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成果华吐科技学院课程设计报告题E1.列管式换热器的工艺设计课程名称化工原理课程设计专业化学工程与工艺班级学生姓名学号设计地点指导教师设计起止时间：2011年5月2FI至2011年5月13日课程设计任务书设计题目：列管式换热器的工艺设计和选用物料密度KgZm3粘度Pa.s比热容kJ(kg.IC)入导热系数W（m.c）原油8153X1.O32.20.128柴油7150.64X1032.480.133设计题目4,炼油厂用原油将柴油从175C冷却至I3r,柴油流St为12500kg/h：原油初温为70S,经换热后升温到HOC。换热器的热损失可忽视.60kPao管、壳程阻力压降均不大于30kIa.污垢热阻均取0.000301'匕/»一、确定设计方案I、选择换热器类型俩流体温度改变状况：柒油进口温度175C,出口温度IIOC,原油进口温度70C,出口温度UoC从两液体的温度来看，估计换热器的管壁谓度和克体壁温之差不会很大，因此初步确定选用固定管板式换热器.2、潦程支配该任务的热流体为柴油，冷流体为原油，由石原油的黏度大，因此使原油走壳程，柴油走管程。二、工艺结构设计（一）估算传热面积1 .换热器的热流星（忽视热损失）Q=q45-T>=空×2.48×IO'×(I75-3O)=3875OOOH''36003875=4.40kg/S2 .冷却剂原油用量(忽视热损失)cr1.(h-1.)22(X)×(110-70)3 .平均传热温差1A,-A,(175-110)-(130-70)./,In-1./,111.!2130-70=62.5oC4 .估K值长怯=220W5°G5 .由K值估算传热面枳Q387500KzM,=220x62.5=28.2/（二）工艺结构尺寸1.管径、管长、管数管径选择选用819x2Jm传热管（碳钢）估卯管内流速取管内流速“拈=06"?/S1250()计算管数*=，华=3级亚工=45.8N46(根)(d沁(*0.015,*0.6计算管长1.=10.28/«11d,nt”X0.019x46确定管程按单管程设计，传热管相长，宜采纳多管程结构。现取传热管长=25m,则该传唤器管程数为：N=！=U"=4（管程），则传热管总根数N=46I2.5×4=1M（根）2 .管子的排列方法采纳组合排列法，即每程内按正三角形排列，隔板两侧采纳矩形排列，管子和管板采纳焊接结构计算管心距I=1.25<=1.259=23.75=24mm隔板中心到离其最近一排管中心距离S=t2+6=242+6=18mm各程相邻管心距为36mm各程各有传热管46根3 .壳体内径的计算采纳多管程结构，取管板利用率n=0.7计算/)=1.05/"5=1.05x24XJ1.S4/0.7=408(")圆整D=45Omm4折流板圆缺高度的计算H=25%，=().25X325=81.25”折流板间距h=3(X)wn折流板数量N(I=!-=6nh0.35 .计算壳程流通面积及流速计算流通面积i.=1.19r=I.1964=9.5210Ao=(D-n,)=0.3(0.325-10x0.025)=0.0225(M)计算壳程流体流速练=-1.="匚鼠二一二=。225Ms“4,0.0225×36()0×1.09547×101"6 .计算实际传热面积Ax=NndJ=10.05，/7 .传热温差报正系数的确定年密=。R=X=S°“5r2-r,40-20查表：=0.92&管程与光程传热系数的确定壳程表面传热系数0=036%Re/Pr*(区d.uu当量直径，由正方形排列得:4<aj-)4(0.03125j-XO.O25j)=0.0247mTrda(TXO.025光程流通假面枳:A=D(1.-=0.3×0.325(1-°25-)=0.01.95a0.03125充程流体流速:_必_20000336()0×I.(W547×IO1×0.0195=0.26m/.y雷诺数:RCJMA_00247x026x109547x0112364.44普兰特准数:5.68981x10CC/4,1.77029x10'×5.68981×10,rrt=：=7.46Z11.34945x101粘度校正(上”“=w=0.36-34945×12364.4«”X7.46%=684.495W/("J)0.0247管程表面传热系数,=0.023Reift*,Pr11,4,di,管程潦体潦速：“,=一=3.54509XG1.O705zGdM×0.021×16雷诺数:4»0.02X0.705X9*)5.78i0.79rZ32X10“=17609.615普兰特准数:IFCtv.4.I790xI0,x0.79732xI03.0.61564a,=0.023×1615m×17609.6150×5.I4o*=3466.6W/(2)0.029.传热系数的确定凡、七、&的查取管外侧污垢热阻t,=1.71.97×IOKIV管内侧污垢热阻Ri=3.4394×10-,m2-K/W管壁热阻碳钢在该条件下的热导率为45W(n,k).则R=0.0()0058"K/W45。的计卯0.0253466.6x0.02+3.4394x1040,0250.020.000056x0.0250.0225+1.71971.-4+684.495=402.31冬的确定K依K.40231-=1.183凡34010、传热面枳“Q295048.3Aff=Kain402.31×0.92×94.912210.058A=1.19611,附件拉杆数量本换热器壳体内径为325mm.故其拉杆直径为矶2,拉杆数量不得少4个.壳程流体接管直径：取接管内液体流速为q=1.8心,则接管内径为4=庐=J4x2x10：=0惭YW1V360Ox1.09547×IO×11×1.8管程流体接管直径：取接管内液体潦速为%=1.8S,财接管内径为D2=J4×354509×105=0.05.m1V,×I.812、换热器流体流淌阻力管程流体阻力P,=(1.P1.+1.P,)F1.NN1.,M=I.N,=4,E=1.4由Re；=17609.615,传热管对粗糙度CH%=0.005，查莫狄图得a=0,031420每程直管压降P1=Ai-×=0.031××0705X995-78=767.1.4Pu'"420.022每程回弯压降=3=3×0705-"578=74239Pa22总压降AE=(767.14+742.39)×I×4×1.4=M53.368P«W3A5kPa<35kPa壳程流体阻力A1.+A"=1.15管速压降W=FfMjNB+1)鼓F=0.3(正方形),NB=6,U0=0.26m/sRe”=12364.4>500,如=5.0Re/228=5×12364.4公为=0.583N”=1J%"'=1.19x64"=9.52=IoAr,八，八”，N八0.262×1.09547×1.0,P,=0.3×0.583×10×(6+1)×=453.62Pa折流板缺口压降传热温差/U87.32总传热系数kW（InP402.31（六）总结1、结果估算管内流速”=0.75,Ms,在053范闹内，符合要求。由计算得管长A=&，取单程管长/=2j,符合要求.换热器的长度与壳体直径之比,=二一=6.154,在670之间，符合要D0.325求。壳程流体流速0225在0.27.5范围内，符合要求。传热温差校正系数*=0.92>0.8,符合要求。工=1.183,在1.157.25范用内，符合要求。K估%=1.196,在I.I51.25范围内，符合耍求。ah管程流体阻力=8.45RPa<35kP<,符合要求。壳程流体阻力AR=0.94kPa<35kPa,符合要求。（七）参考文献1化工原理课程设计贾绍义柴诚敬主编天津高校出版社【2】化工原理（±»Sff陈常贵主编天津高校出版社【3】化工原理课程设计指导任晓光主编化学工艺出版社Baff1.eParameters:NumberofBaff1.es5Baff1.eTypeSing1.eSegmenta1.In1.et5Spacem0.342CenterSpacem0.300Out1.etSpacem0.342Baff1.eCutpercent25.000Baff1.eOver1.apm0.050Baff1.oCutDirectionHorizonta1.Baff1.eCutBasisDiameterNumberofInt.Baff1.es0Baff1.eThicknessm0.003She1.1.:She1.1.O.D.m0.35OrientationHShe1.1.I.D.m0.33She1.1.inSeries1BonnetI.D.TyPm0.33AEWShe1.1.inPara1.1.a1.Max.HeatF1.uxBtuft2-hr10.00Imping.P1.ateTubes:NumberImpingementP1.ate64Sea1.ingStripTubeType5Bare1.engthm2.00FreeInt.F1.Aream20.00TubeO.D.m0.025FinEfficiency0.000TubeX.D.m0.020TubePatternSQUARTubeWa1.1.Thk.mNo.TubePassInnerRoughnessmResistances:She1.1.sideFi1.mShe1.1.sideFou1.ingTubeWa1.1.TubesideFou1.ing0.00340.0000560TUbePitchmm2-KW0.00046m2-KW0.00018m2-KW0.00005m2-KW0.000180.03
