085C
22
密度
（kg|m3）
粘度
（mPa|s）
比热
Cp（kj|kg*1）
导热系数
%k）
油品
860
5.2
2.2
2.2
柴油
715
0.64
2.48
0.133
设计方案的确立
1•选择换热器的类型
由于tm柴一tm油=155—85=70C>50C,因此选用浮头式换热器为宜。
2•流程安排
由于油品粘度大，为了减小损失和充分利用柴油的热量，采用柴油走管程,油品走壳程。
四、估算传热面积
1•换热器的热负荷
Q=WhCp.h（thi-th2）=36000X2.48X10X（180-130）/3600=1.24X10W
2.平均传热温差
先按逆流
180130上12tm逆」$707070C
t122
因此需要考虑热补偿
11060
2.管程数和传热管数
依据传热管内径和流速确定单程管传热管数
按单管程计算，所需的传热管长度为
S
65.6
L
18.6m
dins
3.140.02545
按单管程设计，传热管过长，宜采用多管程结构。
现取传热管长1=6m,则该换热器管程数为
Np=L/1=18.6/6=3.1〜4（管程）
传热管总根数N=45X4=180（根）。
3.平均传热温差校正及壳程数
4.
平均传热温差校正系数
温度校正系数为七=0.92
平均传热差校正为
△tm=txAtm'=0.92X70=64.4°C
由于平均传热温差校正系数大于0.8,同时壳程流体流量较大，故取单壳
程合适。
5.传热管的排列和分程方法
采用组合排列法，即每程内均按旋转45°正四边形排列，其优点为管板强度高，流体走短路的机会少，且管外流体扰动较大，因而对流传热系数较高,相同的壳程内可排列更多的管子。
取管间距：
t=1.25d=1.25x25=32mm。
隔板中心到离其最近一排管中心距离
S=t/2+6=32/2+6=22mm
取各程相邻管的管心距为44mm
6.
[11
壳体内径
采用多管程结构,取管板利用率n=0.7,得壳体内径为
Di=1.05tn/=1.05x32X..J80/0.7=538mm,
圆整可取Di=600mm
7.折流板
采用弓形折流板，取弓形折流板圆缺高度为壳体内径的25%,则切去的圆
缺高度为h=0.25X600=150mm,故可取h=150mm
取折流板间距B=0.4Di,贝UB=0.4X600=240mm
取板间距H=150mm,则：
传热管长
折流板圆缺面水平装配。
8.其它附件
选取拉杆直径为12mm,拉杆数量为4根，壳程入口应设置防冲挡板
8•接管
（1）壳程流体进出口接管
取接管内液体流速u1=1.6m/s,
40581.8/（3600860）=102mm
圆整后取管内直径为100mm.
（2）管程流体进出口接管
取接管内液体流速u2=1.6m/s,
36000/（3600715）105mm
3.141.6mm
圆整后取管内直径为100mm
六•换热器核算
1.传热能力核算
（1）管程传热膜系数
.0.23Re08P04
|d.
i
【2】
其中：
1管程流体流通面积
2$=-^?
卩=0.7850.02*2180=0.01413m2
422
2管程空气的流速及其雷诺数分别为
“二也=36000/（3600715）二0.989m/s
Si0.01413
0.020.989715
0.64
103
=22097
3
普兰特准数
°.36产
0.55
0
p「**3*（
）0.14
w
【2】
其中:
黏度校正为
（卩。
）0.14
卩w
=1.05
当量直径为
4（t2
de
带。
2）
do
4（°.03220.785O.°252）0.027m
3.140.025
壳程流通截面积为
pl
ShD（1P°24°.6
（1H）倔伽2
壳程流体流速及其雷诺数分别为
Go40581.8/3600
Uo下
0.0315
Reo=PoUode=
普朗特准数
Cpoo
2.2
8600.416m/s
860O.416O.。
27=1857.6
5.2103
33
105,210=96.1
0.1119
因此，壳程水的传热膜系数为
0.36
1
0.1190557
（1857.6）05（96.1）3
0.027
2
1.05=479.2W/（m「C）
（4）总传热系数
Rdo
bd。
dodidm
idi
互+0.0002空
22.520
解得：
K=260.3W/（m2•T）
（5）传热面积裕度
Q=K|S△tm得:
124102
S=Q/（Kj△tm）=—.=73.9m
260.364.4
该换热器的实际传热面积SP
2
Sp=dolNT=3.14X0.05X6X108=84.8m
该换热器的面积裕度为
SpS84.873.9”
Hp-100%==14.7%
S73.9
2.换热器内流体的流动阻力
（1）管程流动阻力
P（RPJNsNpFs
取N=1Np=4Fs=1.5
2
Ui=0.989m/s,j715Kg/m3,因此
6
7150.9892r
0.04-
4196Pa
0.02
2
J__iUil
di2
Pr--,为阻力系数，一般情况下取3
2
Pr
2
7150.989
2
1049Pa
总阻力R=（4196+1049）X1X4X1.5=3.1104Pa
管程流体阻力在允许范围之内。
（2）壳程流动阻力
Po（p1P2）FsNs
正方形错列F=0.5,Fs对液体可取为1.15;Ns=1
PFfoNJNb
2
1）u
Nc1.1Nt0.51.11800.5
Nb=24卩0=O.416m/s?
0=5X1857.6-0.228=0.8987
2
故厶R'=0.5X0.8987X15.24X（24+1）X0.416X860/2=12739.8Pa
流体经过折流板缺口的阻力损失：
△P2'=Nb（3.5-2B/D）卩2p/2B=0.24D=0.60
△P2'=24（3.5-2
2
X0.24/0.6）X0.416X860/2=4822Pa
总阻力损失：
△P总=12739.8+4822=17561.8Pa
壳程流动阻力在允许范围内。
七•换热器主要工艺结构尺寸和计算结果表
参数
管程
壳程
流量,kg/h
36000
40581.8
物
性
操作温度,c
180/130
60/110
定性温度，°C
155
85
流体密度，
kg/m3
715
860
定压比热容，
kj/（kg.k）
2.48
2.2
黏度,pa.s
3
0.6410
3
5.210
传热系数，
W/（m2•C）
0.133
0.119
普朗特数
11.9
96.1
设备结
形式
浮头式
台数
1
壳体内径，mm
600
壳程数
1
构参数
管径,mm
252.5
管心距,mm
32
管长,mm
6000
管子排列
正方形旋转
45°
管数目，根
180
折流板数
24
传热面积，m2
84.8
折流板间距，mm
240
管程数
4
材质
碳钢
主要计算结果
管程
壳程
流速,m/s
0.989
0.416
表面传热系数，W/（m2•T）
960.9
479.2
污垢热阻，m2•T/W
0.0002
0.0002
阻力降，Pa
4
3.110
4
1.7610
热负荷，kw
1240
传热温差,T
64.4
传热系数,W/（m2•T）
260.3
裕度
14.7
八、设备参考数计算
1.壳体壁厚
由Po=1.6MPa,Di=600mm,对壳体与管板采用单面焊,焊接接头系数
=0.9,腐蚀裕度C=1mm,[]t=112MPa
PoDi1.6600
o■——+O+1=5.8mm
2[]Po21120.91.6
圆整后取8mm
2.接管法兰【3】
Dg
「管子
平焊法兰
螺栓
焊缝
dH
S
D
D1
D2
f
b
d
重量
（kg）
数量
直径
K
H
100
108
4
215
180
158
3
26
18
4.8
8
M16
5
6
3.设备法兰【3】
Dg
「管子
平焊法兰
螺栓
焊缝
dH
S
D
D1
D2
f
b
d
重量
（kg）
数量
直径
K
H
600
630
9
840
770
720
5
50
41
80.3
20
M36
10
11
4.封头管箱【3】
封头：
以外径为公称直径的椭圆形封头
公称直径
Dg
曲面咼度hi
直边高度h2
内表面积F
容积v（m3）
600
150
40
0.464
0.396
5.设备法兰垫片（橡胶石棉板）
公称直径Dg
垫片内径d
公称压力F（m2）
垫片外径D
600
615
16
655
6.管法兰用垫片
法兰公称压力
Mpa
介质温度
密封面型式
垫片名称
材料
油品
<1.6
<200
光滑式
耐油橡胶石棉垫片
耐油橡胶石棉板
7.管板
管板厚度35mm,长度300mm,材料为16MnR
8.支垫（鞍式支座）
公称直
径Dg
每个支座允许负荷t
b1
L
B
l
K1
b
m
重量
（kg）
600
36.8
180
550
120
260
420
90
220
26.3
9.设备参数总表
序号
图号标准
名称
数量
材料
单重（kg）
总量（kg）
1
LNQ-001-3
前瑞管箱
1
组合件
84.5
2
HG20592
法兰
PL100-1.0RF
2
Q235-B
2.62
5.24
3
GB8163-87
接管①108X5
L=160
2
Q235-B
4
LNQ-001-2
折流板
29
Q235-A
7.5
217.5
5
筒体
DN127X4.5
1
Q235-B
278
6
LNQ-001-2
拉杆
4
Q235-B
4.2
16.8
7
GB/T6170
螺母M16
8
4级
0.04
0.32
8
LNQ-001-3
法兰
1
20II
87
9
垫片
①642/①600S=3
4
石棉橡
胶板
0.3
10
JB/T4701-
法兰
-FM600-1.0
1
Q235-B
40.8
11
筒体
DN600X8
L=140
1
Q235-B
16.8
12
JB/T4746-
封头EHA
600X5
1
Q235-B
17
13
GB/T14976
换热管
①25X2.5,L=6000
156
0Cr18N
i9
3.4
530.4
14
JB/T4712-92
支座500-S
2
Q235-A/Q235-B
26.3
15
JB/4701-
法兰
-FM500-1.0
1
Q235-B
29.5
16
SYJ11-65
垫片
2
橡胶板
0.15
0.3
17
LNQ-001-3
防松吊耳
2
Q235-B
0.08
0.16
18
LNQ-001-2
管板
1
16MnR
65
19
GB/T6170
螺母M20
128
6级
0.064
8.2
20
JB/T4707
螺栓
M20X150-A
62
6.8级
0.33
20.46
21
SYJ11-65
垫片
1
橡胶板
0.3
九、参考文献
【1】杨长龙，《化工原理课程设计》哈尔滨工程大学出版社
【2】夏清,陈常贵,《化工原理》上,天津大学出版社,【3】《材料与零部件（上）》.上海人民出版社.1973.8
十、学习体会与收获
两周的化工原理课程设计即将结束,我们小组设计的是柴油冷却器,虽然时间不长,但我们却从中学到了很多知识。
加深和巩固了上学期所学的化工原理这
虽然刚开始会感到无从下手,很多所学的知识也有些生疏。
但经过老师的细心讲解,我们大家共同合作,一起讨论研究,经过一周的翻阅资料,查找公式,设计计算,使我对换热器有了进一步的了解,对传热的具体过程有了深刻的认识.特别是从最初的无从下手到现在的可根据传热的不同而选择不同的换热器.另外,我对于换热器的用途也有了更多的认识.。
最后我们顺利的完成了整个设计。
在老师的细心讲解和指导下独立完成了本次课程设计,经过这次的锻炼,为我今后的学习工作做了良好的开端.这次的课程设计对我今后的生活产生巨大的影响也会终生难忘的.经过这初次的课程设计使我们深刻的了解了化工原理这门课的主要内容以及对将来工作的深远影响。
在此,感谢学院为我们提供了一个锻炼自我,学习与历练的机会,感谢老师耐心,认真的辅导,使我们的设计得以顺利完成。
资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。
=+0.0002+0.000004
479.2
25
+一25一=0.003841
20960.9
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