化工原理课程设计1列管式换热器[1].doc

化工原理课程设计任务书 材化学院 专业 班 学生姓名 学号： 设计题目： 列管式换热器设计 设计时间： 200 年 月 日—— 200 年 月 日 指导老师：吴世彪 设计任务： 某炼油厂用柴油将原油预热。柴油和原油的有关参数如下表, 两侧的污垢热阻均可取1.72×10-4m2·K/W，换热器热损失忽略不计，管程的绝对粗糙度ε=0.1mm，要求两侧的阻力损失均不超过0.3×105Pa。试设计一台适当的列管式换热器。(y:学号后2位数字) 物料 温 度 ℃ 质量流量 kg/h 比 热 kJ/(kg·℃) 密 度 kg/m3 导热系数 W/(m·℃) 粘度 Pa·s 工作 压力 入口 出口 柴油 175 T2 34000+100*y 2.48 715 0.133 0.64×10-3 常压 原油 70 110 44000+150*y 2.20 815 0.128 3.0×10-3 常压 设计内容： (1) 设计方案的确定及流程说明 (2) 换热面积的估算 (3) 管子尺寸及数目计算 (4) 管子在管板上的排列 (5) 壳体内径的确定 (6) 附件设计(选型) (7) 换热器校核（包括换热面积、压力降等） (8) 设计结果概要或设计一览表 (9) 对本设计的评述或有关问题的分析讨论 (10)参考文献 图纸要求：1、换热器化工设备图（1＃图纸） 安徽建筑工业学院材化学院化工系 目录 第一章 文献综述 第一节 概述 换热器的概念 换热器的分类 列管式换热器的标准简介 列管式换热器选型的工艺计算步骤 第二节 换热器设备应满足的基本要求 合理的实现所规定的工艺条件 安全可靠性 安装、操作及维护方便 经济合理 第三节 列管式换热器结构及基本参数 管束及壳程分程 传热管 管的排列及管心距 折流板和支撑板 旁路挡板和防冲挡板 其他主要附件 列管式换热器结构基本参数 第四节 设计计算的参数选择 冷却剂和加热剂的选择 冷热流体通道的选择 流速的选择 流向的选择 第二章 列管式换热器的设计计算 第一节 换热面积的估算 一、计算热负荷 估算传热面积 第二节 换热器及主要附件的试选 一、试选管型号 二、换热器结构一些基本参数的选择 第三节 换热器校核 一、核算总传热系数 二、核算压强降 第四节 设计结果一览表 第五节 设计总结及感想 一、设计总结 二、感想 参考文献 第一章 文献综述(略) 第二章 列管式换热器的设计计算 第一节 换热面积的估算 一、计算热负荷(不考虑热损失) 由于设计条件所给为无相变过程。由设计任务书可知热负荷为 Q = w原油Cp原油(t2-t1) = (50000/3600)×2.20×1000×(110-70)= 1222222W. 由热量守恒可计算柴油出口温度T2 Q = w柴油Cp柴油(T1-T2) = (38000/3600)×2.48×1000×(175-T2)=1222222W T2=128.31℃ 二、计算平均温度差： Δt1=175-110=65℃ Δt2=128.31-70=58.31℃ 逆流温度差 ℃ 三．确定流体走向 由于原油温度低于柴油，为减少热损失和充分利用柴油的热量，选择原油走壳程，柴油走管程。 四．换热面积估算 由《化工原理课程设计》的表4-6，取K估=200W/(m2·℃). 先假设换热器为单管程、单壳程的，且冷热流体逆流接触。则 A估=Q/(K估×Δtm逆)=1222222/(200×61.6)=99.2m2. 预先估算传热面积为99.2 m2。 五、选柴油的流速为u1=1m/s 取换热管的规格为Φ25×2.5mm碳素钢管(8.3kg/6m)。估算单管程的管子根数 ==47.02≈47根。 根据传热面积A估计算管子的长度L’,有 式中：d1----换热管的内径，为0.02m d0----换热管的外径，为0.025m 五、管程数Nt的确定 由于L’数值太大，换热器不可使用单管程的形式，必须用多管程。我们选择管程的长度为6m，则Nt=L’/6=27/6=4.5≈4.(管程数通常选择偶数) 六、校正温度差 R=(T1-T2)/(t2-t1)=(175-128.31)/(110-70)=1.167 P=(t2-t1)/(T1-t1)=(110-70)/(175-70)=0.381 根据R，P的值，查化工原理教材中图4-25(a)，得温度校正系数 φ=0.91 0.9,说明换热器采用单壳程，四管程的结构是合