浮头式换热器课程设计Word下载.doc
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2.51传热面积校核 6
2.52换热器内压降的核算 8
三设计结果汇总表及图 9
一设计任务书
某生产过程中,需将6000kg/h的原油从175℃冷却至130℃,压力为0.4MPa;
冷却介质采用循环水,循环冷却水的压力为0.3MPa,循环水进口温度25℃,出口温度为55℃。
试设计一台列管式换热器,完成该生产任务。
二设计计算
2.1确定设计方案
2.11选择换热器类型
两流体的温度变化情况:
原油进口温度175℃,出口温度130℃;
循环冷却水进口温度25℃,出口温度55℃。
考虑到换热器的管壁温度和壳体温度之差较大,因此初步确定选用浮头式换热器。
2.12管程安排
由于循环冷却水较易结垢,若其流速太低,将会加速污垢增长速度,使换热器的热流量下降,故总体考虑,应使循环冷却水走管程,原油走壳程。
2.2确定物性数据
定性温度:
对于一般气体和水等低黏度流体,其定性温度可取流体进出口温度的平均值。
故壳程原油的定性温度为:
℃
管程循环冷却水的定性温度为:
已知原油在定性温度下的有关物性数据如下:
密度
=820kg/m
导热系数
=0.128W/m℃
定压比热容
=2.20kJ/kg℃
粘度
=0.665mPa﹒s
循环冷却水在40℃下的物性数据如下:
=992.2kg/m
=0.634W/m℃
=4.1744KJ/kg℃
=0.656mPa﹒s
2.3估计传热面积
2.31热流量(忽略热损失)
2.32冷却水的用量
2.33平均传热温差
先按照纯逆流计算得:
2.34初算传热面积
由总传热系数的选择表可得:
K的取值范围为290~698,在K的取值范围内,取K=320。
则估算的传热面积为:
2.4工艺结构尺寸
2.41管径和管内流速
选用较高级冷拔传热管(碳钢),取管内流速
2.42管程数和传热管数
可依据传热管内径和流速确定单程传热管数
按单程管计算所需的传热管长度为
按单程管设计,传热管较长,宜采用多管程结构,根据本设计实际情况,可取传热管管长L=1.5m,则该换热器的管程数为:
传热管总根数
2.43平均传热温差校正及壳程数
平均温差校正系数计算如下:
按单壳程温差校正系数应查有关图表,可得:
平均传热温差℃
由于平均传热温差校正系数大于0.8,故取单壳程合适。
2.44传热管排列和分程方法
采用组合排列法,即每程内均按正三角形排列,隔板两侧采用正方形排列。
取管心距;
mm
隔板中心到离其最近一排管中心距离按式计算:
2.45壳体直径
采用多管程结构,壳体直径可按式估算,取管板利用率,则壳体直径为
圆整可取。
此时符合要求。
2.46折流板
采用弓形折流板,取弓形折流板圆缺高度为壳体内径的25%,则切去的圆缺高度为取h=100mm。
取折流板间距则:
可取B=150mm
折流挡板数
2.47接管
壳程流体进出口接管:
取接管内原油流速为,则接管内径为:
圆整后可取管径为60mm。
管程流体进出口接管:
取接管内循环水流速,则接管内径为:
圆整后取管径为60mm。
2.5换热器核算
2.51传热面积校核
(1)管程对流传热系数,按式计算:
管程流通截面积:
管程流体流速和雷诺数分别为:
普兰特准数:
(2)壳程对流传热系数,对于圆缺形折流板,可采用克恩公式:
当量直径由正三角形排列得:
壳程流通截面积:
壳程流体流速及其雷诺数分别为:
粘度校正
(3)污垢热阻和管壁热阻
(管壁内侧)=0.00035
(管壁外径)=0.0003
已知管壁厚度b=0.0025m
碳钢在该条件下的热导率为:
(4)总传热系数K
(5)传热面积校核,依式可得所计算传热系数面积为:
该换热器的实际传热面积:
该换热器的面积裕度为:
传热面积裕度适合,该换热器能够完成生产任务。
2.52换热器内压降的核算
(1)管程阻力
由,传热管相对粗糙度,查莫狄图得。
流速:
管程流动阻力在允许范围内。
(2)壳程阻力
F=0.5
为折流挡板数,=9
总阻力
壳程流体也比较适宜。
三设计结果汇总表及图
换热器形式:
浮头式
管口表
传热面积():
5
符号
尺寸
用途
工艺参数
a
名称
管程
壳程
b
物料名称
循环水
原油
c
操作压强,
0.3
0.4
d
操作温度,℃
25/55
175/130
e
流量,kg/h
4743.2
6000
f
流体密度,
992.2
820
流速,
0.47
0.23
传热量,
165
总传热系数,
357
对流传热系数,
3825.3
602.2
污垢系数,
0.00035
0.0003
阻力降,
4718
1324
程数
1
推荐使用材料
碳钢
管子规格
管间距,
折流板型式
壳体内径,
273
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- 头式 换热器 课程设计