化工原理课程设计---煤油换热器的设计

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1、设计题目：煤油换热器的设计设计者:班级：学号：指导老师：设计成绩目录1.综述…………………………………………………………………31.1列管式换热器简介………………………………………1.2换热器的选择………………………………………………41.3流体流动空间及流速的选择…………………………2.课程设计任务书………………………………………………63.换热器设计所需物性数据………………………………3.1流体主要物性参数………………………………………3.2温差校正系数Ψ……………………………………………73

2、.3列管式换热器中总传热系数K………………………4.换热器工艺结构尺寸………………………………………84.1热负荷的计算……………………………………………4.2传热面积估算……………………………………………4.3管径和管内流速………………………………………4.4管程数和传热管数………………………………………4.5传热管排列及壳内径……………………………………94.6折流板的计算……………………………………………5.换热器的核算……………………………………………………95.1管程对流传热系数…………

3、…………………………5.2壳程对流传热系数……………………………………5.3总传热系数…………………………………………………105.4传热面积的核算………………………………………………6.换热器主要结构尺寸和计算结果………………………117.设计结果说明及讨论………………………………………127.1课程设计说明…………………………………………7.2课程设计感悟…………………………………………8.换热器总装配图………………………………………………131.综述1.1列管式换热器简介列管式换热器列管式换

4、热器是目前化工及酒精生产上应用最广的一种换热器。它主要由壳体、管板、换热管、封头、折流挡板等组成。所需材质，可分别采用普通碳钢、紫铜、或不锈钢制作。在进行换热时，一种流体由封头的连结管处进入，在管流动，从封头另一端的出口管流出，这称之管程；另一种流体由壳体的接管进入，从壳体上的另一接管处流出，这称为壳程。列管式换热器种类很多，目前广泛使用的按其温差补偿结构来分，主要有以下几种：（1）固定管板式换热器：这类换热器的结构比较简单、紧凑、造价便宜，但管外不能机械清洗。此种换热器管束连接在管板上，管板分别

5、焊在外壳两端，并在其上连接有顶盖，顶盖和壳体装有流体进出口接管。通常在管外装置一系列垂直于管束的挡板。同时管子和管板与外壳的连接都是刚性的，而管内管外是两种不同温度的流体。因此，当管壁与壳壁温差较大时，由于两者的热膨胀不同，产生了很大的温差应力，以至管子扭弯或使管子从管板上松脱，甚至毁坏换热器。（2）浮头式换热器：换热器的一块管板用法兰与外壳相连接，另一块管板不与外壳连接，以使管子受热或冷却时可以自由伸缩，但在这块管板上连接一个顶盖，称之为“浮头”，所以这种换热器叫做浮头式换热器。其优点是：管束可

6、以拉出，以便清洗；管束的膨胀不变壳体约束，因而当两种换热器介质的温差大时，不会因管束与壳体的热膨胀量的不同而产生温差应力。其缺点为结构复杂，造价高。（3）U型管式换热器：U形管式换热器，每根管子都弯成U形，两端固定在同一块管板上，每根管子皆可自由伸缩，从而解决热补偿问题。管程至少为两程，管束可以抽出清洗，管子可以自由膨胀。其缺点是管子内壁清洗困难，管子更换困难，管板上排列的管子少。优点是结构简单，质量轻，适用于高温高压条件。1.2换热器的选择根据设计条件，由于被冷却流体煤油不够清洁，因此不能选用U

7、形管式换热器；另外，由于被冷却流体煤油与热流体自来水的温差相对来说比较高，所以也不能选固定管板式换热器。对于浮头式换热器，它的两端管板的有一端可以沿轴向自由浮动，这种结构不但完全清除热应力，而且整个管束可以从壳体中抽出，便于清洗和检修。因此，应选择浮头式的列管式换热器。1.3流体流动空间及流速的选择对于列管式换热器，流体选择流经管程或壳程，遵循以下原则：1.不清洁或易结垢的流体宜走容易清洗的一侧。对于直管管束，宜走管程；2.腐蚀性流体宜走管程，以免壳体和管束同时被腐蚀；3.为增大对流传热系数，需要

8、提高流速的流体宜走管程；4.两流体温差较大时，对于固定管板式换热器，宜将对流传热系数大的流体走壳程，以减小管壁和壳体的温差，减小热应力；5.蒸气冷凝宜走壳程，以利于排除冷凝液；6.需要冷却的流体宜走壳程，便于散热，以减少冷却剂用量；但温度很高的流体，其热能可以利用，宜走管程，以减少热损失；7.黏度大或流量较小的流体宜走壳程，因有折流挡板的作用，在低Re下（Re＞100）即可达到湍流。对于本次设计要求，由于冷却水易结垢，若其流速太低，将会加快污垢增长速度，使换热器的热流量下降；又被冷