换热器课程设计

课程设计任务书。

1、设计题目：年处理量2.0×105吨柴油冷却器的设计。

2、操作条件：

1）柴油：入口温度175℃；出口温度90℃；

2）冷却介质：采用循环水，入口温度20℃，出口温度50℃；

3）允许压降：不大于105pa；

4）柴油定性温度下的物性数据：

5）每年按330天计，每天24小时连续生产。

3、设计任务：

1）处理能力：200000t/a柴油；

2）设备型式：列管式换热器；

3）选择适宜的列管换热器并进行核算；

4）绘制带控制点的工艺流程图和设备结构图，并编写设计说明书。

本设计的内容包括：1、设计方案的确定：换热器类型的选择、流动空间的选择等。

2、换热器的工艺计算：换热器面积的估算、换热器工艺尺寸的计算、换热器的核算等。3、操作条件图等内容。

关键词：柴油；循环水；浮头式换热器；传热。

diesel oil cooler is a device of cooling diesel . this course design use floating head heat exchanger to achieve diesel cooling. in the design, water is the mainly circulating agent for cooling, in the operating condition of given to design the diesel oil cooler .

this design content includes: 1, the determined of the design scheme : the choice of the heat exchanger type , the choice of mobile space.

2 and the technical calculation of heat exchanger : the area of heat exchanger ,the estimation of heat exchanger process calculation,and the size accounting of the heat exchanger . 3, operating conditions figure, etc.

keywords: diesel oil; recirculated water;head type heat exchanger ;heat transfer

换热器英语翻译heat exchanger是将热流体的部分热量传递给冷流体的设备又称热交换器。在换热器中至少要有两种温度不同的流体，一种流体温度较高，放出热量；另一流流体则温度较低，吸收热量。

换热器是化学、石油化学及石油炼制工业中以及其他一些行业中广泛使用的热量交换设备，他不仅可以单独作为加热器、冷却器等使用，而且是一些化工单元操作的重要附属设备，因此在此化工生产中占有重要的地位。

近年来，由于新科学技术和节约能源的发展，对被广泛应用的换热器，提高换热器的传热性能和开发新的节能型换热器，已成为换热器设计、制造方面的重要课题。为此，各国对换热器都进行了许多研究工作，成立了专门的传热研究机构，如美国早在2023年就成立了“传热研究公司”(htri);英国在2023年成立的“传热与流体流动服务处”(htps),设在南斯拉夫的“国际传热传质中心”(i chmt)等等。此外，还有定期召开的国际传热专题会议，在这些会议上发表的**很多，涉及到的课题也很广泛，都是比较引人注意的问题。

换热器从出现到将近一百年，通过人们的不断实践，发展成很多种类。但是传统的设备都是比较复杂、笨重。如今正在往轻型化的趋势发展，这种趋势不仅能为国家节省钢铁资源，还能带来一系列多米诺骨牌效应一样的经济效益。

二十世纪20年代出现板式换热器，并应用于食品工业。以板代管制成的换热器结构紧凑、传热效果好，因此陆续发展为多种形式。30年代初，瑞典首次制成螺旋板换热器。

接着英国用钎焊法制造出一种由铜及其合金材料制成的板翅式换热器，用于飞机发动机的散热。30年代末瑞典又制造出第一台板壳式换热器，用于纸浆工厂。在此期间，为了解决强腐蚀性介质的换热问题，人们开始注意新型材料制成的换热器。

60年代左右，由于空间技术和尖端科学的迅速发展，迫切需要各种高效能紧凑型的换热器，再加上冲压、钎焊和密封等技术的发展，换热器制造工艺得到进一步完善，从而推动了紧凑型板面式换热器的蓬勃发展和广泛应用。此外，自60年代开始，为了适应高温和高压条件下的换热和节能的需要，典型的管壳式换热器也得到了进一步的发展。

70年代中期，了强化传热，在研究和发展热管的基础上又创制出热管式换热器。 70年代的世界能源危机有力促进了换热强化技术的发展。为了节能将耗，提高工业生产经济效益，要求开发适用于不同工业过程要求的高效换热设备。

所以这些年来，换热器的开发和研究成了人们关注的课题。当今换热器技术的发展以cfd(计算流体力学技术)、模型化技术、强化传热技术等形成一个高技术体系。所谓提高换热器性能就是提高其传热性能。

狭义的强化传热系数指提高流体和传热之间的传热系数。

近年来，随着制造技术的进步，强化换热元件的开发，使得新型高效换热器的研究有了较大的发展，根据不同的工艺条件与工况设计制造了不同结构形式的新型换热器，也取得了较大的经济效益。

随着我国石化、钢铁等行业的快速发展，换热器的需求水平大幅**，未来国内市场需求将呈现以下特点：对产品质量水平提出了更高的要求，如环保、节能型产品将是今后发展的重点要求产品性价比提高；对产品的个性化、多样化的需求趋势强烈，逐渐注意品牌产品的选用。国内经济发展带来的良好机遇，以及进口产品巨大的可转化性共同预示着我国换热器行业良好的发展前景。

同时，行业发展必须要注重对现有产品的改进和高端产品的研发。

换热器可以是一个独立的设备，也可作为其他工艺设备的一个组成部件。其作用主要有：

a. 改变物料的温度和相态，以满足工艺要求；

b. 进行能量**（余热**），以提高过程能量利用效率，节省能耗；

c. 维持设备内必要的工作温度，以保证设备运行的安全性与操作条件。如压缩机气缸的冷却夹套、反应器床层内的换热部件。

换热器的应用十分广泛，在石油工业中，换热器的投资约占总设备投资的30%~40%。换热器在石油工业中的应用：a.

各种油品的加热及冷却、乙烯冷箱 b.塔顶气体的冷凝、冷却 c.工厂冷却水、循环水系统 d.

天然气体净化、工厂气体净化 e.工作酸性水处理 f.余热** g.

海洋钻井平台用海水冷却、循环淡水冷却、脱盐装置、淡水蒸馏、三甘醇脱水时进行热**。

1.螺旋折流板换热器螺旋折流板换热器突破了壳层介质流横向垂直和管子相切的传统观念。由若干块四分之一壳体横截面的扇形折流板呈螺旋状自进口处向出口处推进，这样介质在整个壳体中连续、平稳、旋转着流动，避免了大角度折返带来的严重压力损失，减少了能耗。

同时由于折流板呈螺旋分布使壳体介质流产生旋涡，从圆心到半径方向存在较大速度梯度，这个梯度场能有效的在管子表面产生湍流，使边界减薄，提高膜传热系数。

图1-1 螺旋折流板换热器。

2.麻花扁管换热器麻花扁管的制造包括“压扁”和“热扭”两个工序。由于管子结构独特是管程和壳程同时处于螺旋流运动，促进了湍流。

该换热器的传热系数叫现有换热器提高40%，而压力降几乎相等。

特点：改进了传热，减少了污垢，真正逆流，无振动，节省空间，无折流元件，降低了成本。

图1-2 麻花扁管换热器。

绕丝花环换热器该型换热器是英国cal g**in ltd公司开发的一种新产品，采用一种称之为hitan matrix elements的丝状花内插物，可使流体在低速下产生径向位移和螺旋流相叠加的三维复杂流动，可提高诱发湍流和增强沿温度梯度方向上的流体扰动，能在不增加阻力的条件下大大提高传热系数。

4.气动喷涂翅片管换热器通常在实践中翅片底面的接触阻力是限制管子加装翅片的因素之一。采用在翅片表面喷涂ac-铝，并添加了24a白色电炉氧化铝的试验，将试验所得数据加以整理，便可评估翅片底面的接触阻力。

气动喷涂翅片的底面的接触阻力对效率无实质性影响。气动喷涂法不但可用于成型，还可用来将按普通方法制造的翅片固定在热换器管子的表面上，也可用来对普通翅片的底面进行补充加固。可以预计，气动喷涂法在紧凑高效的换热器生产中将会得到广泛应用。

化工生产中所用的换热器类型很多。不同类型换热器，其性能各异，因此要了解各种换热器的特点，以便根据工艺要求选用适当类型。同时，还要根据传热的基本原理，选择流程，确定换热器的基本尺寸，计算传热面积以及计算流体阻力等。

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