《45万吨列管式换热器的设计》

2014届化工原理课程设计《45万吨列管式换热器的设计》学生姓名学号7071210235所属学院生命科学学院专业化学工程与工艺班级化工14-2班指导教师田维亮李秀敏塔里木大学教务处制目录化工原理课程设计（塔里木大学）1化工原理课程设计任书...................................................................................................................1摘要..................................................................................................................................................3第一部分前言...........................................................................................................................4第二部分换热器设计简介.............................................................................................................52.1换热器的类型....................................................................................................................52.2设计方案简介....................................................................................................................6第三部分列管式换热器的设计计算...........................................................................................83.1试算并初选换热器规格.....................................................................................................8第四部分换热器设计.................................................................................................................104.1初步选择换热器规格.......................................................................................................104.2核算总传热系数K0.........................................................................................................114.3计算压强降.......................................................................................................................13第五部分零件计算......................................................................................................................145.1管子的规格和排列方法...................................................................................................145.2管程和壳程数的确定.......................................................................................................155.3外壳直径的确定..............................................................................................................155.4折流板形式的确定...........................................................................................................165.5主要附件的尺寸设计.......................................................................................................16第六部分设计结果汇总表.........................................................................................................17参考文献........................................................................................................................................18小结................................................................................................................................................19附录............................................................................................................................................20化工原理课程设计教师评分表.....................................................................................................21化工原理课程设计任书专业化学工程与工艺班级化工14-2班学生姓名燕学文化工原理课程设计（塔里木大学）2发题时间：2012年12月8日一、设计题目：煤油冷却器的设计1．处理能力：年处理煤油45万吨2．设备形式：列管式换热器3．设计参数（1）煤油：入口温度140℃，出口温度40℃（2）冷却介质：自来水，入口温度30℃，出口温度40℃（3）允许压强降：不大于100kPa（4）煤油定性温度下的物性数据：密度825kg/m3，黏度7.15×10-4Pa.s，比热容2.22kJ/(kg.℃)，导热系数0.14W/(m.℃)（5）每年按330天计，每天24小时连续运行（6）建厂地区：大气压为760mmHg、自来水年平均温度为20℃的库车县。三、设计要求和工作量完成设计说明书一份四、设计说明书主要内容（参考）化工原理课程设计任务书摘要第一章前言第二章换热器设计简介换热器概述换热器的分类换热器选型及其依据管程和壳程数的确定流动空间的选择流体流速的选择流动方式的选择第三章列管式换热器的设计计算传热系数K平均温度差对流传热系数污垢热阻流体流动阻力(压强降)的计算第四章换热器设计确定物性数据传热面积初值计算管侧传热系数管内给热系数传热核算壳侧压力降化工原理课程设计（塔里木大学）3管侧压降计算裕度计算第五章零件计算封头缓冲挡板放气孔、排液孔接管假管拉杆和定距管膨胀节第六章设计结果汇总主要结构参数表第七章设计小结参考文献附录五、主要参考文献［1］谭天恩，等.化工原理（第三版）.北京：化学工业出版社，2009［2］大连理工大学化工原理教研室.化工原理课程设计.大连：大连理工大学出版社，1994［3］贾绍义，柴诚敬.化工原理课程设计.天津：天津大学出版社，2002［4］时钧主编.化学工程手册（第二版）.北京：化学工业出版社，1996参考文献并不局限于上述所列。六、设计进度安排下发设计任务书并进行初步讲解0.5天搜集、查阅相关资料并完成综述0.25天确定工艺条件和设计方案0.25天完成设计计算3天完成附属设备主要工艺尺寸计算0.5天总结0.5天七、仪器设备塔里木大学化工原理实验室查资料和进行计算机辅助设计指导教师（签名）：2012年月日摘要化工原理课程设计（塔里木大学）4首先，根据任务书要求，结合换热介质物性标准确定换热器类型。其次，根据流体流动及传热等章节中关于流动阻力、传热面积的计算，初步确定达到设计要求所要的传热面积，确定传热器大致尺寸，然后根据压降校核、传热校核确定传热尺寸，最后，通过化工机械确定换热器各附件尺寸。经过上述步骤选定固定板式换热器，本换热器的处理能力是45万吨，采用单壳程、4管程，共用710根换热管，管程压降6.694410Pa，壳程压降45.543910Pa，裕度29.3%，此换热器符合生产要求。关键词：固定板式换热器、设计、任务书第一部分前言化工原理课程设计（塔里木大学）5换热器是将热流体的部分热量传递给冷流体的设备，又称热交换器。换热器的应用广泛，它的主要功能是保证工艺过程对介质所要求的特定温度，同时也是提高设备能源利用率的主要设备之一。换热器既可以是一种单独的设备，如加热器、冷却器和凝汽器等；也可是某一工艺设备的组成部分，如列管式热交换器。在石油、化工、轻工、制药、能源等工业生产中，常常需要把低温流体加热或者把高温流体冷却，把液体汽化成蒸汽或者把蒸汽冷凝成液体。这些过程均和热量传递有密切联系，因而均可通过换热器来完成。第二部分换热器设计简介2.1换热器的类型化工原理课程设计（塔里木大学）6换热器是化工、石油、食品及其他许多工业部门的通用设备，在生产中占有重要地位。由于生产规模、物料的性质、传热的要求等各不相同，故换热器的类型也是多种多样。按用途它可分为加热器、冷却器、冷凝器、蒸发器和再沸器等。根据冷、热流体热量交换的原理和方式可分为三大类：混合式、蓄热式、间壁式。间壁式换热器又称表面式换热器或间接式换热器。在这类换热器中，冷、热流体被固体壁面隔开，互不接触，热量从热流体穿过壁面传给冷流体。该类换热器适用于冷、热流体不允许直接接触的场合。间壁式换热器的应用广泛，形式繁多。将在后面做重点介绍。直接接触式换热器又称混合式换热器。在此类换热器中，冷、热流体相互接触，相互混合传递热量。该类换热器结构简单，传热效率高，适用于冷、热流体允许直接接触和混合的场合。常见的设备有凉水塔、洗涤塔、文氏管及喷射冷凝器等。蓄热式换热器又称回流式换热器或蓄热器。此类换热器是借助于热容量较大的固体蓄热体，将热量由热流体传给冷流体。当蓄热体与热流体接触时，从热流体处接受热量，蓄热体温度升高后，再与冷流体接触，将热量传给冷流体，蓄热体温度下降，从而达到换热的目的。此类换热器结构简单，可耐高温，常用于高温气体热量的回收或冷却。其缺点是设备的体积庞大，且不能完全避免两种流体的混合。工业上最常见的