化工原理?yè)Q熱器課程設(shè)計(jì)--列管式換熱器的工藝設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　.</b></p><p>　　課 程 設(shè) 計(jì) 報(bào) 告</p><p>　　題 目 列管式換熱器的工藝設(shè)計(jì) </p><p>　　課 程 名 稱 化工原理課程設(shè)計(jì) </p><p>　　專 業(yè) 化學(xué)工程與工藝

2、 </p><p>　　班 級(jí) </p><p>　　學(xué) 生 姓 名 </p><p>　　學(xué) 號(hào) </p><p>　　設(shè) 計(jì) 地 點(diǎn) </p><p>　　指 導(dǎo) 教 師 </p&g

3、t;<p>　　設(shè)計(jì)起止時(shí)間：2011 年5月2日至2011年 5月13日</p><p><b>　　課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)</b></p><p>　　設(shè)計(jì)題目：列管式換熱器的工藝設(shè)計(jì)和選用</p><p><b>　　設(shè)計(jì)題目</b></p><p>　　4、煉油廠用原油將柴油從175℃

4、冷卻至130℃，柴油流量為12500 kg/h；原油初溫為70℃，經(jīng)換熱后升溫到110℃。換熱器的熱損失可忽略。60kPa。</p><p>　　管、殼程阻力壓降均不大于30kPa。污垢熱阻均取0.0003㎡.℃/W</p><p><b>　　一、確定設(shè)計(jì)方案</b></p><p><b>　　1、選擇換熱器類型</b>

5、;</p><p>　　倆流體溫度變化情況：</p><p>　　柴油進(jìn)口溫度175℃，出口溫度110℃。原油進(jìn)口溫度70℃，出口溫度110℃ </p><p>　　從兩流體的溫度來(lái)看，估計(jì)換熱器的管壁溫度和殼體壁溫之差不會(huì)很大，因此初步確定選用固定管板式換熱器。</p><p><b>　　2、流程安排</b><

6、/p><p>　　該任務(wù)的熱流體為柴油，冷流體為原油，由于原油的黏度大，因此使原油走殼程，柴油走管程。</p><p><b>　　二、工藝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　?。ㄒ唬┕浪銈鳠崦娣e</b></p><p>　　1.換熱器的熱流量（忽略熱損失）</p><p&g

7、t;　　2.冷卻劑原油用量（忽略熱損失）</p><p><b>　　2.平均傳熱溫差</b></p><p><b>　　3.估K值</b></p><p>　　4.由K值估算傳熱面積</p><p><b>　　=</b></p><p><b

8、>　　（二）工藝結(jié)構(gòu)尺寸</b></p><p>　　1.管徑、管長(zhǎng)、管數(shù)</p><p>　　管徑選擇 選用傳熱管（碳鋼）</p><p>　　估算管內(nèi)流速 取管內(nèi)流速</p><p><b>　　計(jì)算管數(shù) </b></p><p><b>　　計(jì)算管長(zhǎng) &l

9、t;/b></p><p>　　確定管程 按單管程設(shè)計(jì)，傳熱管稍長(zhǎng)，宜采用多管程結(jié)構(gòu)?，F(xiàn)取傳熱管長(zhǎng)=2.5m，則該傳喚器管程數(shù)為：，則傳熱管總根數(shù)N=46×4=184（根）</p><p><b>　　2.管子的排列方法</b></p><p>　　采用組合排列法，即每程內(nèi)按正三角形排列，隔板兩側(cè)采用矩形排列，管子和管板采用焊

10、接結(jié)構(gòu)</p><p><b>　　計(jì)算管心距 </b></p><p>　　隔板中心到離其最近一排管中心距離</p><p>　　S=t/2+6=24/2+6=18mm</p><p>　　各程相鄰管心距為36mm</p><p>　　各程各有傳熱管46根</p><p&g

11、t;　　3.殼體內(nèi)徑的計(jì)算 </p><p>　　采用多管程結(jié)構(gòu)，取管板利用率η=0.7</p><p><b>　　計(jì)算 </b></p><p><b>　　圓整 </b></p><p><b>　　4.折流板</b></p><p><

12、;b>　　圓缺高度的計(jì)算 </b></p><p><b>　　折流板間距 </b></p><p><b>　　折流板數(shù)量 η</b></p><p>　　5.計(jì)算殼程流通面積及流速</p><p><b>　　計(jì)算流通面積 </b></p&g

13、t;<p>　　計(jì)算殼程流體流速 </p><p>　　6.計(jì)算實(shí)際傳熱面積</p><p>　　7.傳熱溫差報(bào)正系數(shù)的確定</p><p><b>　　查表：</b></p><p>　　8.管程與殼程傳熱系數(shù)的確定</p><p>　　殼程表面?zhèn)鳠嵯禂?shù) </p>

14、<p>　　當(dāng)量直徑，由正方形排列得：</p><p><b>　　殼程流通截面積：</b></p><p><b>　　殼程流體流速：</b></p><p><b>　　雷諾數(shù)：</b></p><p><b>　　普蘭特準(zhǔn)數(shù)：</b>&l

15、t;/p><p><b>　　粘度校正</b></p><p><b>　　管程表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)</b></p><p><b>　　管程流體流速：</b></p><p><b>　　雷諾數(shù)：</b></p><p><b>　

16、　普蘭特準(zhǔn)數(shù)：</b></p><p><b>　　9.傳熱系數(shù)的確定</b></p><p><b>　　的查取</b></p><p>　　管外側(cè)污垢熱阻 =1.7197</p><p><b>　　管內(nèi)側(cè)污垢熱阻 </b></p><p

17、>　　管壁熱阻 碳鋼在該條件下的熱導(dǎo)率為45，</p><p><b>　　則</b></p><p><b>　　的計(jì)算</b></p><p><b>　　的確定</b></p><p><b>　　10、傳熱面積</b></p>

18、<p><b>　　11、附件</b></p><p><b>　　拉桿數(shù)量</b></p><p>　　本換熱器殼體內(nèi)徑為325mm，故其拉桿直徑為，拉桿數(shù)量不得少于4個(gè)。</p><p>　　殼程流體接管直徑：取接管內(nèi)液體流速為，</p><p><b>　　則接管內(nèi)徑為&

19、lt;/b></p><p>　　管程流體接管直徑：取接管內(nèi)液體流速為，</p><p><b>　　則接管內(nèi)徑為</b></p><p>　　12、換熱器流體流動(dòng)阻力</p><p><b>　　管程流體阻力</b></p><p>　　由，傳熱管對(duì)粗糙度，查莫狄圖得

20、 </p><p><b>　　每程直管壓降 </b></p><p><b>　　每程回彎壓降 </b></p><p><b>　　總壓降</b></p><p><b>　　殼程流體阻力</b></p><p><b

21、>　　管速壓降 </b></p><p><b>　　折流板缺口壓降</b></p><p><b>　　總壓降</b></p><p><b>　　（五）結(jié)果概要</b></p><p>　　換熱器主要結(jié)構(gòu)尺寸和計(jì)算結(jié)果見(jiàn)下表：</p><

22、;p><b>　?。┛偨Y(jié)</b></p><p><b>　　1、結(jié)果</b></p><p>　　估算管內(nèi)流速 ，在0.5~3范圍內(nèi)，符合要求。</p><p>　　由計(jì)算得管長(zhǎng)，取單程管長(zhǎng)，符合要求。</p><p>　　換熱器的長(zhǎng)度與殼體直徑之比，在6~10之間，符合要求。</

23、p><p>　　殼程流體流速 ，在0.2~1.5范圍內(nèi)，符合要求。</p><p>　　傳熱溫差校正系數(shù)，符合要求。</p><p>　　，在1.15~1.25范圍內(nèi)，符合要求。</p><p>　　，在1.15~1.25范圍內(nèi)，符合要求。</p><p>　　管程流體阻力，符合要求。</p><p&g

24、t;　　殼程流體阻力，符合要求。</p><p><b>　　（七）參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　【1】《化工原理課程設(shè)計(jì)》 賈紹義 柴誠(chéng)敬 主編 天津大學(xué)出版社 </p><p>　　【2】《化工原理（上）》 夏青 陳常貴 主編 天津大學(xué)出版社</p><p>　　【3】《化工

25、原理課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)》 任曉光 主編 化學(xué)工藝出版社</p><p>　　【4】《化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)》 董大勤 主編 化學(xué)工藝出版社</p><p><b>　?。ò耍└戒?lt;/b></p><p>　　ChemCAD運(yùn)行結(jié)果</p><p>　　TABULATED ANALYSIS&

26、lt;/p><p>　　------------------</p><p>　　Overall Data:</p><p>　　Area Total m2 10.05 % Excess 83.74</p><p>　　Area Required m2

27、 5.16 U Calc. W/m2-K 590.49</p><p>　　Area Effective m2 9.48 U Service W/m2-K 321.37</p><p>　　Area Per Shell m2 9.48 Heat Duty MJ

28、/h 1.03E+003</p><p>　　Weight LMTD C 94.91 LMTD CORR Factor 0.9888 CORR LMTD C 93.85</p><p>　　Shellside Data:</p><p>　　Crossflow Vel. m/sec 9.2E-002 EndZone Ve

29、l. 8.0E-002 Window Vel. 1.6E-001</p><p>　　Film Coef. W/m2-K 2158.05 Reynold's No. 2669</p><p>　　Allow Press. Drop MPa 0.03 Calc. Press. Drop MPa

30、 -0.01</p><p>　　Inlet Nozzle Size m 0.15 Press. Drop/In Nozzle MPa 0.00</p><p>　　Outlet Nozzle Size m 0.15 Press. Drop/Out Nozzle MPa 0.00</p><

31、;p>　　Mean Temperature C 30.00</p><p>　　Rho V2 IN kg/m-sec2 35.16 Press. Drop (Dirty) MPa -0.01</p><p>　　Stream Analysis:</p><p>　　SA Factors: A

32、7.74 B 70.23 C 16.27 E 5.76 F 0.00</p><p>　　Ideal Cross Vel. m/sec 0.13 Ideal Window Vel. m/sec 0.19</p><p>　　Tubeside Data:</p><p>　　Film Coef. W/m2-

33、K 1603.99 Reynold's No. 38686</p><p>　　Allow Press. Drop MPa 0.03 Calc. Press. Drop MPa 0.01</p><p>　　Inlet Nozzle Size m 0.15 Pr

34、ess. Drop/In Nozzle MPa 0.00</p><p>　　Outlet Nozzle Size m 0.15 Press. Drop/Out Nozzle MPa 0.00</p><p>　　Interm. Nozzle Size m 0.00 Mean Temperature C

35、 125.00</p><p>　　Velocity m/sec 1.01 Mean Metal Temperature C 67.47</p><p>　　Clearance Data:</p><p>　　Baffle m 0.0032 Outer Tube Limit

36、 m 0.2900</p><p>　　Tube Hole m 0.0008 Outer Tube Clear. m 0.0350</p><p>　　Bundle Top Space m 0.0000 Pass Part Clear. m 0.0000</

37、p><p>　　Bundle Btm Space m 0.0000</p><p>　　Baffle Parameters:</p><p>　　Number of Baffles 5</p><p>　　Baffle Type

38、 Single Segmental</p><p>　　Inlet Space m 0.342 </p><p>　　Center Space m 0.300 </p><p>　　Outlet Space

39、m 0.342 </p><p>　　Baffle Cut percent 25.000 </p><p>　　Baffle Overlap m 0.050 </p><p>　　Baffle Cut Directio

40、n Horizontal</p><p>　　Baffle Cut Basis Diameter</p><p>　　Number of Int. Baffles 0</p><p>　　Baffle Thickness

41、 m 0.003 </p><p><b>　　Shell:</b></p><p>　　Shell O.D. m 0.35 Orientation H</p><p>　　Shell I.D. m

42、 0.33 Shell in Series 1</p><p>　　Bonnet I.D. m 0.33 Shell in Parallel 1</p><p>　　Type AEW Max. H

43、eat Flux Btu/ft2-hr 0.00</p><p>　　Imping. Plate Impingement Plate Sealing Strip 5</p><p><b>　　Tubes:</b></p><p>　　Number

44、 64 Tube Type Bare</p><p>　　Length m 2.00 Free Int. Fl Area m2 0.00</p><p>　　Tube O.D. m 0.025 Fin Effic

45、iency 0.000</p><p>　　Tube I.D. m 0.020 Tube Pattern SQUAR</p><p>　　Tube Wall Thk. m 0.003 Tube Pitch m 0.032

46、</p><p>　　No. Tube Pass 4</p><p>　　Inner Roughness m 0.0000560</p><p>　　Resistances:</p><p>　　Shellside Film m2-K/W

47、 0.00046</p><p>　　Shellside Fouling m2-K/W 0.00018</p><p>　　Tube Wall m2-K/W 0.00005</p><p>　　Tubes

48、ide Fouling m2-K/W 0.00018</p><p>　　Tubeside Film m2-K/W 0.00062</p><p>　　Reference Factor (Total outside area/inside area ba

49、sed on tube ID) 1.250</p><p>　　Pressure Drop Distribution:</p><p>　　Tube Side Shell Side</p><p>　　Inlet Nozzle MPa 0.0000 Inlet Nozzle

50、 MPa 0.0000</p><p>　　Tube Entrance MPa 0.0008 Impingement MPa 0.0000</p><p>　　Tube MPa 0.0065 Bundle MPa 0.0002<

51、;/p><p>　　Tube Exit MPa 0.0022 Outlet Nozzle MPa 0.0000</p><p>　　End MPa 0.0020 Total Fric. MPa 0.0003</p><p>　　Outlet

52、 Nozzle MPa 0.0000 Total Grav. MPa -0.0061</p><p>　　Total Fric. MPa 0.0115 Total Mome. MPa 0.0000</p><p>　　Total Grav. MPa 0.0