列管式換熱器設計書

1、設計題目煤油冷卻器的設計，要求列管式換熱器，處理能力 198000 噸/年（t/a），將 140℃的煤油冷卻至 40℃，水的入口溫度 30℃，出口溫度 40℃。允許壓降 100000Pa設計計算一、確定設計方案1、選擇換熱器的類型 兩種流體溫度變化情況：煤油的入口溫度為 140℃出口溫度為 40℃。鑒于工業(yè)上成本的要求，所以應使用循環(huán)冷卻水冷卻，入口溫度 30℃出口溫度 40℃。鑒于在蘭州建廠，冬季較冷，考慮到冬季操作時候入口溫度會降低

2、，估計該換 熱器的管壁和殼體的溫差較大，故初步確定使用帶膨脹節(jié)的管板式換熱器。2、流動空間及流速的確定由于冷卻水容易結垢，考慮到工業(yè)上對垢的清洗故循環(huán)水走管程，煤油走殼程。對于材料，工業(yè)上常使用碳鋼，它的價格低廉強度較高，但是易被酸腐蝕，耐堿性較強，所以在無腐蝕的條件下，它是比較理想的材料，換熱器一般使用的是無縫鋼管，所以選擇φ=25mm*2.5mm 的碳鋼 10 鋼管。管內流速取ui=1m/s。 二、確定物性參數(shù) 殼程的定性溫度（℃）

3、 90 240 140 ? ? ? T管程定性溫度℃） ( 35 230 40 ? ? ? t煤油在 90℃下的物理性質數(shù)據(jù)如下：密度ρo=825kg/m3比熱容 Cpo=2.22KJ/(kg·℃)導熱系數(shù)λo=0.14W/(m·K)粘度 μo=7.15*10-4Pa·s循環(huán)冷卻水在 35℃下的物理性質數(shù)據(jù)如下：密度ρi=994kg/m3比熱容 Cpi=4.174KJ/(kg·℃)導熱系數(shù)

4、λo=0.626W/(m·K)粘度 μi=7.225*10-4Pa·s三、總傳熱系數(shù)的計算1、熱流量Qo=qmo·Cpo ·Δt=25000*2.22*（140-40）=5.55*106KJ/h=1541.7kw2、平均傳熱溫差℃ 3930 4040 140 ln) 30 40 ( ) 40 140 (ln'212 1 ???? ? ? ???? ? ? ? ?ttt t m t3

5、、冷卻水的用量（質量流量）管程） ( 4 1 . 3 66 . 18 ? ? ? ? lL N p傳熱管總管數(shù) N=118*4=472 根3、 平均溫度校正系數(shù)091 . 0 30 14030 4010 30 4040 140? ?? ?? ?? ?PR按照雙殼程四管程結構查圖可得ψ=0.92 則平均溫差 =0.92*39=35.88℃ m t ?4、 傳熱管的排列方式采用組合排列，單程管采用正三角形排列，隔板兩側采用正方形排列取管心距

6、 t=1.25do則 t=1.25*25=31.25≈32（mm）橫過管束中心管數(shù)根 29 85 . 25 472 * 19 . 1 n 1.19 Nc ? ? ? ?5、 殼體內徑多管程取η=0.7 則，殼體內徑為圓整后為 D=1000（mm） mm N t D 28 . 978 7 . 0472 * 88 . 35 * 05 . 1 05 . 1 ? ? ? ?6、 折流板采用弓形折流板截去的高度為殼體內徑的 0.25 倍，故 h=

7、1000*0.25=250mm折流板間距為 B=0.3D=300mm折流板數(shù) 塊 折流板間距傳熱管長 19 1 3006000 1 ? ? ? ? ? B N折流板水平放置。7、 接管殼程流體留出接管，取接管內煤油流速 u=1m/s 則接管內徑為m uV d 1 . 0 1 * 14 . 3) 825 * 3600 /( 25000 * 4 4 ? ? ? ?取標準管管徑為 100mm管程進出口管徑，取循環(huán)水流速 u=1.5m/sD=