【正文】 179。 注：由于是多程，故為了方便安裝分程板，采用組合式排列跟方便。 管程數(shù) Np(N) 4 管長 l 管數(shù) n 442 管排列方式 組合式排列 中心排管數(shù) nc 23 管心距 32mm 管程流通面積 Si 178?；ぴ?187。 )= 若選用 l= 長的管，需要 Np=L/l=4管程，則一臺換熱器的總管數(shù)為 Nt=4179。 )= ㎡ 可以求得單程管長 L=(90179。 10179?！?) 傳熱面積： A=nπ d。/h 解得 n=90 查傳熱手冊，初選總傳熱系數(shù) K=340W/(m178。 179。 178。 的碳鋼管， 則管內(nèi)徑 di=179。由于循環(huán)冷卻水較易結(jié)垢，若其流速太低，將會加快污垢增長速度，使換熱器的熱流量下降，考慮到散熱降溫方面的因素，應(yīng)使循環(huán)自來水走管程，而使煤油走殼程。 104 (流動空間的選擇 )及流速確定 已知兩流體允許壓強(qiáng)降 分別 不大于 ,40kPa；兩流體分別為煤油和水。 殼程流體（煤油）的定性溫度為： T= (160+60)/2=110℃ 管程流體（水）的定性溫度為： t=（ 30+17） /2=℃ 在定性溫度下，分別查取管程和殼程流體 (冷卻水和煤油 )的物性參數(shù)，見下表： 密度 /（㎏ /m3） 比熱容 /（ kJ/kg?℃） 粘度 /（ Pa?s） 導(dǎo)熱系數(shù) /（ W/m?℃） 煤油 825 179。mt? = 而此時，我們有： 3 0 1 71 6 0 1 7t 2 t 1T 1 T 2 == 13143 = 0 . 0 9 1P= t 2 t 1 = =R=T 1 T 2 1 6 0 6 03 0 1 710013 = 7 .6 9 式 中： 21,TT —— 熱流體（煤油）的進(jìn)出口溫度，℃； 21 tt， —— 冷流體（自來水）的進(jìn)出口溫度，℃； R 2 +1R 1 ln 1P R1P ln 2P ( 1+ R 2P ( 1+ R +R 2 +1R 2 +1))ψ= 7 .6 9 2 +17 .6 9 11 0 .0 9 11 0 .0 9 1 x 7 .6 92 0 .0 9 1 X ( 1 + 7 .6 9 2 0 .0 9 1 X ( 1 + 7 .6 9 + 7 .6 9 2 +1lnln7 .6 9 2 +1 = ψ 符合要求 則平均傳熱推動力： △ tm=△ tm,逆 179。三 .熱量設(shè)計 以熱介質(zhì)煤油為計算標(biāo)準(zhǔn)算它所需要被提走的熱量 : Q=ms1cp1(T1T2)=(16060)=8800kJ/h= 計算兩流體的平均傳熱溫差 暫時按單殼程、多管程計算。在設(shè)計或選型時，如果有幾種換熱器都能完成生產(chǎn)任務(wù)的需要，這一標(biāo)準(zhǔn)就尤為重要了。設(shè)備與部件應(yīng)便于運(yùn)輸與拆卸，在廠房移動時不會受到樓梯、梁、柱的妨礙，根據(jù)需要可添置氣、液排放口 ，檢查孔與敷設(shè)保溫層。 （ 2）安全可靠 換熱器是壓力容器，在進(jìn)行強(qiáng)度、剛度、溫差應(yīng)力以及疲勞壽命計算時，應(yīng)遵循我國《鋼 制石油化工壓力容器設(shè)計規(guī)定》和《鋼制管殼式換熱器設(shè)計規(guī)定》等有關(guān)規(guī)定與標(biāo)準(zhǔn)。這種熱補(bǔ)償方法簡單，但不宜用于兩流體溫度差太大（不大于 70℃ ）和殼方流體壓強(qiáng)過高（一般不高于 600kPa）的場合。當(dāng)兩流體的溫度差較大時，應(yīng)考慮熱補(bǔ)償 。 固定管板式即兩端管板和殼體連結(jié)成一體，因此它具有結(jié)構(gòu)簡單造價低廉的優(yōu)點(diǎn)。其中間壁式換熱器應(yīng)用最廣泛，如表 21所示。 在不同溫度的流體間傳遞熱能的裝置稱為熱交換器，即簡稱換熱器，是將熱流體的部分熱量傳遞給冷流體的設(shè)備。換熱器在其他部門如動力、原子能、冶金、食品、交通、環(huán)保、家電等也有著廣泛的應(yīng)用。二 .概述 換熱器是化工、煉油工業(yè)中普遍應(yīng)用的典型的工藝設(shè)備。 一 .化工原理課程設(shè)計任務(wù)書 煤油冷卻器的設(shè)計 ： 40t/h 煤油 ： 列管式換熱器 (1).煤油：入口溫度 160℃，出口溫度 60℃ (2).冷卻介質(zhì)： 循環(huán)水 ，入口溫度 17℃，出口溫度 30℃ (3).允許壓強(qiáng)降： 管程不大于 ,殼程不大于 40KPa (4).煤油定性溫度下的物性數(shù)據(jù) ρ =825kg/m3，黏度 179。八 .參考文獻(xiàn) …………………………………………………………………………………………….….. 29 167。六 .管束振動 ……………………………………………………………………………………..………… 25 167。四 . 機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計 ………………………………………………………………………………………….. 9 、封頭 拉桿 、鞍式支座的示意圖 (BI 型 ) 167。二 .概 述 ………………………………………………………………………………………………….. 3 167。 目錄 167。一 .任務(wù)書 …………………………………………………………………………………………………… 2 167。三 .熱量設(shè)計 ………………………………………………………………………………………………… 5 （流動空間的選擇）及流速確定 167。五 . 換熱器核算 ………………………………………………………………………………………….… 21 167。七 . 設(shè)計結(jié)果表匯 …………………………………………………………………………………….…… 28 167。附：化工原理課程設(shè)計之心得體會 ……………………………………………………………………… 30 167。 ，比熱容(kg.℃ )，導(dǎo)熱系數(shù) (m.℃ ) 、殼程流體阻力計算 167。在化工廠，換熱器的費(fèi)用約占總費(fèi)用的 10%～ 20%，在煉油廠約占總費(fèi)用 35%～ 40%。因此，設(shè)計和選擇得到使用、高效的換熱器對降低設(shè)備的造價和操作費(fèi)用具有十分重要的作用。 換熱器的類型按傳熱方式的不同可分為：混合式、蓄熱式和間壁式。 表 21 傳熱器的結(jié)構(gòu)分類 類型 特點(diǎn) 間 壁 管 殼 式 列 管 式 固定管式 剛性結(jié)構(gòu) 用于管殼溫差較小的情況（一般≤ 50℃），管間不能清洗 帶膨脹節(jié) 有一定的溫度補(bǔ)償能力，殼程只能承受低壓力 浮頭式 管內(nèi)外均能承受高壓，可用于高溫高壓場合 U型管式 管內(nèi)外均能承受高壓，管內(nèi)清洗及檢修困難 填料函式 外填料函 管間容易泄露，不宜處理易揮發(fā)、易爆炸及壓力較高的 介質(zhì) 內(nèi)填料函 密封性能差，只能用于壓差較小的場合 式 釜式 殼體上部有個蒸發(fā)空間用于再沸、蒸煮 雙套管式 結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，主要用于高溫高壓場合和固定床反應(yīng)器 中 套管式 能逆流操作，用于傳熱面積較小的冷卻器、冷凝器或預(yù) 熱器 螺旋管式 沉浸式 用于管內(nèi)流體的冷卻、冷凝或管外流體的加熱 噴淋式 只用于管內(nèi)流體的冷卻或冷凝 板面式 板式 拆洗方便，傳熱面能調(diào)整，主要用于粘性較大的液體間 換熱 螺旋板式 可進(jìn)行嚴(yán)格的逆流操作，有自潔的作用，可用做回收低 溫?zé)崮? 傘板式 結(jié)構(gòu)緊湊，拆洗方便，通道較小、易堵，要求流體干凈 板殼式 板束類似于管束，可抽出清洗檢修，壓力不能太高 混合式 適用于允許換熱流體之間直接接觸 蓄熱式 換熱過程分階段交替進(jìn)行，適用于從高溫爐氣中回收熱 能的場合 因設(shè)計需要，下面簡單介紹一下固定管板式換熱器。但是由于殼程不易檢修和清洗，因此殼方流體應(yīng)是較為潔凈且不易結(jié)垢的物料。有具有補(bǔ)償圈（或稱膨脹節(jié)）的固定板式換熱器，即在外殼的適當(dāng)部位焊上一個補(bǔ)償圈，當(dāng)外殼和管束的熱膨脹程度不同時，補(bǔ)償圈發(fā)生彈性變形（拉伸或壓縮），以適應(yīng)外殼和管束的不同的熱膨脹程度。 1擋板 2補(bǔ)償圈 3放氣嘴 圖 完善的換熱器在設(shè)計和選型時應(yīng)滿足 以下各項(xiàng)基本要求： （ 1）合理地實(shí)現(xiàn)所規(guī)定的工藝條件： 可以從： ①增大傳熱系數(shù)②提高平均溫差③妥善布置傳熱面 等三個方面具體著手。 （ 3）有利于安裝操作與維修 直立設(shè)備的安裝費(fèi)往往低于水平或傾斜的設(shè)備。 （ 4）經(jīng)濟(jì)合理 評價換熱器的最終指標(biāo)是：在一定時間內(nèi)（通常 1年內(nèi)的）固定費(fèi)用（設(shè)備的購置費(fèi)、安裝費(fèi)等）與操作費(fèi)（動力費(fèi)、清洗費(fèi)、維修費(fèi)） 等的總和為最小。 167。 逆流時，我們有 煤油： 160℃→ 60℃ 水： 30℃← 17℃ 從而， 1 3 0 4 3ln (1 3 0 /4 3 ) = 7 8 .6 39。ψ ==℃ 由以上的計算結(jié)果以及已知條件，很容易算得： Qc=)( 12 ttC Qpc ?=8800000/[(3017) ]=161750㎏ /h 兩流體的溫度變化情況如下： （ 1） 煤油：入口溫度 160℃，出口溫度 60℃； （ 2）冷卻介質(zhì)：自來水，入口溫度 17℃，出口溫度 30℃； 該換熱器用循環(huán)冷卻自來水進(jìn)行冷卻，冬季操作時，其進(jìn)口溫度會降低，考略到這一因素，估計所需換熱器的管壁溫度和殼體溫度之差較大，需考慮熱膨脹的影響， 故從安全方便考慮可以采用帶有膨脹節(jié)的管板式換熱器 定性溫度：對于一般氣體和水等低黏度流體，其定性溫度可取流體進(jìn)出口溫度的平均值。 104 水 179。與煤油相比，水的對流傳熱系數(shù)一般較大。 表 流體種類 流速 /（ m/s） 管程 殼程 冷卻水 1~ ~ 一般液體 (黏度不高 ) ~ ~ 低黏油 ~ ~ 高黏油 ~ ~ 由上表，我們初步選用 Φ 25179。 2=20mm 管內(nèi)流速取 ui=,從管內(nèi)體積流量為： ν i =n (π /4) 179。179。 36000=161750/=179。178。 L=Q/(K. △ tm)=179。/(350179。 179。 90=360 根 .查化學(xué)工業(yè)出版社第三版譚天恩主編的 171。附錄十九，可以初步確定換熱器的主要參數(shù)見下表： 項(xiàng)目 數(shù)據(jù) 項(xiàng)目 數(shù)據(jù) 殼徑 D(DN) 800mm 管尺寸 Φ 25mm179。 傳熱面積 178。 對表中的數(shù)據(jù)進(jìn)行核算： ① 每程的管數(shù) n1 =n/Np=422247。 178。＝ ㎡ 與表中的數(shù)據(jù) ㎡ 相符的很好 ② 傳熱面積 A=π d0 Ln=179。 179。 442 =24＞ 23 阻