柴油原油换热器设计说明文书

化工原理课程设计柴油换热器设计说明书设计者：班级：过控132组长：吴世杰成员：云杰亚芳仕业刁昌东王宇学生：吴世杰日期：2015年9月4日指导教师：佟白目录TOC\o"1-5"\h\z设计说明书3设计条件及主要物性的确定3HYPERLINK\l"bookmark14"\o"CurrentDocument"定性温度的确定32.流体有关物性3HYPERLINK\l"bookmark20"\o"CurrentDocument"确定设计方案4HYPERLINK\l"bookmark22"\o"CurrentDocument"选择换热器的类型4流程安排4HYPERLINK\l"bookmark26"\o"CurrentDocument"四•估算传热面积4传热器的热负荷4平均传热温差4传热面积估算4HYPERLINK\l"bookmark40"\o"CurrentDocument"五.工程结构尺寸5管径和管流速5HYPERLINK\l"bookmark44"\o"CurrentDocument"管程数和传热管数5HYPERLINK\l"bookmark77"\o"CurrentDocument"平均传热温差校正和壳程数5传热管排列和分程方法5壳程径6折流板6其他附件6接管6六•换热器核算7热流量核算7壳程表面传热系数7管程表面传热系数7污垢热阻和管壁热阻8传热系数K8传热面积裕度8壁温核算9换热器流体的流动阻力9管程流动阻力9壳程流动阻力10换热器主要工艺结构尺寸和计算结果表11设备参考数计算12壳体壁厚12接管法兰12设备法兰12封头管箱12设备法兰垫片(橡胶石棉板)12管法兰用垫片13管板13支垫（鞍式支座）13设备参数总表13设计总结15十•主要符号说明16十^一.参考文献17亠、设计说明书1.设计任务书和设计条件原油44000kg/h由70°C被加热到110°C与柴油换热，柴油流量34000kg/h，柴油入口温度175°C,出口温度127。已知两则污垢热阻为0.0002C/W,管程与壳程两则降压小于或等于0.3at,热阻损失5%初设k=250w/m2•G二、设计条件及主要物性参数2.1设计条件由设计任务书可得设计条件如下表:参数^类型0数^体积流量( 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 kg/h)进口温度(C)出口温度(C)操作压力(Mpa)设计压力(Mpa柴油(管)340001751271.11.2原油(管外)44000701100.30.4注： 要求 对教师党员的评价套管和固井爆破片与爆破装置仓库管理基本要求三甲医院都需要复审吗 设计的冷却器在规定压力下操作安全，必须使设计压力比最大操作压力略大，本设计的设计压力比最大操作压力大0.1MPa。2.2确定主要物性数据2.2.1定性温度的确定根据《流体力学(上)》P177,公式(4-109),热流量为Qc=WCCpc(T1—TOx1.05=44000X2.2X(148-42)X1.05管程柴油的定性温度为T1751272壳程原油的定性温度为70110t151C=1.13x106kJ/h=1.13x106W22.2.2流体有关物性数据根据由上面两个定性温度数据，查阅参考书可得原油和柴油的物理性质。运用插法(公式为yyb(yayb)/(tatb)tavgtb),可得壳程和管程流体的有关物性数据。原油在90C,1.2MPa下的有关物性数据如下：物性密度Pi3(kg/m)定压比热容Cpi[kJ/(kgC)]粘度卩i(Pa•s)导热系数入i-1-1(W-m•C)原油81522-36.65X100.128柴油在151C的物性数据如下:物性密度Po定压比热容Cpo粘度卩。导热系数入。3(kg/m)[kJ/(kgC)](Pa-s)(W-m-1-C-1)柴油7152.4830.64X10-0.133、确定设计方案3.1选择换热器的类型由于温差较大和要便于清洗壳程污垢，对于油品换热器，以采用Fe系列的浮头式列管换热器为宜。采用折流挡板，可使作为被冷却的原油易形成湍流，可以提高对流表面传热系数，提高传热效率。3.2流程安排柴油温度高，走管程课减少热损失，原油黏度较大，走壳程在较低的Re数时即可达到湍流，有利于提高其传热膜系数。四、估算传热面积4.1热流量Q1.13106W4.2平均传热温差(T1t2)仃2切_(175110)(12770)m(0C,1atm)=61C传热面积由于管程气体压力较高，故可选较大的总传热系数。初步设定设K‘=250W-m2-C-1。根据《化工单元过程及设备课程设计》P44,公式3-8，则估算的传热面积为4.3QiKitm1.131062506174.1m2五•工程结构尺寸5.1管径和管流速选用025X2.5mm的传热管（碳钢管）；由《传热传质过程设备设计》P7表1—3得管壳式换热器中常用的流速围的数据，可设空气流速u=1m/s，用ui计算传热膜系数，然后进行校核。5.2管程数和传热管数依《化工单元过程及设备课程设计》P46,公式3-9可依据传热管径和流速确定单程传热管数Vi34000/(7153600)小碍、ns242(根).20.7850.021diUi4按单程管计算，所需的传热管长度为S74.1dg3.140.0254222.5m按单管程设计，传热管过长，宜采用多管程结构。现取传热管长I=7m，则该换热器管程数为NP=L/l=22.5/7~4（管程）传热管总根数N=42X4=168（根）。5.3平均传热温差校正及壳程数依《化工单元过程及设备课程设计》P46,公式3-13a和3-13b,平均传热温差校正系数R=2t2t1175127=1.211070T1t111070=0.38170175依《传热传质过程设备设计》温度校正系数为P16,公式3-13,.1PIn1PR,2P(1R.R21)In2P(1R•R21)0.381ln11.20.38120.381(11.2x1.221)ln20.381(11.21.221)〜0.92.1.2211.21平均传热差校正为△tm=tXAtm=61X0.92=56.12(C)5.4传热管的排列和分程方法采用组合排列法，即每程均按旋转短路的机会少，且管外流体扰动较大，子。查《化工单元过程及设备课程设计》由于平均传热温差校正系数大于0.8，同时壳程流体流量较大，故取单壳程合适。€45。正四边形排列，其优点为管板强度高，流体走因而对流传热系数较高，相同的壳程可排列更多的管P50,表3-7管间距，取管间距：t=1.25d=1.25x25=32mm。由《化工单元过程及设备课程设计》P50,公式3-16,隔板中心到离其最近一排管中心距离S=t/2+6=32/2+6=22mm取各程相邻管的管心距为44mm5.5壳体径采用多管程结构，取管板利用率n=0.7，由《化工单元过程及设备课程设计》P51，公式3-20，得壳体径为D=1.05tn厂=1.05X32X.168/0.7=520mm,圆整后取D=600mm。5.6折流板采用弓形折流板，取弓形折流板圆缺高度为壳体径的25%则切去的圆缺高度为h=0.25X600=150mm，故可取h=150mm。取折流板间距B=0.3Di，贝UB=0.3X600=180mmo传热管长d7000d“甘折流板数Nb=—仁—1~38块折流板间距180折流板圆缺面水平装配。5.7其他附件直径为12mm的拉杆4根。5.8接管(1)壳程流体进出口接管取接管液体流速u1=0.5m/s.=0.195(m)：444000/(3600815)f3.140.5圆整后取管直径为200mm.(2)管程流体进出口接管