化工原理课程设计---固定管板式换热器的设计

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1、化工原理课程设计课题名称固定管板式换热器的设计专业班级食品091班学生姓名学号指导老师程谦伟2011年12月固定管板式换热器设计任务书一、设计题目：煤油冷却器的设计（6人/组）二、设计任务1.煤油处理能力：12万吨/年煤油2.设备形式：固定管板式换热器3.操作条件：①煤油：入口温度120℃，出口温度40℃②冷却介质：循环水，入口温度30℃，出口温度40℃③允许压降：不大于105Pa④每年按330天计，每天24小时连续运行三、设计要求1.根据换热任务设计确定设计方案2.初步确定换热器的结构和尺寸3.核算换热器

2、的传热面积和流体阻力4.确定换热器的工艺结构5.进行设备结构图的绘制（A1图纸）6.编写设计说明书7.小组组员分工合作。目录一、概述51.换热器的选择及特点52.通过壳程、管程流体的确定53.流速的确定64.管子的规格和排列方法65.管程和壳程数的确定66.折流挡板77.最后材料选用78.其他构件的选用 7二、确定设计方案8三、确定物性数据8四、计算总传热系数91.热流量92.平均传热温差93.冷却水用量94.总传热系数K9五、计算传热面积10六、工艺结构尺寸101.管径和管内流速102.管程数和传热管数1

3、13.平均传热温差校正及壳程数114.传热管排列和分程方法125.壳体内径126.折流板127.接管13七、换热器计算131.热量核算13（1）壳程对流传热系数13（2）管程对流传热系数14（3）传热系数K15（4）传热面积S152.换热器内流体的流动阻力16（1）管程流动阻力16（2）壳程阻力16八、换热器主要结构尺寸和计算结果17膨胀节18壳体壁厚18封头设计18鞍座18拉杆的直径和数量18九、设计小结18十、文献参考19十一、主要符号说明20十二、附录21表1.流体的污垢热阻21表2.流体的污垢热阻2

4、1表3.管壳式换热器中常用的流速范围21表4.某些工业管材的绝对粗糙度21表5.GB-151-199922表6.拉杆直径的选取22表7.拉杆数量22图1.对数平均温差校正系数23图2.关系24一、概述根据任务书给定的冷热流体的温度，来选择设计列管式换热器中的固定管板式换热器；再依据冷热流体的性质，判断其是否易结垢，来选择管程走什么，壳程走什么。在这里，冷流体走管程，热流体走壳程。从手册中查得冷热流体的物性数据，如密度，比热容，导热系数，黏度。计算出总传热系数，再计算出传热面积。根据管径管内流速，确定传热管数

5、，标准传热管长为6m，算出传热管程，传热管总根数等等。再来就校正传热温差以及壳程数。确定传热管排列方式和分程方法。根据设计步骤，计算出壳体内径，选择折流板，确定板间距，折流板数等，再设计壳程和管程的内径。分别对换热器的热量，管程对流系数，传热系数，传热面积进行核算，再算出面积裕度。最后，对传热流体的流动阻力进行计算，如果在设计范围内就能完成任务。1.换热器的选择及特点在设计任务书中，老师已明确的给出换热器是固定管板式。经查阅资料，固定管板式具有以下特点：结构简单，造价低廉，壳程清洗和检修困难，壳程必须是洁净

6、不易结垢的流体，比较适合用于温差不大或温差较大但壳程压力不高的场合。该换热器用循环水冷却，其进口温度为30℃，出口温度为40℃；热流体煤油的进口温度为120℃，出口温度为40℃。冬季操作时进口温度会降低，估计该换热器的管壁温和壳体壁温之差较大，因此初步确定选用不带膨胀节的固定管板式换热器2.通过壳程、管程流体的确定通过壳程、管程流体的确定应根据以下原则：(1) 不洁净和易结垢的流体宜走管内，以便于清洗管子。(2) 腐蚀性的流体宜走管内，以免壳体和管子同时受腐蚀，而且管子也便于清洗和检修。(3) 压强高的流体

7、宜走管内，以免壳体受压。(4) 饱和蒸气宜走管间，以便于及时排除冷凝液，且蒸气较洁净，冷凝传热系数与流速关系不大。(5) 被冷却的流体宜走管间，可利用外壳向外的散热作用，以增强冷却效果。(6) 需要提高流速以增大其对流传热系数的流体宜走管内，因管程流通面积常小于壳程，且可采用多管程以增大流速。(7) 粘度大的液体或流量较小的流体，宜走管间，因流体在有折流挡板的壳程流动时，由于流速和流向的不断改变，在低Re(Re>100)下即可达到湍流，以提高对流传热系数。由于循环冷却水较易结垢，为便于水垢清洗，应使循环水走

8、管程，煤油走壳程。3.流速的确定增加流体在换热器中的流速，将加大对流传热系数，减少污垢在管子表面上沉积的可能性，即降低了污垢热阻，使总传热系数增大，从而可减小换热器的传热面积。但是流速增加，又使流体阻力增大，动力消耗就增多。所以适宜的流速要通过经济衡算才能定出。此外，在选择流速时，还需考虑结构上的要求。例如，选择高的流速，使管子的数目减少，对一定的传热面积，不得不采用较长的管子或增加程数。管子太长不易清洗，且一般