华中科技大学。
化工原理》课程设计
题目：煤油冷却器设计。
学生姓名： cmt
学生学号： u201010***
专业班级： 应化1003班。
指导教师： 王**
年月日。目录。
1、设计任务4
二、概述5
三、主要内容11
四、工艺流程草图及说明12
五、工艺设计计算13
5.1 确定设计方案13
5.2 热量衡算13
5.2.1 计算热负荷13
5.2.2 冷却水用量13
5.3 确定流体的定性温度，物性数据，并选择列管换热器的型材。13
5.4 总传热系数k14
5.5 计算传热面积15
6、主要设备尺寸的确定16
6.1 管径、管长和管内流速16
6.2 管程数和传热管数16
6.3.传热管排列和分程方法16
6.4 壳程内径16
6.5折流板17
6.6 接管17
7、核算压强降18
7.1 管程压强降18
7.2 壳程压强降19
8、核算总传热系数21
8.1 管程对流传热系数21
8.2 壳程对流传热系数21
8.3 污垢热阻22
8.4 总传热系数k22
8.5 传热面积s22
9、工艺设计计算结果汇总表23
10、评价与讨论24
10.1 换热器的车间布置方案24
10.2 换热器的自动控制24
11、收获及致谢25
十。二、参考文献26
十。三、附录27
1、重要符号说明。
2、换热器装配图。
一、设计任务。
1、题目：煤油冷却器设计。
2、设备型式：列管式换热器。
3、处理能力：15+0.1×n×m=15+0.1*3*60=33万吨/年（41667kg／h）
n=1,2,3,为班号；m为学号后两位)
4、操作条件：
1）煤油：入口温度140℃，出口40 ℃；
2）冷却介质：自来水。
3）允许压降：不大于105pa
4）煤油定性温度下的物性数据：密度825kg/m3，粘度： 7.15×10-4pa·s，比热容为2.22kj/(kg· ℃导热系数为0.14w/(m ·
5）每年按330天计算，每天24小时运行。
2、概述。2.1 换热器概述。
换热器是将热流体的部分热量传递给冷流体，使流体温度达到工艺流程规定的指标的热量交换设备，又称热交换器，实现传热过程的基本设备。而此设备是比较典型的传热设备，它在工业中的应用十分广泛。例如：
在炼油厂中作为加热或冷却用的换热器、蒸馏操作中蒸馏釜和冷凝器、化工厂蒸发设备的加热室等。
因设计需要，下面简单介绍下列列管式换热器：
列管式换热器又称管壳式换热器，在化工生产中被广泛应用。它的结构简单、坚固、制造较容易，处理能力大，适应性能，操作弹性较大，尤其在高温、高压和大型装置中使用更为普遍。
2.1.1 固定管板式。
固定管板式即两端管板和壳体连结成一体，因此它具有结构简单造价低廉的优点。但是由于壳程不易检修和清洗，因此壳方流体应是较为洁净且不易结垢的物料。当两流体的温度差较大时，应考虑热补偿。
有具有补偿圈（或称膨胀节）的固定板式换热器，即在外壳的适当部位焊上一个补偿圈，当外壳和管束的热膨胀程度不同时，补偿圈发生弹性形变，以适应外壳和管束的不同的热膨胀程度。这种热补偿方法简便，但不宜用于两流体温度差太大和壳方流体压强过高的场合。
1-挡板 2-补偿圈 3-放气嘴。
图2.2.1.固定管板式换热器的示意图。
2.1.2 浮头式。
这种换热器有一段管板不与壳体相连，可沿轴向自由伸缩。这种结构不但可完全消除热应力，而且在清洗和检修时，整个管束可以从壳体中抽出。因此，尽管其架构较复杂，造价较高，但应用仍较普遍。
2.1.3 u形管式。
每根管子都弯成u形，两端固定在同一个管板上，因此，每根管子皆可自由伸缩，从而解决热补偿问题。这种结构较简单，质量轻，适用于高温高压条件。其缺点是管内不易清洗，并且因为管子要有一定的弯曲半径，其管板利用率较低。
尽量提高两侧传热系数较小的一个，使传热面两侧的传热系数接近。
管、壳程的决定应做到便于清洗除垢和修理，以保证运行的可靠性。
应减小管子和壳体因受热不同而产生的热效应。
对于有毒的介质或气相介质，必使其不泄露，应注意密封。
应尽量避免使用***，以降低成本。
宜于通入管内空间的流体：
不清洁的流体管内流速高，悬浮物不易沉积，且管内空间便于清洗。
体积小的流体管内空间的流动截面往往比管外空间的截面小，流体易于获得必要的理想流速，而且也便于做成程流动。
有压力的流体管子承压能力强，简化了壳体密封的要求。
腐蚀性强的流体只有管子及管箱才需要耐腐蚀的材料，而壳体及管外空间的所有零件均可用普通材料制造，造价可以降低。
与外界温差大的流体可以减少热量的散逸。
宜通于管间的流体：
两流体温差相差较大可减少管壁于壳壁间的温度差，因而可减少了管束与壳体间的相对伸长。
两流体给热性能相差较大
饱和蒸汽易于排出冷凝液
粘度大的流体管间的流动截面和方向都在不断的变化，在低雷诺数下，管外给热系数比管内大。
泄露后危险性大的流体可减少泄露机会。
2.3 材料的选择。
在进行换热器设计时，换热器各种零、部件的材料，应根据设备的操作压力、操作温度，流体的腐蚀性能以及对材料的制造工艺性能等的要求来选取。当然，最后还要考虑材料的经济合理性。一般为了满足设备的操作压力和操作温度，即从设备的强度或刚度的角度来考虑，是比较容易达到的，但材料的耐腐蚀性能，有时往往成为一个复杂的问题。
在这方面考虑不周，选材不妥，不仅会影响换热器的使用寿命，而且也大大提高设备的成本。至于材料的制造工艺性能，是与换热器的具体结构有着密切关系。一般换热器常用的材料，有碳钢和不锈钢。
①碳钢：**低，强度较高，对碱性介质的化学腐蚀比较稳定，很容易被酸腐蚀，在无耐腐蚀性要求的环境中应用是合理的。如一般换热器用的普通无缝钢管，其常用的材料为10号和20号碳钢。
②不锈钢：奥氏体系不锈钢以1cr18ni9ti为代表，它是标准的18-8奥氏体不锈钢，有稳定的奥氏体组织，具有良好的耐腐蚀性和冷加工性能。
据生产要求，冷热流体分别为水和煤油，均无腐蚀性且化学性质比较稳定，以及生产经济合理，选择碳钢作为换热器的材料。
2.4 流速的选择。
增加流体在换热器中的流速，将增大对流传热系数，减少污垢在管子表面上的沉积的可能，即降低了污垢热阻，使总传热系数增大，从而减小换热器的传热面积。但是流速增加，又使流动阻力增大，动力消耗就增多。所以适宜的流速要通过经济核算才能确定。
列管换热器课程设计
目录。一 设计任务书2 二 设计方案简介3 1.概述32.选择换热器类型4 3.管程安排8 4.流向的选择9 5.流速的选择9 6.材质的选择9 7.管程结构9 8 壳程结构10 三 工艺计算及主要设备设计12 1.确定物性数据12 2.估算传热面积13 3.选择管径和管内流速14 4.选取管长 确...
煤油列管换热器课程设计
班级姓名 时间 2015.1.18 1.22设计说明书目录 1.列管管热器概述。2.设计部分。1.原始数据。2.确定方案，初算换热器的传热面积，主要工艺及结构基本参数的计算。3.列出所设计换热器结构基本参数。4.总传热系数的校验。5.换热器主要构件尺寸与接管尺寸的确定。6.管壳程压强降的核验88列管...
列管式换热器课程设计
一 方案简介 1 二 方案设计 2 1 确定设计方案 2 2 确定物性数据 2 3 初选换热器规格 3 4 计算传热面积 4 5 工艺结构尺寸 4 6 换热器核算 6 三 设计结果一览表 8 1 参考资料 9 2.主要符号说明 9 本设计任务是利用循环水给热水降温。利用热传递过程中对流传热原则，制成...