文档介绍：《化工原理》课程设计说明书
题目: 煤油冷却器的设计
学院: 化工学院
专业: 化学工程与工艺
目录
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(任务书) 5
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(主要设备尺寸、各种物料量和状态、能耗指标、设计时规定的主要操作参数以及附属设备的规格、型号及数量) 8
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一. 前言
换热器简单说是具有不同温度的两种或两种以上流体之间传递热量的设备。在工业生产过程中,进行着各种不同的热交换过程,其主要作用是使热量由温度较高的流体向温度较低的流体传递,使流体温度达到工艺的指标,以满足生产过程的需要。此外,换热设备也是回收余热,废热,特别是低品位热能的有效装置。
根据管壳式换热器的结构特点,常将其分为固定管板式、浮头式、U型管式、填料函式、滑动管板式、双管式等。本次课程设计设计的是固定管板式换热器。
固定管板式换热器,管束连接在管板上,管板与壳体焊接。其优点是结构简单、紧凑、能承受较高的压力,造价低,管程清洗方便,管子损坏或堵塞时易于更换;缺点是当管束与壳体的壁温或材料的线胀系数相差较大时,壳体与管束将会产生较大的热应力。这种换热器适用于壳测介质清洁且不易结垢、并能进行清洗、管程与壳程两侧温差不大或温差较大但壳测压力不高的场合
管壳式换热器结构:
管壳式换热器的主要零部件有壳体、接管、封头、管板、换热管、折流板元件等,对于温差较大的固定管板式换热器,还应包括膨胀节。管壳式换热器的结构应该保证冷、热两种流体分走管程和壳程,同时还要承受一定温度和压力的能力
(1)管板:管板是换热器的重要元件,主要是用来连接换热器,同时将管程和壳程分隔,避免冷热流体相混合。当介质无腐蚀或有轻微腐蚀时,一般采用碳素钢、低合金钢板或其锻件制造。
(2)管子与管板的连接:管子与管板的连接必须牢固,不泄漏。既要满足其密封性能,又要有足够的抗拉强度。其连接形式主要有强度胀接、强度焊接、胀焊结合等。
(3)管箱:其作用是把管道中来的流体均匀分布到各换热管中,将换热管内流体汇集在一起送出换热器。
(4)折流板和支承板:壳程内侧装设折流板或支承板,折流板的作用是组建壳间流道,使流体以适当的流速冲刷管束,提高传热系数,改善传热效果,以达到一定的传热强度。常用的折流板有弓形和圆环形两种,弓形折流板又分为单弓形、双弓形和三弓形。
(5)拉杆和定距管:折流板的安装一般是用拉杆和定距管组合并与管板固定在一起。拉杆与管板连接的一端可用焊接或螺纹连接,另一端也用焊接或螺纹固定。一般拉杆的直径不得小于10mm、数量不得小于4根。
管板与壳体的连接:其连接型式可分为不可拆式和可拆式。
二、设计题目: 根据条件设计合适的换热器(煤油冷却器的设计)
设计任务及操作条件:
煤油:入口温度150℃,出口温度50℃;运行表压 1bar。煤油流量17T/h。
冷却介质:凉水塔中处理过的补给水,入口温度30℃,出口温度50℃;运行表压 3bar。
三、流程示意图(计算流程图)
确定流体通入空间
确定定性温度,物性数据
对数平均温差的计算
查P R计算管内给热系数a1值
图
Ψ>
两壳程或以上
否
单壳程
是
计算热负荷Q ,估计换热器效率
否
估计K值,查换热器基本参数表选适当的管长和壳径
计算管内给热系数ai值,管程压降
>K,压降小于允许
是
假定壁温计算壳乘压降和给热系
否
与压降符合
是
查得垢层热阻R1,R2,计算总传热系数
A1/A2=-
否
是
校核,tw、压降、壁厚,强度等
完成设计
工艺流程图
,因为逆流平均推动力大于并流;
选用单壳程四管程固定式列管换热器;
:两流体均不发生相变的传热过程,因水的对流传热系数一般较大,并易结垢,故选择冷却水走换热器的管程,煤油走壳程。
直径小的换热器不仅便宜,而且可以获得较好的传热膜系数与阻力系数的比值。但管径愈小则换热器的压降愈大,在满足允许压力的前提下,一般推荐用外径为19mm,对于易结垢的流体,为方便清洗,采用外径为25mm的管子.
管长无相变的换热器时,管子较长则传热系数也增大,在相同的传热面积的情况下,采用长管流动截面积小,流速大,管程数小,从而减小了回弯次数,因而压降也较小;但是管子过长会带来制造的麻烦,因此一般选用4—6米,最终选用6米
管子的排列和管心距三角形的有利于壳程流体达到湍流。正方形有利于壳程的清洗。因此产生了转过一