【正文】 20 工藝設(shè) 計(jì)計(jì)算 根據(jù)選定的方案和規(guī)定的任務(wù)進(jìn)行物料衡算，熱量衡算，主體設(shè)備工藝尺寸計(jì)算，附屬設(shè)備的選型等?！? R— 熱阻， 2 /m C W?。 m— 管程； 下標(biāo) n— 指數(shù)； c— 冷流體； 管數(shù)； h— 熱流體； 程數(shù)； i— 管內(nèi)； N— 管數(shù)； m— 平均； 化工原理設(shè)計(jì)（塔里木大學(xué)） 21 程數(shù)； o— 管外； BN — 折流板數(shù)； s— 污垢。 h— 圓缺高度， m。因此，換熱器尺寸增大，金屬材料消耗量相應(yīng)的增大，通過(guò)這個(gè)設(shè)計(jì)，我們 可以知道，為提高傳熱效率，降低經(jīng)濟(jì)投入，設(shè)計(jì)參數(shù)的選擇十分重要。 ⑶培養(yǎng)了迅速準(zhǔn)確的進(jìn)行工程計(jì)算的能力，首先必須根據(jù)產(chǎn)量和基本的物性數(shù)據(jù)計(jì)算出理論值，在根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)來(lái)核算，從而選用合適的配件高效率的完成規(guī)定的生產(chǎn)任務(wù)。對(duì)于臥式換熱器，膨脹節(jié)底部應(yīng)采用帶螺塞結(jié)構(gòu)，這樣便于排液。膨脹節(jié)的彈性變形可 減小溫差應(yīng)力，這種補(bǔ)償方法適用于兩流體的溫差低于 700C 且殼方的流體壓強(qiáng)不高于 600KPa 的情況。假管的表面形狀為兩端堵死的管子，安置于分程隔板槽背面兩管板之間但不穿過(guò)管板，可與折流斑焊接以便固定。 （ 2）、緩沖擋板 它可防止進(jìn)口流體直接沖擊管束而造成管子的侵蝕和管束振動(dòng)，還有使流體沿管束均勻分布的作用。1 8 2 5 0 . 1 5 61 0 . 5 0 . 7 6 6 2 8 ( 1 9 1 ) 2 1 8 122oo c B auP F f n N p? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 流體流過(guò)折流板的阻力2 239。 、傳熱系數(shù) K 查有關(guān)文獻(xiàn)知 管外側(cè)污垢熱阻： 管內(nèi)側(cè)污垢熱阻： 管壁熱阻 查有關(guān)文獻(xiàn)知碳鋼在該條件下的熱導(dǎo)率為λ =45W/()。 折流板數(shù) 60001 1 1 9 (300BN ? ? ? ? ?傳 熱 管 長(zhǎng) 塊 ）折 流 板 間 距 折流板圓缺面水平裝配。 、管程數(shù)和傳熱管數(shù) 依據(jù)傳熱管內(nèi)徑和流速確定單程傳熱管數(shù) 5222 . 3 1 0 /( 9 9 4 3 6 0 0 ) 1370 . 7 8 5 0 . 0 2 1 . 54s iiVndu???? ? ??? （ 根 ） 按單程管計(jì)算，所需的傳熱管長(zhǎng)度為 23 ( ) 137osSLmdn?? ? ??? 按單程管設(shè)計(jì)，傳熱管過(guò)長(zhǎng)，宜采用多管程結(jié)構(gòu)。 =825kg/m3 定壓比熱容： Cpo=(kg.℃ ) 導(dǎo)熱系數(shù)：λ。兩物質(zhì)在換熱器中進(jìn)行換熱，煤油從 140℃冷卻至 40℃后由接管 D 流出；循環(huán)冷卻水則從 30℃加熱至 40℃后，由接管 B 流出。 、流體空間及流速的確定： 根據(jù)流體流徑選擇的基本原則，循環(huán)冷卻水易結(jié)垢，而固定管板式換熱器的殼程不易清洗，且循環(huán)冷卻水的推薦流速應(yīng)大于煤油的推薦流速，故選擇循環(huán)冷卻水為管城流體，煤油為殼程流體。 ④腐蝕性強(qiáng)的流體 只有管子及管箱才需要耐腐蝕的材料，而殼體及管外空間的所有零件均可用普通材料制造，造價(jià)可以降低。 ⑤應(yīng)盡量避免使用貴金屬，以降低成本。 適用：高溫高壓的場(chǎng)合 、流動(dòng)空間的選擇原則： ①盡量提高兩側(cè)傳熱系數(shù)較小的一個(gè)，使傳熱面兩側(cè)的傳熱系數(shù)接近。 特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)復(fù)雜、笨重，造價(jià)比較高，材料消耗量大，浮頭的端蓋在操作中無(wú)法檢查，安裝時(shí)要密封，管束和管殼的間隙較大。 特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、在相同的殼體直徑內(nèi)，排管最多、比較緊湊；造價(jià)低廉、殼程清洗和檢修困難（殼程宜用于不易結(jié)垢和清洗的流體 ）。在換熱器中至少要有兩種溫度不同的流體，一種流體溫度較 高，放出熱量；另一種流體則溫度較低，吸收熱量。設(shè)計(jì)性能優(yōu)良的冷卻器就十分的必要了，本文通過(guò)大量數(shù)據(jù)運(yùn)算得到的理論冷卻器比較接近現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)要求，有待于進(jìn)一步的實(shí)踐證實(shí)和運(yùn)用。進(jìn)行換熱器的設(shè)計(jì)，首先是根據(jù)工藝要求選用適當(dāng)?shù)念?lèi)型，同時(shí)計(jì)算完成給定生產(chǎn)任務(wù)所需的傳熱面積，并確定換熱器的工藝尺寸。查得計(jì)算中用到的各種數(shù)據(jù)，對(duì)該換熱器的傳熱系數(shù) 傳熱面積 工藝結(jié)構(gòu)尺寸等等要進(jìn)行核算，與要設(shè)計(jì)的目標(biāo)進(jìn) 行對(duì)照是否能滿(mǎn)足要求，最終確定換熱器的結(jié)構(gòu)尺寸 ， 我 設(shè)計(jì)的是 33萬(wàn)噸列管式 煤油 換熱器， 選用帶膨脹節(jié)的固定管板式換熱器 ，用水當(dāng)冷卻介質(zhì) ， 初步計(jì)算 該換熱器 管程流動(dòng)阻力 為 33858pa，殼 程流動(dòng)阻力 為 ， 其 面積裕度為%， 根據(jù)初步計(jì)算可知此換熱器可行 。 2020 屆化工原理課程 設(shè)計(jì) 《 33萬(wàn)噸列管式換熱器 設(shè)計(jì) 》 學(xué)生姓名 趙薇 學(xué) 號(hào) 7071210223 所屬學(xué)院 生命科學(xué)學(xué)院 專(zhuān) 業(yè) 化學(xué)工程與工藝 班 級(jí) 化工 142 班 指導(dǎo)教師 田維亮、李秀敏 塔里木大學(xué)教務(wù)處制 化工原理設(shè)計(jì)（塔里木大學(xué)） 2 化工原理課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū) 專(zhuān)業(yè) 化學(xué)工程與工藝 班級(jí) 化工 142 班 學(xué)生姓名 趙薇 發(fā)題時(shí)間： 2020 年 12 月 8 日 一、 設(shè)計(jì)題目 ： 煤油冷卻器的設(shè)計(jì) 1． 處理能力： 年處理 煤油 xy 萬(wàn)噸（ x 是學(xué)號(hào)的十位數(shù)＋ 1,y 是學(xué)號(hào)的個(gè)位數(shù)，比如學(xué)號(hào)7071210125，就是 35） 2． 設(shè)備形式： 列管式換熱器 3． 設(shè)計(jì)參數(shù) （ 1） 煤油：入口溫度 140℃，出口溫度 40℃ （ 2） 冷卻介質(zhì)：自來(lái)水，入口溫度 30℃，出口溫度 40℃ （ 3） 允許壓強(qiáng)降：不大于 100kPa （ 4） 煤油定性溫度下的物性數(shù)據(jù)：密度 825kg/m3，黏度 ，比熱容(kg.℃ )，導(dǎo)熱系數(shù) (m.℃ ) （ 5） 每年按 330 天計(jì)，每天 24 小時(shí)連續(xù)運(yùn)行 （ 6） 建廠地區(qū)：大氣壓為 760mmHg、自來(lái)水年平均溫度為 20℃的 庫(kù)車(chē)縣。 前言 換熱器是許多工業(yè)生產(chǎn)中常用的設(shè)備 ,尤其是石油、化工生產(chǎn)應(yīng)用更為廣泛。 換熱 器類(lèi)型雖然很多，但計(jì)算傳熱面積所依據(jù)的傳熱基本原理相同，不同之處 僅是在結(jié)構(gòu)上需根據(jù)各自設(shè)備特點(diǎn)采用不同的計(jì)算方法而已。 、設(shè)計(jì)題目： 煤油冷卻裝置的設(shè)計(jì) 、設(shè)計(jì)任務(wù)及操作條件： 處理能力： 年處理煤油 33 萬(wàn)噸 設(shè)備形式：列管式換熱器 操作條件： ⒈煤油：入口溫度 140℃，出口溫度 40℃； ⒉冷卻介質(zhì) :自來(lái)水，入口溫度 30℃，出口溫度 40℃； ⒊允許壓強(qiáng)降：不大于 100kPa ⒋煤油定性溫度下的物性數(shù)據(jù)： 密度為 825kg/m3,粘度為 , 比熱容為 (kg.℃ )，導(dǎo)熱系數(shù)為 (m.℃ )。 換熱器的類(lèi)型多種多樣，不同類(lèi)型的換熱器各有優(yōu)缺點(diǎn)，性能各異。 適用：比較 適合用于溫差不大或溫差較大但殼程壓力不高的場(chǎng)合。 適用：管殼壁間溫差較大，易于腐蝕和易于結(jié)垢的場(chǎng)合。 ②管、殼程的決定應(yīng)做到便于清洗除垢和修理，以保證運(yùn)行的可靠性。 化工原理設(shè)計(jì)（塔里木大學(xué)） 7 宜于通入管內(nèi)空間的流體： ①不清潔的流體 管內(nèi)流速高，懸浮物不易沉積，且管內(nèi)空間便于清洗。 ⑤與外界溫差大的流體 可以減少熱量的散逸。根據(jù)流體在直管內(nèi)常見(jiàn)適宜流速，管內(nèi)循環(huán)冷卻水的流速初選為 iu =25 的碳 鋼管（換熱管標(biāo)準(zhǔn)： GB8163)。 四、 列管式換熱器的工藝計(jì)算 確定物性參數(shù)： 定性溫度：可取流體進(jìn)口溫度的平均溫度值。 =(m.℃ ) 粘度