柴油冷却器设计说明书样本.docx

1、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.21选择换热器的类型22流程安排2四估算传热面积21.传热器的热负何32.平均传热温差 Q2差33.传热面积估算3五工艺结构尺寸 Q寸31.管径和管内流速32.管程数和传热管数33.平均传热温差校正和壳程数44.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 51.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

2、对 流 传 热 膜 系数 6( 4) 总 传 热 系 数K 6( 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 92.接 管 法兰 93.设 备 法兰 94.封 头 管箱 95.设 备 法 兰 用 垫片 106.管 法 兰 密 封 用 垫片 107.108. 支109. 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

3、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0.0002 mbC /w,初设K=270w/ mlC。二、 物性参数的确立柴油：进口温度th1： 180 C 出口温度 仏：130 C定性温度：t碟=也上 180 130 155C2 2油品： 进口温度tc1： 60 C 出口温度tc2： 110 C定性温度:t m由=妇 匕 60 110 85 C2 2密度(kg|m 3)粘度(mPa|s)比热Cp(kj|kg * 1)导热系数%k)油品8605.22.22.2柴油7150.642.480.133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=70C50

4、C ,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 (t hi-t h2)=36000 X 2.48 X 10 X (180-130)/3600 =1.24 X 10 W2.平均传热温差先按逆流180 130 上 1 2 tm 逆 $ 70 70 70Ct1 2 2因此需要考虑热补偿110 602.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 S65.6L18.6 mdi ns3.14 0.025 45按单管程设计，传热管过长，宜

5、采用多管程结构。现取传热管长1= 6 m , 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 = 45 X 4= 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= t xA tm =0.92 X 70=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

6、：t = 1.25d=1.25x25=32 mm。隔板中心到离其最近一排管中心距离S=t/2+6=32/2+6=22 mm取各程相邻管的管心距为 44mm6.11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 =1.05t n/ =1.05 x 32X .J80/0.7 =538 mm ,圆整可取Di =600mm7.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=0.25 X 600=150 mm ,故可取 h=150 mm取折流板间距 B=0.4Di,贝U B=0.4X 600=240 mm取板间距H= 150mm,则：传热管长折

7、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/(3600 860) =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/(3600 715) 105mm3.14 1.6 mm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.0.23 Re08P04| d.i【2】其中：1管程流体流通面积2 $=-?卩=0.785 0.02* 2 180 =0.01413 m24 2 22管程空

8、气的流速及其雷诺数分别为“二也=36000/（3600 715）二 0.989m/sSi 0.014130.02 0.989 7150.6410 3=220973普兰特准数.36产0.550p* * 3 *()0.14w【2】其中:黏度校正为(卩。)0.14卩w=1.05当量直径为4(t2de 带。2)do4(.0322 0.785 O.252) 0.027m3.14 0.025壳程流通截面积为plS hD(1 P 24 .6(1 H)倔伽2壳程流体流速及其雷诺数分别为Go 40581.8/3600Uo下0.0315Reo = PoUode =普朗特准数Cpo o2.2860 0.416m/s

9、860 O.416 O.。27 = 1857.65.2 10 33 310 5,2 10 =96.10.1119因此，壳程水的传热膜系数为0.3610.119 0 55 7(1857.6)0 5 (96.1)30.02721.05 =479.2 W/(mC )(4)总传热系数Rdobd。 do di dmidi互 + 0.0002 空22.5 20解得：K = 260.3 W/ (m 2 T )(5)传热面积裕度Q = K| S t m得:1 24 10 2S = Q/( Kj t m) = . = 73.9 m260.364.4该换热器的实际传热面积SP2Sp= dolNT =3.14 X

10、0.05 X6X 108=84.8 m该换热器的面积裕度为Sp S 84.8 73.9 ”H p - 100%= =14.7%S 73.92.换热器内流体的流动阻力(1)管程流动阻力P ( R PJNsNpFs取 N=1 N p=4 F s=1.52Ui=0.989m/s, j 715Kg / m3,因此6715 0.9892 r0.04 -4196Pa0.022J_iUildi 2Pr -, 为阻力系数，一般情况下取32Pr2715 0.98921049 Pa总阻力 R=( 4196+1049) X 1X 4X 1.5= 3.1 104 Pa管程流体阻力在允许范围之内。(2)壳程流动阻力Po

11、 ( p1 P2)FsNs正方形错列F=0.5 , Fs 对液体可取为1.15; Ns=1P Ff oNJNb21) uNc 1.1Nt0.5 1.1 1800.5Nb=24 卩 0=O.416m/s ?0=5X 1857.6-0.228=0.89872故厶 R=0.5 X 0.8987 X 15.24 X (24+1) X 0.416 X 860/2=12739.8Pa流体经过折流板缺口的阻力损失： P2=Nb(3.5-2B/D)卩 2p /2 B=0.24 D=0.60 P2=24(3.5-22X 0.24/0.6) X 0.416 X 860/2=4822Pa总阻力损失： P 总=127

12、39.8+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/h3600040581.8物性操作温度,c180/13060/110定性温度，C15585流体密度，kg/m3715860定压比热容，kj/(kg.k)2.482.2黏度,pa.s30.64 1035.2 10传热系数，W/( m2 C )0.1330.119普朗特数11.996.1设备结形式浮头式台数1壳体内径，mm600壳程数1构参数管径,mm25 2.5管心距,mm32管长,mm6000管子排列正方形旋转45管数目，根180折流板数24传热面积，m284.8折流板间

13、距，mm240管程数4材质碳钢主要计算结果管程壳程流速,m/s0.9890.416表面传热系数，W/( m2 T)960.9479.2污垢热阻，m2 T /W0.00020.0002阻力降，Pa43.1 1041.76 10热负荷，kw1240传热温差,T64.4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= 1.6 MPa, 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=112MPaPoDi 1.6 600o +O +1=5.8mm2 Po 2 112 0.9 1.6圆整后取8mm2.接管法兰【3】

14、Dg管子平焊法兰螺栓焊缝dHSDD1D2fbd重量(kg)数 量直径KH1001084215180158326184.88M16563.设备法兰【3】Dg管子平焊法兰螺栓焊缝dHSDD1D2fbd重量(kg)数 量直径KH60063098407707205504180.320M3610114.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)600150400.4640.3965.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D600615166556.管法兰用垫片法兰公称压力Mpa介质温 度密封面型式垫片

15、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16MnR8.支垫（鞍式支座）公称直径Dg每个支 座允许 负荷tb1LBlK1bm重 量(kg)60036.81805501202604209022026.39.设备参数总表序 号图号标准名称数量材料单重（kg）总量（kg）1LNQ-001-3前瑞管箱1组合件84.52HG20592法 兰PL100-1.0 RF2Q235-B2.625.243GB8163-87接管108X5L=1602Q235-B4LNQ-001-2折流板29Q235-A7.5217.55筒 体DN127X4

16、.51Q235-B2786LNQ-001-2拉杆4Q235-B4.216.87GB/T6170螺母M1684级0.040.328LNQ-001-3法兰120II879垫 片642/ 600 S=34石棉橡胶板0.310JB/T4701-法 兰-FM600-1.01Q235-B40.811筒 体DN600X8L=1401Q235-B16.812JB/T 4746-封头 EHA600X51Q235-B1713GB/T14976换 热 管 25X2.5, L=60001560Cr18Ni93.4530.414JB/T4712-92支座500-S2Q235-A /Q235- B26.315JB/470

17、1-法 兰-FM500-1.01Q235-B29.516SYJ11-65垫片2橡胶板0.150.317LNQ-001-3防松吊耳2Q235-B0.080.1618LNQ-001-2管板116MnR6519GB/T6170螺母M201286级0.0648.220JB/T4707螺 栓M20X150-A626.8级0.3320.4621SYJ11-65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

18、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 + 0.000004479.225+ 一25一 =0.00384120 960.9