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1、课题名称：煤油换热器的设计,指导老师：刘敏 答辩人：邓*,2013年6月21日,换热器依据传热原理和实现热交换的方法一般分为间壁式、混合式、蓄热式三类。其中间壁式换热器应用最广。它又可分为管式换热器、板式换热器、翅片式换热器、热管换热器等。其中列管式换热器又称管壳式换热器，是一种通用的标准换热设备。它因结构简单、坚固耐用、造价低廉、用材广泛、清洁方便、适用性强等优点而在换热设备中占据主导地位。煤油是从石油中分馏制得，刚刚分馏的煤油温度很高，不便于保存和运输等，需要实行冷却。本设计的任务就是完成一满足煤油冷却生产要求的管壳式换热器的设计或选型。,综述,一般适用于壳体与管束间的温度差低于50，壳程
2、压力小于6kgf/cm2的情况。这种换热器具有结构比较简单、造价低廉的优点；但其缺点是因管束不能抽出而使壳程清洗困难，因此要求壳程的流体应是较清洁且不易结垢的物料。,当壳体与管束因温度不同而引起热膨胀时，管束连同浮头就可在壳体内自由伸缩，而与壳体无关，从而解决热补偿问题。另外，由于固定端的管板是以法兰与壳体相连接的，因此管束可以从壳体中抽出，便于清洗和检修，所以浮头式换热器应用较为普遍，其缺点是结构比较复杂，金属消耗量多，造价较高,换热器结构较简单，重量轻，适用于高温和高压的情况。其主要缺点是管程清洗比较困难，且因管子有一定弯曲半径，管板利用率较低，管程不易清洗，因此管程流体必须清洁。,总体思
3、路：,（1）处理能力：25000 kg/h煤油 （2）设备型式：列管式换热器 （3）操作条件： 煤油：入口温度125，出口温度40 冷却介质：自来水，入口温度28，出口温度38，循冷却水的压力为0.4MPa,煤油冷却器设计任务及操作条件,（1）选择冷却剂的类型和进出口温度并查阅定性温度下的物理性质（2）选择列管换热器的类型（3）选择冷热流体流动的空间及流速（4）选择列管换热器换热管的规格（5）选择列管换热器折流挡板的形式（6）选择缓冲板、拉杆和定距管（7）估算传热面积（8）确定管程数和换热管根数（9）确定壳程数和换热管排列方式（10）确定挡板，隔板的规格和数量（11）确定壳体和各管口的内径并圆
4、整（12）核算换热器的传热面积，要求设计裕度不小于25%（13）核算管程和壳程的流体阻力损失，要求管程和壳程的阻力都不大 于105Pa,具体设计要求：,T=,1.物性数据,壳程流体的定性温度,t=,管程流体的定性温度,2.冷、热两流体的温度、压力不高，温差不大，因此初步确定选用固定管板式换热器。,3.流动空间及流速的确定由于循环水较易结垢，为便于水垢清洗，应使循环水走管程，煤油走壳程。选用 的碳钢管，初定管内流速ui=0.5m/s。,4.试算和初选换热器的规格,热流体质量流量:,计算热负荷和冷却水的流量,计算两流体的平均温度差,(单壳程，多管程，逆流计算),总传热系数K,1.管程传热系数：,管
5、程,壳程传热系数：先假设壳程传热系数为,污垢热阻为： W/(.),管壁的导热系数,W/(m),壳程,总传热系数,考虑安全系数和初估性质，常取实际传热面积是计算值的 1.151.25倍。,考虑15%的面积裕度,初估传热面积,工艺结构尺寸,管程数和传热管数,按单程管计算，所需的传热管长度：,按单程管设计，传热管过长，宜采用多管程结构。现取传热管长L=6m，则该换热管管程数为 传热管总根数 （根）,平均传热温差校正,按单壳程，双管程结构，温差校正系数应查有关图表。但R= 10的点在图上难以读出，因而相应以1R代替R，PR代替P，查同一图线，可得,平均传热温差,平均传热温差校正系数,传热管排列和分程方
6、法采用组合排列法，即每程内均按正三角形排列隔板两侧采用正方形排列。取管心距,横过管束中心线的管数,则有,采用多管程结构，取管板利用率,壳体内径,圆整可取:D=900mm,折流板 采用弓形折流板，取弓形折流板圆缺高度为壳体内径的25%，则切去的圆缺高度为 ，故可取h=230(mm),取折流板间距B=0.3D，则,取整：B=300,N=传热管长/折流板间距-1=,接管壳程流体进出口接管：取接管内油品流速为 ，则接管内径为,取标准管径为100 mm,管程流体进出口接管：取接管内循环水流速为 ，则接管内径为,取标准管径为180mm,换热器核算,一.热量核算,1.壳程对流传热系数 对圆缺形折流板，可采用
7、克恩公式,当量直径，由正三角形排列得,壳程流体流速及雷诺数分别为,壳程流通截面积,普兰特准数,粘度校正:,（2）管程对流传热系数,管程流通截面积,管程流体流速,普兰特准数,3.热系数K,4.传热面积S,该换热器的实际传热面积,该换热器的面积裕度为,二.换热器内流体的流动阻（压力降）,1.管程流动阻力,由 ，传热管相对粗糙度0.01/20=0.005，查莫狄图得,满足技术要求,2.壳程阻力,流体流经管束的阻力,流体流过折流板缺口的阻力B=0.30m，D=0.90m,总阻力,满足设计要求,主要设计参数,1.（煤油换热器主要技术参数：煤油换热器主要技术参数.docx）2. 煤油换热器设计图,谢谢大家！,
