浮头式换热器课程设计(共10页).doc

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1、精选优质文档-倾情为你奉上目录 专心-专注-专业一 设计任务书某生产过程中，需将6000kg/h的原油从175冷却至130，压力为0.4MPa；冷却介质采用循环水，循环冷却水的压力为0.3MPa，循环水进口温度25，出口温度为55。试设计一台列管式换热器，完成该生产任务。二 设计计算2.1确定设计方案2.11 选择换热器类型 两流体的温度变化情况:原油进口温度175，出口温度130；循环冷却水进口温度25，出口温度55。考虑到换热器的管壁温度和壳体温度之差较大，因此初步确定选用浮头式换热器。2.12 管程安排由于循环冷却水较易结垢，若其流速太低，将会加速污垢增长速度，使换热器的热流量下降，故总

2、体考虑，应使循环冷却水走管程，原油走壳程。2.2 确定物性数据 定性温度：对于一般气体和水等低黏度流体，其定性温度可取流体进出口温度的平均值。故 壳程原油的定性温度为： 管程循环冷却水的定性温度为： 已知原油在定性温度下的有关物性数据如下：密度 820kg/m导热系数0.128W/m定压比热容 2.20kJ/kg粘度 0.665mPas循环冷却水在40下的物性数据如下：密度 992.2kg/m 导热系数 0.634W/m定压比热容 4.1744KJ/kg粘度 0.656mPas2.3 估计传热面积 2.31 热流量 （忽略热损失） 2.32 冷却水的用量 2.33 平均传热温差 先按照纯逆流计

3、算得： 2.34 初算传热面积 由总传热系数的选择表可得：K的取值范围为290 698，在K的取值范围内，取K=320。则估算的传热面积为：2.4 工艺结构尺寸 2.41 管径和管内流速 选用较高级冷拔传热管（碳钢），取管内流速 2.42 管程数和传热管数 可依据传热管内径和流速确定单程传热管数 按单程管计算所需的传热管长度为 按单程管设计，传热管较长，宜采用多管程结构，根据本设计实际情况，可取传热管管长L=1.5m，则该换热器的管程数为：传热管总根数 2.43 平均传热温差校正及壳程数平均温差校正系数计算如下：按单壳程温差校正系数应查有关图表，可得：平均传热温差 由于平均传热温差校正系数大于

4、0.8，故取单壳程合适。2.44 传热管排列和分程方法采用组合排列法，即每程内均按正三角形排列，隔板两侧采用正方形排列。取管心距 ；mm隔板中心到离其最近一排管中心距离按式计算：2.45 壳体直径采用多管程结构，壳体直径可按式估算，取管板利用率，则壳体直径为圆整可取。此时 符合要求。2.46 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 取h=100mm。 取折流板间距 则： 可取B=150mm折流挡板数2.47 接管壳程流体进出口接管：取接管内原油流速为，则接管内径为：圆整后可取管径为60mm。管程流体进出口接管：取接管内循环水流速，则接管内径为：圆整后

5、取管径为60mm。2.5 换热器核算 2.51 传热面积校核 （1）管程对流传热系数，按式计算： 管程流通截面积：管程流体流速和雷诺数分别为：普兰特准数： （2） 壳程对流传热系数，对于圆缺形折流板，可采用克恩公式： 当量直径由正三角形排列得：壳程流通截面积：壳程流体流速及其雷诺数分别为：粘度校正（3） 污垢热阻和管壁热阻（管壁内侧）=0.00035（管壁外径）=0.0003已知管壁厚度b=0.0025m碳钢在该条件下的热导率为：（4） 总传热系数K （5） 传热面积校核，依式可得所计算传热系数面积为： 该换热器的实际传热面积：该换热器的面积裕度为：传热面积裕度适合，该换热器能够完成生产任务。

6、2.52 换热器内压降的核算（1） 管程阻力由，传热管相对粗糙度，查莫狄图得。流速：管程流动阻力在允许范围内。（2） 壳程阻力F=0.5 为折流挡板数，=9 总阻力壳程流体也比较适宜。三 设计结果汇总表及图 换热器形式：浮头式管口表传热面积（）：5符号尺寸用途工艺参数a名称管程壳程b物料名称循环水原油c操作压强，0.30.4d操作温度，25/55175/130e流量，kg/h4743.26000f流体密度，992.2820流速，0.470.23传热量，165总传热系数，357对流传热系数，3825.3602.2污垢系数，0.000350.0003阻力降，47181324程数51推荐使用材料碳钢碳钢管子规格管间距，折流板型式壳体内径，273