化工原理课程设计。
2023年 06 月。
目录 第1章前言1
第2章设计题目及原始数据。
2.1设计任务及操作条件。
第三章换热器总体结构的选择1
3.1 换热器的选型1
3.1.1 换热器的分类1
2.1.4 换热器的选型2
2.2 材质的选择2
2.3 换热器其他结构设计3
2.3.1 管程机构3
2.3.2 壳程结构3
2.3.3换热器材质的选择3
第三章列管式换热器的设计计算4
3.1 确定设计方案4
3.1.1 选择换热器类型4
3.3.2 流动空间及流苏确定4
3.2 确定物性参数4
3.3 计算总传热系数5
3.3.1 热流量5
3.3.2 平均传热温差5
3.3.3 冷却水用量5
3.3.4 总传热系数5
3.4 计算传热面积6
3.5 工艺结构尺寸6
3.5.1 管径和管内流速6
3.5.2 管程数和传热管数6
3.5.3 平均传热温差校正及壳程7
3.5.4 传热管排列和分程方法7
3.5.5 壳体内径7
3.6.6 折流板8
3.5.7 接管8
3.6 换热器核算8
3.6.1 热量核算8
3.6.2 换热器内流体的流动阻力10
第四章计算结果一览表12
结论13参文文献14
附录1 油冷却器的设计任务书15
附录2 符号说明16
化工原理课程设计，是将所学的化工原理理论知识联系实际生产的重要环节。一方面，它要求综合运用物理，化学，化工原理，工程制图的理论知识，确定生产工艺流程和计算设备的尺寸；另一方面，又要求根据设计对象的具体特征，凭借设计者的经验（或借鉴前人的经验），灵活运用设计的诀窍，对所选设备，工艺过程以及各种参数进行合理的筛选，校正和优化，达到经济合理的生产要求。
工业生产过程，两种物料之间的热交换一般是通过热交换器完成的，所以换热器的设计就显的尤为重要。换热器的设计，首先应根据工艺要求确定换热系统的流程方案并选用适当类型的换热器，确定所选换热器中流体的流动空间及流速等参数，同时计算完成给定生产任务所在地需的传热面积，并确定换热器的工艺尺寸且根据实际流体的腐蚀性确定换热器的材料，根据换热器内的压力来确定其壁厚。
第二章设计任务及操作条件。
1：处理能力 10200kg/h 煤油。
2：设备形式列管式换热器。
3：操作条件。
1） 煤油： 入口温度150℃，出口温度40℃
2） 冷却介质：自来水入口温度30℃，出口温度40℃
3） 允许压强降：不大于100kpa
4） 煤油定性温度下的物性数据：ρ=825kg/m3，=7.15×10-4pa·s
cp=2.22kj/(kg·℃)0.14w/(m·℃)
5） 每年按330天计，每天24h连续运行。
4： 设计项目。
a) 设计方案简介：对确定的工艺流程及换热器型式进行简要论述。
b) 换热器的工艺计算：确定换热器的传热面积。
c) 换热器的主要结构尺寸设计。
d) 主要辅助设备选型。
e) 绘制换热器**配图。
2.1 换热器型式的选择。
2.1.1换热器的分类。
换热器是化工，炼油工业中普遍应用的工艺设备，用来实现热量的传递，使热量由高温流体传给低温流体。根据传热方式可分为混合式换热器，蓄热式换热器，和间壁式换热器，其中间壁式换热器是工业中应用最为广泛的一类。其主要特点为：
冷热流体被一固体间壁隔开，通过壁面进行转热。考虑到间壁式换热器设计技术比较成熟，而且国家在该类换热器的设计，制造，检验和验收等方面已有较为完善的设设计资料和系列化标准，因此选择间壁式换热器。
2.1.2换热器的选型。
本次生产设计要求中，两流体温度变化情况：热流体进口温度150℃，出口温度40℃；冷流体（循环水）进口温度30℃，出口温度40℃。该换热器用循环冷却水冷却，冬季操作时进口温度会降低，考虑到这一因素，估计该换热器的管壁温和壳体壁温之差较大，因此初步确定选用带膨胀节的固定管板式换热器。
固定管板式换热器两端管板与壳体连在一起，这类换热器结构简单、**低廉、管子里面易清洗。
2.2材质的选择。
换热器的设计时，换热器的各种零件，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要求来选取。换热器的常用材料有：碳钢和不锈钢。
据生产要求，冷热流体分别为水合煤油，均无腐蚀性化学性质比较稳定，以及生产经济合理，选择碳钢作为换热器的材料。
3.1确定计算方案。
3.1.1选择换热器的类型。
两流体温度变化情况：热流体进口温度150℃，出口温度40℃；冷流体（循环水）进口温度30℃，出口温度40℃。该换热器用循环冷却水冷却，冬季操作时进口温度会降低，考虑到这一因素，估计该换热器的管壁温和壳体壁温之差较大，因此初步确定选用带膨胀节的固定管板式换热器。
3.1.2流动空间及流速的确定。
由于冷却循环水较易结垢，为便于水垢清洗，应使循环水走管程，油品走壳程。选用φ252.5mm的碳钢管，管内流速取 。
3.2 确定物性数据。
定性温度：可取流体进口温度的平均值。
壳程油的定性温度为。
t=150+40\2=95℃
管程流体的定性温度为。
根据第二章所提供的数据，可知：
煤油在95℃下的有关物性数据如下：
密度：ρ=825kg/m3
定压比热容： cp0=2.22kj/(kg·℃)
导热系数：λ0=0.14w/(m·℃)
粘度：0=7.15×10-4pa·s
循环冷却水在35℃下的物性数据：
密度： 定压比热容：
导热系数：粘度：
3.3 计算总传热系数。
3.3.1热流量。
=691900w
推出 3.3.2 平均传热温差。
3.3.3 冷却水用量。
3.3.4 总传热系数k
管程传热系数。
壳程传热系数。
假设壳程的传热系数：
污垢热阻。管壁的导热系数。
3.4 计算传热面积。
3.5 工艺结构尺寸。
3.5.1管径和管内流速。
选用传热管，取管内流速。
3.5.2 管程数和传热管数。
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，传热管过长，宜采用多管程结构。现取传热管长l=6m，则该换热管管程数为。
（管程）传热管总根数。
（根）3.5.3平均传热温差校正及壳程数。
平均传热温差校正系数。
按单壳程，双管程结构，温差校正系数应查有关图表。但r= 10的点在图上难以读出，因而相应以1／r代替r，pr代替p，查同一图线，可得。
平均传热温差。
3.5.4 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，则。
横过管束中心线的管数。（根）
煤油换热器化工原理课程设计
设计题目 煤油换热器的设计。设计者。班级。学号。指导老师 设计成绩。目录。1.综述31.1 列管式换热器简介。1.2 换热器的选择4 1.3 流体流动空间及流速的选择。2.课程设计任务书6 3.换热器设计所需物性数据。3.1流体主要物性参数。3.2温差校正系数7 3.3列管式换热器中总传热系数k 4...
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