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1、课 程 设 计计课程名称称化工原理理课程设设计题目名称称煤油冷却却器的设设计专业班级级09级生生物工程程（2）班班学生姓名名学号指导教师师孙兰萍二O一一一年十二二月二十十日1 设设计任务务书1.1 设计题题目煤油冷却却器的设设计1.2 设计任任务及操操作条件件（1）处处理能力力: MM104 t/Y煤油油（2）设设备型式式: 列列管式换换热器（3）操操作条件件煤油：入口温温度1440，出口口温度440。冷却介介质：循循环水，入入口温度度30，出口口温度440。允许压压降：不不大于1105 Paa。煤油定定性温度度下的物物性数据据：；2.222kJJ/(kkg.)；0.114 WW/(mm.)每
2、年按按3300天计，每每天244小时连连续运行行。（4） 建厂地址址 天津津地区1.3 设计要要求试设计一一台适宜宜的列管管式换热热器完成成该生产产任务。1.4 工作计计划1、领取取设计任任务书，查查阅相关关资料（11天）；2、确定定设计方方案，进进行相关关的设计计计算（22天）；3、校核核验算，获获取最终终的设计计结果（11天）；4、编写写课程设设计说明明书（论论文），绘绘制草图图等（11天）。1.5 设计成成果要求求1、通过过查阅资资料、设设计计算算等最终终提供课课程设计计说明书书（论文文）电子子稿及打打印稿11份，并并附简单单的设备备草图。2、课程程设计结结束时，将将按以下下顺序装装订的
3、设设计成果果材料装装订后交交给指导导教师：（1）封封面（具具体格式式见附件件1）（2）目目录（3）课课程设计计任务书书（4）课课程设计计说明书书（论文文）（具具体格式式见附件件2）（5）参参考文献献（6）课课程设计计图纸（程程序）1.6 几点说说明1、本设设计任务务适用班班级：009生物物工程（本本）2班班（其中中：学号号1-115号，MM=155；学号号16-30号号，M=25；学号331-446号，MM=400）；2、课程程设计说说明书（论论文）格格式也可可参阅蚌蚌埠学院院本科生生毕业设设计（论论文）成成果撰写写规范中中的相关关内容。指导教师师： 教研室室主任： 系主任任：2 确确定设计计
4、方案2.1 选择换换热器的的类型 两流体体的温度度变化情情况：热热流体即即煤油的的进口温温度1440，出口口温度440；冷流流体即循循环水进进口温度度30，出口口温度440。该换换热器用用循环冷冷却水冷冷却，冬冬季操作作时进口口温度会会降低，考考虑到这这一因素素，估计计该换热热器的管管壁温和和壳体壁壁温之差差较大，因因此初步步确定选选用列管管式换热热器。2.2 流动空空间及流流速的确确定在管内空空间得到到较高的的流速并并不困难难，而流流速高，悬悬浮物不不易沉积积，且管管内空间间也便于于清洗。由由于循环环冷却水水较易结结垢，为为便于水水垢清洗洗，应使使循环水水走管程程，油品品走壳程程。选用用25
5、2.55的碳钢钢管，管管内流速速取ui=1.55m/s。3 确确定物性性数据定性温度度：对于于一般气气体和水水等低粘粘度流体体，其定定性温度度可取进进出口温温度平均均值。 故壳程程油的定定性温度度为 管程流流体的定定性温度度为根据定性性温度，分分别查取取壳程和和管程流流体的有有关物性性数据。油在900下的有有关物性性数据如如下： 密度度 粘度 定压比热热容 导热热系数 循环冷却却水再335下的物物性数据据如下： 密度 定压比比热容 导热热系数 粘度度 4 计算算总传热热系数4.1 热流量量4.2 平均传传热温差差先按纯逆逆流计算算（一般般逆流优优于并流流，在工工程上若若无特殊殊需要，均均按逆流
6、流考虑）4.3 冷却用用水量 5 估估算传热热面积由于壳程程气体压压力较高高，故选选取较大大的K值值。假设设K估=3115W/(m2.K)，则估估算的传传热面积积为：考虑到225%的的面积裕裕度，6 工工艺结构构尺寸6.1 管径和和管内流流速选用2252.55较高级级冷拔传传热管（碳碳钢），取取管内流流速。我国国标标换热器器中常见见的换热热管规格格有 以及流速的选选择应使使流体处处于稳定定的湍流流状态，即即雷诺数数大于1100000。对对于传热热热阻较较大的流流体或易易结垢的的流体选选取较大大流速，以以利于增增加表面面传热系系数，降降低结垢垢程度与与速度。并并要考虑虑合适的的流速下下，换热热器
7、有适适当的管管长和管管程数。6.2 管程数数和传热热管数依据传热热管内径径和流速速确定单单程传热热管数按单程管管计算，所所需的传传热管长长度为按单程管管设计，传传热管过过长，宜宜采用多多管程结结构。根根据本设设计实际际情况，采采用非标标准设计，现现取传热热管长ll=7m，则则该换热热器的管管程数为为传热管总总根数6.3 平均传传热温差差校正及及壳程数数平局传热热温差校校正系数数按单壳程程，双管管程结构构，温差差校正系系数应查查有关突突图表。但但的点在在图上难难以读出出，因而而相应以以代替，查同同一图线线，可得得平均传热热温差由于平均均传热温温差校正正系数大大于0.8，同同时壳程程流体流流量较大
8、大，故取取单壳程程合适。6.4 传热管管排列和和分程方方法对于多管管程换热热器，常常采用组组合排列列方式。各各程内采采用正三三角形排排列，而而在各程程之间为为了便于于安装隔隔板，采采用正方方形排列列方法。故拟采用用组合排排列法，即即每程内内按正三三角形排排列，隔隔板两侧侧用正方方形排列列 取管心心距，则则 横过管束束中心线线的管数数各程相邻邻管的管管心距为为44mmm。6.5 壳体内内径采用多管管程结构构，壳体体内径可可由下式式估算。取取管板利利用率。（正正三角形形排列，22管程，=0.7-0.85，4管程以上，=0.6-0.8），则壳体内径为：按卷制壳壳体的进进级档，圆圆整可取取 。6.6
9、折流板板（作用说说明：列列管式换换热器壳壳程流体体流通面面积比管管程流通通截面积积大，为为增大壳壳程流体体的流速速，加强强其湍动动程度，提提高其表表面传热热系数，需需设置折折流板。对对于多壳壳程换热热器不仅仅需要设设置横向向折流板板，而且且需要设设置纵向向折流板板将换热热器分为为多壳程程结构。对对于多壳壳程换热热器，设设置纵向向折流板板的目的的不仅在在于提高高壳程流流体的流流速，而而且是为为了实现现多壳程程结构，减减少多壳壳程结构构造成的的温度损损失。）采用弓形形折流板板，可取取弓形折折流板圆圆缺高度度为壳体体内径的的25%，则切切去的圆圆缺高度度为 ： 取折流板板间距 ,则，可可取为折流板数
10、数 并且折流流板圆缺缺面水平平装配。6.7 接管壳程流体体进出口口接管：取接管管内气体体流速，则则接管内内径为取标准管管径为 。管程流体体进出口口接管：取接管管内液体体流速，则则接管内内径为：，取标准准管径为为。7 换换热器核核算7.1 热流量量核算7.1.1 壳壳程对流流传热系系数对圆缺型型折流板板，可采采用克恩恩公式（适用条条件：RRe0=2(1003-1006)，弓弓形折流流板圆缺缺高度为为直径的的25%。）换热管呈呈三角形形排列时时，当量量直径为为：壳程流体体流通截截面积：壳程流体体流速及及其雷诺诺数分别别为：普兰特准准数：粘度校正正：7.1.2 管管程对流流传热系系数管程流体体流通截
11、截面积：管程流体体流速：普兰特准准数：7.1.3 污污垢热阻阻和管壁壁热阻：管外侧污污垢热阻阻管内侧污污垢热阻阻依表，碳碳钢在该该条件下下的热导导率为550W/(mK),管壁热阻阻：7.1.4 传传热系数数 所以系数数7.1.4 传传热面积积 该换热器器的实际际传热面面积为：该换热器器的面积积裕度为为：为了保证证换热器器操作的的可靠性性，一般般应使换换热器的的面积裕裕度大于于15%-200%。本本换热器器传热面面积裕度度16%，满足足生产要要求，故故能够完完成生产产任务。7.2 换热器器内流体体的流动动阻力7.2.1 管管程流动动阻力由传热管管相对粗粗糙度，查查莫狄图图得，流流速，所以以故管程
12、流流体阻力力在允许许范围之之内。7.2.2 壳壳程阻力力流体流经经管束的的阻力为为：流体流过过折流板板缺口的的阻力：总阻力为为：壳程流体体的阻力力也比较较适宜。7.2.3 换换热器的的主要结结构尺寸寸和计算算结果见见表换热器主主要结构构尺寸和和计算结结果见下下表：换热器型型式：固固定管板板式换热器面面积（）：2553.99工艺参数数名称管程壳程物料名称称循环水煤油操作压力力，MPPa0.40.3操作温度度，30/440140/40流量，kkg/hh2745509505005.005流体密度度，kgg/994825流速，mm/s0.99990.2888传热量，kkw31111.1总传热系系数，w
13、w/k441对流传热热系数，ww/k47577711污垢系数数，k/ww0.000034440.00001772阻力将，PPa237334.2257544程数31使用材料料碳钢碳钢管子规格格管数 4489管长，mmm70000管间距，mmm32排列方式式正三角形形折流挡板板型式上下间距，mmm300切口高度度25%壳体内径径，mmm500保温层厚厚度，mmm项目数据项目数据壳径D(DN)900mmm管尺寸 255mmXX2管程数NNp（NN）4管长l（LL）4.5mm管数n144管排列方方式正三角形形排列中心排管管数ncc13管心距32mmm管程流通通面积SSi0.01125 m传热面积积49.77m- 18 -