1、課題名稱：煤油換熱器的設計,指導老師：劉敏 答辯人：鄧*,2013年6月21日,換熱器依據(jù)傳熱原理和實現(xiàn)熱交換的方法一般分為間壁式、混合式、蓄熱式三類。其中間壁式換熱器應用最廣。它又可分為管式換熱器、板式換熱器、翅片式換熱器、熱管換熱器等。其中列管式換熱器又稱管殼式換熱器，是一種通用的標準換熱設備。它因結(jié)構(gòu)簡單、堅固耐用、造價低廉、用材廣泛、清潔方便、適用性強等優(yōu)點而在換熱設備中占據(jù)主導地位。煤油是從石油中分餾制得，剛剛分餾的煤油溫度很高，不便于保存和運輸?shù)龋枰獙嵭欣鋮s。本設計的任務就是完成一滿足煤油冷卻生產(chǎn)要求的管殼式換熱器的設計或選型。,綜述,一般適用于殼體與管束間的溫度差低于50，殼程

2、壓力小于6kgf/cm2的情況。這種換熱器具有結(jié)構(gòu)比較簡單、造價低廉的優(yōu)點；但其缺點是因管束不能抽出而使殼程清洗困難，因此要求殼程的流體應是較清潔且不易結(jié)垢的物料。,當殼體與管束因溫度不同而引起熱膨脹時，管束連同浮頭就可在殼體內(nèi)自由伸縮，而與殼體無關(guān)，從而解決熱補償問題。另外，由于固定端的管板是以法蘭與殼體相連接的，因此管束可以從殼體中抽出，便于清洗和檢修，所以浮頭式換熱器應用較為普遍，其缺點是結(jié)構(gòu)比較復雜，金屬消耗量多，造價較高,換熱器結(jié)構(gòu)較簡單，重量輕，適用于高溫和高壓的情況。其主要缺點是管程清洗比較困難，且因管子有一定彎曲半徑，管板利用率較低，管程不易清洗，因此管程流體必須清潔。,總體思

3、路：,（1）處理能力：25000 kg/h煤油 （2）設備型式：列管式換熱器 （3）操作條件： 煤油：入口溫度125，出口溫度40 冷卻介質(zhì)：自來水，入口溫度28，出口溫度38，循冷卻水的壓力為0.4MPa,煤油冷卻器設計任務及操作條件,（1）選擇冷卻劑的類型和進出口溫度并查閱定性溫度下的物理性質(zhì) （2）選擇列管換熱器的類型 （3）選擇冷熱流體流動的空間及流速 （4）選擇列管換熱器換熱管的規(guī)格 （5）選擇列管換熱器折流擋板的形式 （6）選擇緩沖板、拉桿和定距管 （7）估算傳熱面積 （8）確定管程數(shù)和換熱管根數(shù) （9）確定殼程數(shù)和換熱管排列方式 （10）確定擋板，隔板的規(guī)格和數(shù)量 （11）確定殼

4、體和各管口的內(nèi)徑并圓整 （12）核算換熱器的傳熱面積，要求設計裕度不小于25% （13）核算管程和殼程的流體阻力損失，要求管程和殼程的阻力都不大 于105Pa,具體設計要求：,T=,1.物性數(shù)據(jù),殼程流體的定性溫度,t=,管程流體的定性溫度,2.冷、熱兩流體的溫度、壓力不高，溫差不大，因此初步確定選用固定管板式換熱器。,3.流動空間及流速的確定 由于循環(huán)水較易結(jié)垢，為便于水垢清洗，應使循環(huán)水走管程，煤油走殼程。選用 的碳鋼管，初定管內(nèi)流速ui=0.5m/s。,4.試算和初選換熱器的規(guī)格,熱流體質(zhì)量流量:,計算熱負荷和冷卻水的流量,計算兩流體的平均溫度差,(單殼程，多管程，逆流計算),總傳熱系數(shù)

5、K,1.管程傳熱系數(shù)：,管程,殼程傳熱系數(shù)：先假設殼程傳熱系數(shù)為,污垢熱阻為： W/(.),管壁的導熱系數(shù),W/(m),殼程,總傳熱系數(shù),考慮安全系數(shù)和初估性質(zhì)，常取實際傳熱面積是 計算值的 1.151.25倍。,考慮15%的面積裕度,初估傳熱面積,工藝結(jié)構(gòu)尺寸,管程數(shù)和傳熱管數(shù),按單程管計算，所需的傳熱管長度：,按單程管設計，傳熱管過長，宜采用多管程結(jié)構(gòu)?，F(xiàn)取傳熱管長L=6m，則該換熱管管程數(shù)為 傳熱管總根數(shù) （根）,平均傳熱溫差校正,按單殼程，雙管程結(jié)構(gòu)，溫差校正系數(shù)應查有關(guān)圖表。但R= 10的點在圖上難以讀出，因而相應以1R代替R，PR代替P，查同一圖線，可得,平均傳熱溫差,平均傳熱溫差

6、校正系數(shù),傳熱管排列和分程方法 采用組合排列法，即每程內(nèi)均按正三角形排列隔板兩側(cè)采用正方形排列。取管心距,橫過管束中心線的管數(shù),則有,采用多管程結(jié)構(gòu)，取管板利用率,殼體內(nèi)徑,圓整可取:D=900mm,折流板 采用弓形折流板，取弓形折流板圓缺高度為殼體內(nèi)徑的25%，則切去的圓缺高度為 ，故可取h=230(mm),取折流板間距B=0.3D，則,取整：B=300,N=傳熱管長/折流板間距-1=,接管 殼程流體進出口接管：取接管內(nèi)油品流速為 ，則接管內(nèi)徑為,取標準管徑為100 mm,管程流體進出口接管：取接管內(nèi)循環(huán)水流速為 ，則接管內(nèi)徑為,取標準管徑為180mm,換熱器核算,一.熱量核算,1.殼程對流傳熱系數(shù) 對圓缺形折流板，可采用克恩公式,當量直徑，由正三角形排列得,殼程流體流速及雷諾數(shù)分別為,殼程流通截面積,普蘭特準數(shù),粘度校正:,（2）管程對流傳熱系數(shù),管程流通截面積,管程流體流速,普蘭特準數(shù),3.熱系數(shù)K,4.傳熱面積S,該換熱器的實際傳熱面積,該換熱器的面積裕度為,二.換熱器內(nèi)流體的流動阻（壓力降）,1.管程流動阻力,由 ，傳熱管相對粗糙度0.01/20=0.005，查莫狄圖得,滿足技術(shù)要求,2.殼程阻力,流體