【正文】 m ─── 平均 。 Ψ ─── 教正系數(shù) 。 希臘字母 α ─── 對流傳 熱系數(shù) ,W/()。 遼寧石油化工大學(xué)職業(yè)技術(shù)學(xué)院化工畢業(yè)設(shè)計 33 T ─── 冷流體溫度 oC。 R ─── 半徑 ,m。 NB ─── 折流板數(shù) 。 L ─── 管長 ,m。 F ─── 摩擦系數(shù) 。 遼寧石油化工大學(xué)職業(yè)技術(shù)學(xué)院化工畢業(yè)設(shè)計 30 5 參考文獻 .化工原理課課程設(shè)計，天津：天津大學(xué)出版社 ， .化工實習(xí)及畢業(yè)論文（設(shè)計）指導(dǎo)，北京：化學(xué)工藝出版社， .化工原理，北京：化學(xué)工藝出版社， ，尹華杰 ,，魏新利 . 化工設(shè)備設(shè)計基礎(chǔ)北京 : 化學(xué)工業(yè)出版社 ,1996 . 石油產(chǎn)品基礎(chǔ)知識 .北京：化學(xué)工藝出版社， 2021 . 化工原理 ,下冊天津 :天津大學(xué)出版社 ,1999 遼寧石油化工大學(xué)職業(yè)技術(shù)學(xué)院化工畢業(yè)設(shè)計 31 致 謝 本論文是在王 春蓉老師 的悉心指導(dǎo)下完成的。 通過本次設(shè)計，我學(xué)會了如何根 據(jù)工藝過程的條件查找相關(guān)資料，并從各種資料中選出合適的資料，格局資料確定主要工藝流程，主要設(shè)備，及計算出主要設(shè)備及輔助設(shè)備的各項參數(shù)及數(shù)據(jù)。﹒ K/W 阻力降 , Pa 5193 程數(shù) 2 1 推薦使用材料 碳鋼 碳鋼 管子規(guī)格 ? ⅹ 管數(shù) 116 管長， m 管間距 ,mm 32 排列方式 正三角形 折流板型式 上下 間距， mm 150 切口 高度 25% 殼體內(nèi)經(jīng) ,mm 450 遼寧石油化工大學(xué)職業(yè)技術(shù)學(xué)院化工畢業(yè)設(shè)計 29 4 設(shè)計總結(jié) 本設(shè)計所需 要的換熱器用循環(huán)冷卻水冷卻，冬季操作時進口溫度會降低，考慮這一因素，估計該換熱器的管壁溫和殼體壁溫之差較大，故本次設(shè)計選用固定管板式換熱器。）： 工藝參數(shù) 名稱 管程 殼程 物料名稱 循環(huán)水 煤油 操作溫度， ℃ 30/40 140/40 流量， kg/h 32535 6000 流體密度 ,kg/m179。 換熱器核算 1 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 )( wee Rd ???? ? 當(dāng)量直徑，由正三角形排列得 mddtde ) 3(4)42 3(4 220202?? ?????? ?? 殼程流通截面積 mtdBDS 0 1 4 7 ) ()1( 00 ?????? 殼程流體流速及其雷諾數(shù)分別為 smu /13 )82 536 00/(60 000 ??? 0 ???? 普蘭特準(zhǔn)數(shù) 63 ????? ? 黏度校正 1)( ?w?? )/( 1 23/ CmW o??????? 遼寧石油化工大學(xué)職業(yè)技術(shù)學(xué)院化工畢業(yè)設(shè)計 25 （ 2） 管程對流傳熱系數(shù) iii d?? ? 管程流通截面積 22 01 mS i ??? 管程流體流速 smu i / 18 )9 943 60 0/(3 25 3 5 2??? 3 ?? ??? ? 普蘭特準(zhǔn)數(shù) 0 00 7 08 0Pr ??? )/(27 3 7 CmW oi ??????? （ 3） 傳熱系數(shù) K 000011 ???? ????? somisiii RddddRddK 476 ??? ?????? WCm o /)(0 0 3 6 2 ?? )/(275 2 CmWK o?? （ 4） 傳熱面 積 322 753 66 7 00 mtK QS m ????? 該換熱器的實際傳熱面積 pS 20 )13116()( mnNldS cp ???????? ? 該換熱器的面積裕度為 遼寧石油化工大學(xué)職業(yè)技術(shù)學(xué)院化工畢業(yè)設(shè)計 26 ?????? ??????? SSH p 傳熱面積裕度合適，該換熱器能夠完成生產(chǎn)任務(wù)。取管心距 dt? ，則 t= 25=≈ 32 mm 橫過管束中心線的管數(shù) 131 1 ??? Nn c （根） 5 殼體內(nèi)徑 采用多管程結(jié)構(gòu)，取管板利用率 ?? ，則殼體內(nèi)徑為 mmNtD ???? ? 圓整可取 D=450 ㎜ 6 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h= ㎜ ,故可取 h=110 ㎜。℃ ) 計算傳熱面積 366700 mtK QSm ?????? 考慮到 15﹪的面積裕度 mSS ?????? 遼寧石油化工大學(xué)職業(yè)技術(shù)學(xué)院化工畢業(yè)設(shè)計 22 工藝結(jié)構(gòu)和尺寸 1 管徑和管內(nèi)流速 選用Φ 25 傳熱管（碳鋼），取管內(nèi)流速 smui /? 。℃ /W soR = ㎡ 殼油的定性溫度為： CT ???? 902 40140 管程流體的定性溫度為： CT ???? 352 4030 根據(jù)定性溫度，分別查取殼程和管程流體的有關(guān)物性數(shù)據(jù)。但流速大也會帶來一些不利的影響，諸如壓降△ P增加，泵功率增大，且加劇了對傳熱面的沖刷。 此外，易析出結(jié)晶、沉渣、淤泥以及其他沉淀物的流體，最好通人比較更容易進 行機械清洗的空間。 ( 2 )若兩流體給熱性能相差較大時， a 值小的流體走管間此時可以用翅片管來平衡傳熱面兩側(cè)的給熱條件，使之相互接近。 （ 4） 腐蝕性強的流體因為只有管子及管箱才需用耐腐蝕材料，而殼體及管外空間的所有零件均可用普通材料制造，所以造價可以降低。 以上這些原則有些是相互矛盾的，所以在具體設(shè)計時應(yīng)綜合考慮，決定哪一種流體走管程，哪一種流體走殼程。 ④ 應(yīng)減小管子和殼體因受熱不同而產(chǎn)生的熱應(yīng)力。 ? 流動空間的確定 在 管殼式換熱器的計算中，首先需決定何種流體走管程，何種流體走殼程，這需遵循一些一般原則。 ? 計算流體流動阻力。 ? 畫出排管圖，確定管徑 D 和管程擋板形式及數(shù)量等?？紤]安全系數(shù)和初估性質(zhì)，因而常取實際傳熱面積式計算的 ～ 遼寧石油化工大學(xué)職業(yè)技術(shù)學(xué)院化工畢業(yè)設(shè)計 17 倍。 ⑥選取管徑和管內(nèi)流速。 ②由熱平衡計算傳熱量的大小，并確定第二種換熱流體的用量。 列 管式換熱器是各種工程領(lǐng)域中最普遍應(yīng)用的熱交換裝置 ,其優(yōu)化設(shè)計可實現(xiàn)滿足熱交換任務(wù)的結(jié)構(gòu)設(shè)計、經(jīng)濟性評估等多目標(biāo) .借助轉(zhuǎn)軸直接搜索可行方向法 (DSFD)的思想 ,計算了油 水換熱器的優(yōu)化設(shè)計模 型 ,通過比較并加以分析優(yōu)化結(jié)果與常規(guī)設(shè)計結(jié)果 ,證明了煤油冷卻器的設(shè)計既達到了結(jié)構(gòu)合理 ,經(jīng)濟性好的目的 ,也具有根據(jù)不同需要得到其最優(yōu)方案的靈活性 。至于材料的制造工藝性能，是與換熱器的具體結(jié)構(gòu)有著密切關(guān)系。 ? 材質(zhì)的選擇 在進行換熱器設(shè)計時，換熱器各種零、部件的材料，應(yīng)根據(jù)設(shè)備的操作壓力、操作溫度、流體的腐蝕性能以及對材料的制造工藝性能等的要求來選取。 介質(zhì) 流速 循環(huán)水 新鮮水 一般液體 易結(jié)液體 低粘液體 高粘液體 氣體 管程流速，m/s ～ ～ ～ 3 ＞ ～ ～ 5～ 30 遼寧石油化工大學(xué)職業(yè)技術(shù)學(xué)院化工畢業(yè)設(shè)計 15 ②水的出口溫度不宜太高，如出口溫度超過 50℃時，溶解于水中的無機鹽要析出在壁面上形成污垢。 ? 流速的確定 當(dāng)流體不發(fā)生相變時，介質(zhì)的流速高，換熱強度大，從而可使換熱面積減少、結(jié)構(gòu)緊湊、成本降低，一般也可抑止污垢的產(chǎn)生。從這個角度來說，順流式就優(yōu)于逆流式，因為順流式進出口端的溫度比較平均，不像逆流式那樣，熱、冷流體的高溫部分均集中于一端，低溫部分 集中于另一端，易于因兩端脹縮不同而產(chǎn)生熱應(yīng)力。 ① 應(yīng)盡量提高兩側(cè)傳熱系數(shù)較小的一個，使傳熱面兩側(cè)的傳熱系數(shù)接近。此外，有的流體易于結(jié)垢，有的腐蝕性較大，也要求換熱器便于清洗和修理。試設(shè)計一臺列管式換熱器，完成該生產(chǎn)任務(wù)。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管板，可與折流板焊接以便固定。它可防止進口流體直接沖擊管束而造成管子的侵蝕和管束振動，還有使流體沿管束均勻分布的作用。 ?折流板 在殼程管束中，一般都裝有橫向折流板，用以引導(dǎo)流體橫向流過管束，增加流體流速，以增強傳熱；同時起支撐管束、防止管束振動和管子彎曲 的作用。計算式如下： 單管程 D=t( ﹣ 1)﹢﹙ 2～