化工原理课程设计-列管式换热器

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1、《材料工程原理B》课程设计设计题目：处理量10×104吨/年煤油冷却器的设计专业：班级：学号：姓名：日期：指导教师：设计成绩：日期：设计任务书设计题目处理量10×104吨/年煤油冷却器的设计一.设计要求：1.处理能力：（10×104）吨/年煤油2.设备型式：列管式换热器二.操作条件1.煤油：入口温度140°C，出口温度40°C。2.冷却介质：采用循环水，入口温度30°C，出口温度40°C。3.允许压降：不大于105Pa。4.煤油定性温度下的物性数据：rc=825kg/m3,mc=7.15´10-4Pa·s,Cpc=2.22kJ/(kg·°C)，λc=0.14W/(m·°C)5.每

2、年按330天计，每天24h连续生产。三.设计任务l选择适宜的列管换热器并进行核算。l绘制带控制点的工艺流程图和设备结构图，并编写设计说明书。任务下达日期：2015.12.21任务完成日期：2015.12.25指导教师：学生：目录一、概述1二、设计方案说明12.1列管式换热器设计简介12.2列管式换热器的类型22.2.1固定管板式22.2.2浮头式换热器22.2.3U型管式换热器32.2.4填料函式换热器32.3换热器类型的选择32.4流体流径流速的选择32.5材质的选择42.6换热器其他结构的选择42.6.1管程结构42.7工艺流程草图5三、换热器设计计算63.1确定计算方案63

3、.1.1选择换热器的类型63.1.2流体流径流速的选择63.2确定物性参数63.3估算传热面积73.3.1热流量73.3.2平均传热温差73.3.3传热面积73.3.4冷却水用量83.4工艺结构尺寸83.4.1管径和管内流速83.4.2管程数和传热管数83.4.3平均传热温差校正及壳程数93.4.4传热管排列和分程方法93.4.5壳体内径93.4.6折流板103.4.7接管103.5换热器核算103.5.1热流量核算103.5.1.1壳程表面传热系数103.5.1.2污垢热阻和管壁热阻123.5.1.3传热系数K123.5.1.4换热器面积裕度123.5.2换热器内流体阻力计算1

4、33.5.2.1管程流体阻力133.5.2.2壳程阻力133.6壁温核算143.7水泵15四、换热器主要结构尺寸和计算结果表16五、设计心得体会17参考资料18主要符号说明18一、概述课程设计是学习化工设计基础知识，培养学生化工设计能力的重要教学环节，通过这一实践教学环节，使学生掌握化工单元过程及设备设计的基本程序和方法，熟悉查阅和正确使用技术资料，能够在独立分析和解决实际问题的能力方面有较大提高，增强工程观念和实践能力。为此，学生应在进行本课程设计的实践过程中，以实事求是的科学态度，严谨认真的工作作风完成以下内容。（1）设计方案简介（2）主要设备的工艺设计计算（3）主要设备的结

5、构设计与机械设计（4）典型辅助设备的选型（5）带控制点的工艺流程图（6）主要设备的工艺条件图（7）主要设备的总装配图（8）编写设计说明书二、设计方案说明2.1列管式换热器设计简介列管式换热器的设计、制造、检验与验收必须遵循中华人民共和国国家标准“钢制管壳式（即列管式）换热器”（GB151）执行。按该标准，换热器的公称直径做如下规定：卷制圆筒，以圆筒内径作为换热器公称直径，mm；钢管制圆筒，以钢管外径作为换热器的公称直径，mm。列管式换热器的工艺设计主要包括下列内容：①根据生产任务和有关要求确定设计方案；②初步确定换热器结构和尺寸；③核算换热器的传热能力及流体阻力；④确定换热器的工

6、艺结构。第19页2.2列管式换热器的类型2.2.1固定管板式固定管板式换热器是用焊接的方式将管束的管板固定在壳体两端。制造方便，紧凑，造价较低。适用于壳程流体清洁，不易结垢，或者管外侧污垢能用化学处理方法除掉的场合，同时要求壳体壁温与管子壁温之差不能太大，一般情况下，该温差不得大于50℃。若超过此值，应加温度补偿装置。通常是在壳体上加一膨胀节。但这种装置只能用在管壁温与壳体壁温之差低于60~70℃及壳程压力不高的场合.当壳程流体表压超过0.7MPa时,由于膨胀节的材料较厚,难以伸缩而失去对热变形的补偿作用,此时不宜采用这种结构。图12.2.2浮头式换热器浮头式换热器是采用法兰把管

7、束一端的管板固定到壳体上，另一端管板可以在壳体内自由伸缩，并在这端管板上加一顶盖后称为“浮头”。这类换热器的主要特点是管束可以从壳体中抽出，便于清洗管间和管内。管束可以在壳体内自由伸缩，不会产生热应力。但这种换热器结构较为复杂，造价高，制造安装要求高。适用于壳体壁温与管壁温差较大或者壳程流体易结垢的场合。图2第19页2.2.3U型管式换热器这类换热器的管束是由弯成U型的传热管组成。其特点是管束可以自由伸缩，不会产生温差应力，结构简单，造价比浮头式低，管外容易清洗。但管板上排列的管