化工设计煤油冷却器Word格式.docx
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物料衡算,能量衡量,工艺参数的选定,设备的结构设计和工艺尺寸的设计计算。
(3)辅助设备的选型:
典型辅助设备主要工艺尺寸的计算,设备的规格、型号的选定。
⑷工艺流程图:
以单线图的形式绘制,标出主体设备与辅助设备的物料方向,物流量、能流量,主要测量点。
(5)主要设备的工艺条件图:
图面应包括设备的主要工艺尺寸,技术特性表和接管表。
(6)设计说明书的编写。
设计说明书的内容应包括:
设计任务书,目录,设计方案简介,工艺计算及主要设备设计,辅助设备的计算和选型,设计结果汇总,设计评述,参考文献。
整个设计由论述,计算和图表三个部分组成,论述应该条理清晰,观点明确;
计算要求方法正确,误差小于设计要求,计算公式和所有数据必需注明出处;
图表应能简要表达计算的结果。
在化工、石油、动力、制冷、食品等行业中广泛使用各种换热器,且是上述这些行业的通用设备,占有十分重要的地位。
随着我国工业的不断发展,对能源利用、开发和节约的要求不断提高,因而对换热器的要求也日益加强。
换热器的设计制造结构改进以及传热机理的研究十分活跃,一些新型高效换热器相继问世。
完善的换热器在设计或选型时应满足以下基本要求:
(1)合理地实现所规定的工艺条件;
(2)结构安全可靠;
(3)便于制造、安装、操作和维修;
(4)经济上合理。
随着换热器在工业生产中的地位和作用不同,换热器的类型也多种多样,不同类
型的换热器各有优缺点,性能各异。
在换热器设计中,首先应根据工艺要求选择适用的类型,然后计算换热所需传热面积,并确定换热器的结构尺寸。
第一章设计任务书
一设计题目:
煤油冷却器的设计
二
设计任务及操作条件
1.
处理能力:
15+0.1*2*34=23.8万吨/年煤油
2.
设备形式:
列管式换热器
3.
操作条件
(1)煤油:
入口温度140C,出口温度40C
(2)冷却介质:
自来水,入口温度25C,出口温度40C
(3)允许压强降:
不大于100kPa
(4)煤油定性温度下的物性数据:
密度825kg/m3,黏度7.15xi0-4Pa.s,比热容
2.22kJ/(kg.C),导热系数0.14W/(m.C)
(5)每年按330天计,每天24小时连续运行
三选择适宜的列管式换热器并进行核算
1、传热计算
2、管程计算及管程结构计算
3、壳程计算及壳程结构计算
4、阻力计算
四绘制换热器装配图(A4图纸)
第二章设计方案简介
设计目的
课程设计是化工原理课程教学中综合性和实际性较强的教学环节,是理论联系实际的桥梁,是使学生体察工程实际问题复杂性的初次尝试。
通过化工原理课程设计,要求学生能
综合运用本课程和前修课程的基本知识,进行融会贯通的独立思考,在规定的时间内完成指定的化工设计任务,从而得到化工设计的主要程序和方法,培养学生分析和解决工程实际问题的能力。
同时,通过课程设计,还可以培养学生树立正确的设计思想,培养实事求是,严肃认真,高度负责的工作作风。
二、该设备的作用及在生产中的应用
换热器是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。
三、工艺流程示意图
饱和水蒸气应从换热器壳程上方进入,冷凝水由壳程下方排出,冷却水从换热器下方的入口进入,上方的出口排除。
四、说明运用该设备的理由这种换热器的特点是壳体和管板直接焊接,结构简单、紧凑。
在同样的壳体直径内,排管较多。
管式换热器具有易于制造、成本较低、处理能力达、换热表面清洗比较方便、可供选用的结构材料广阔、适应性强、可用于调温调压场合等优点,由于两管板之间有管子相互持撑,管板得到加强,故在各种列管换热器中他的管板最薄,其造价比较低,因此得到了广
泛应用。
五、设备的结构特点
该结构能够快速的降低物料的温度,工作时热流体走壳程,冷流体走管程,使接触面积大大增加,加快了换热速度。
同时,对温差稍大时可在壳体的适当部位焊上补偿圈(或称膨
胀节),通过补偿圈发生弹性变形(拉伸或压缩)来适应外壳和管束不同的膨胀程度。
六、设计方案的确定
(1)对于列管式换热器,首先根据换热流体的腐蚀性或其它特性选项定其结构材料,然后再根据所选项材料的加工性能,流体的压强和温度、换热的温度差、换热器的热负荷、安装检修和维护清洗的要求以及经济合理性等因素来选项定其型式。
设计所选用的列管换热器的类型为固定管板式。
列管换热器是较典型的换热设备,在工业中应用已有悠久历史,具有易制造、成本低、处理能力大、换热表面情况较方便、可供选用的结构材料广阔、适应性强、可用于调温调压场合等优点,故在大型换热器中占优势。
固定管板式列管换热器的特点是,壳体与管板直接焊接,结构简单紧凑,在同样的壳体直径内排管最多。
由于两管板之间有管板的相互支撑,管板得到加强,故各种列管换热器中它的管板最薄,造价最低且易清洗。
缺点是,管外清洗困难,管壁与壳壁之间温差大于50C时,
需在壳体上设置膨胀节,依靠膨胀节的弹性变形以降低温差压力,使用范围仅限于管、壳壁的温差不大于70C和壳程流体压强小于600kpa的场合,否则因膨胀节过厚,难以伸缩而失去温差补偿作用。
(2)工艺流程图
(3)流体流经的空间:
冷却水走管程原因有以下几个方面,冷却水常常用江水或井水,比较脏硬度较高,受热容易结垢,在管内便于清理,此外,管内流体易于维持高速,可避免悬浮颗粒的沉积。
管程可以采用多管程来增大流速,用以提高对流传热系数。
被加热的流体应走管程,以提高热的有效利用,被冷却的流体走壳程,以便于热量散失。
饱和蒸汽由于比较清洁应于壳程流过,易便于冷凝液的排出。
综上所述冷却水走管程蒸汽走壳程。
(4)流体的流动方向选择:
饱和水蒸气应从换热器壳程上方进入,冷凝水从壳程的下方排出,这样既便于冷凝水的排放,又利于传热效率的提高;
冷却水一般从换热器的下方的
入口进入,上方的出口排出,可减少冷却水流动中的死角,以提高传热面积的有效利用.故采用逆流.
(5)流速的选择:
换热器内流体的流速大小,应有经济衡算来决定.增大器内流体的流速,可增强对流传热,减少污垢在换热管表面上沉积的可能性,即降低了污垢的热阻,使总传热系数
增大,从而减少换热器的传热面积和设备的投资经费,但是流速增大,又使流体阻力增大,动力
消耗也就增多,从而致使操作费用增加,若流速过大,还会使换热器产生震动,影响寿命,因此选取合适的流速是十分重要的.
(6)冷却剂及出口温度的确定:
选取水做冷却剂,它们可以直接取自大自然,不必特别加工.由于水源丰富,可以降低传热面积,减少设备费用,故取出口温度为25C.
第三章设计条件及主要物性参数
-、设计条件
依据GB151-98对热交换器进行工艺计算,掌握热交换器的工艺设计过程。
要求:
1、选择换热管的规格,管子的布置方式,折流板的形式和间距,壳体的内径,管程和壳程的压降,接管的大小。
2、做出换热器工艺计算结果的结构图。
3、作出布管图。
4、按照工艺计算的过程,写出详细的换热器工艺计算说明书。
二、初步设计
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140C,出口温度40C;
冷流体(循环水)进口温度30C,出口温度40C.由于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。
2、流体空间及流速的确定:
根据流体流径选择的基本原则,循环冷却水易结垢,而固定管板式换热器的壳程不易清洗,且循环冷却水的推荐流速应大于煤油的推荐流速,故选择循环冷却水为管城流体,煤油为壳程流体。
根据流体在直管内常见适宜流速,
管内循环冷却水的流速初选为5=1.0m/s用$25x2.5mm的碳钢管(换热
管标准:
GB8163)。
三、主要物性参数
表1设计基础数据
项目
煤油进口温度
煤油出口温度
水进口
温度
水出口
煤油工作
表压力
水工作表压力
煤油流量
符号
t1
II
t2
11
P1
P2
M1
单位
C
MPa
Kg/h
数值
140
40
25
1.0
0.6
30051
1、煤油的物性参数:
xt1t114040“
煤油定性温度:
tm12290C
表2煤油物性参数
密度
热容
粘度
导热系数
(C)
(kg/m3)
(kJ/(kg-C)
(*104Pas)
(W/(m-C)
90
825
2.22
7.15
0.14
2、水的物性参数
(kg/m3)
(kJ/(kg-C)
(W/(m・C)
30
995.7
4.174
8.015
0.618
992.6
6.533
0.635
32.5
995
7.645
0.622
有参考文献6查饱和水物性参数得:
表2-3水的物性参数
C时水的物性参数为:
u2cp27.645*104*4.174*1035仆
第四章工艺计算及主体设备设计
一列管换热器介绍
列管式换热器是目前化工及酒精生产上应用最广的一种换热器。
它主要由壳体、管板、换热管、封头、折流挡板等组成。
列管式换热器又称为管壳式换热器,是最典型的间壁式换热器。
优点:
单位体积设备所能提供的传热面积大,传热效果好,结构坚固,可选用的结构材
料范围宽广,操作弹性大,大型装置中普遍采用。
结构:
壳体、管束、管板、折流挡板和封头。
一种流体在管内流动,其行程称为管程;
另一种流体在管外流动,其行程称为壳程。
管束的壁面即为传热面。
列管式换热器,按材质分为碳钢列管式换热器,不锈钢列管式换热器和碳钢与不锈钢混合列管式换热器三种,按形式分为固定管板式、浮头式、U型管式换热器,按结构分为单管
程、双管程和多管程,传热面积1〜500m2,可根据用户需要定制。
在进行换热时,一种流体由封头的连结管处进入,在管流动,从封头另一端的出口管流出,这称之管程;
另-种流
体由壳体的接管进入,从壳体上的另一
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