《材料工程原理B》课程设计
设计题目：专 业：班 级：学 号：姓 名：日 期：指导教师：设计成绩：日 期：
处理量10×104吨/年煤油冷却器的设计
设计任务书
设计题目 处理量10×104吨/年煤油冷却器的设计 一. 设计要求： 1.处理能力：（10×104）吨/年煤油 2.设备型式：列管式换热器 二. 操作条件 1. 煤油：入口温度140°C，出口温度40°C。 2. 冷却介质：采用循环水，入口温度30°C，出口温度40°C。 3. 允许压降：不大于105Pa。 4. 煤油定性温度下的物性数据： ?c=825kg/m3, ?c=7.15?10-4Pa·s, Cpc=2.22kJ/(kg·°C)， λc=0.14W/(m·°C) 5. 每年按330天计，每天24h连续生产。 三. 设计任务 ? 选择适宜的列管换热器并进行核算。 ? 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。 任务下达日期：2015.12.21 任务完成日期：2015.12.25 指导教师： 学生：
目录
一、概述 ........................................................................................................................ 1 二、设计方案说明 ........................................................................................................ 1
2.1 列管式换热器设计简介 ................................................................................. 1 2.2 列管式换热器的类型 ..................................................................................... 2
2.2.1 固定管板式 .......................................................................................... 2 2.2.2 浮头式换热器 ...................................................................................... 2 2.2.3 U型管式换热器 ................................................................................... 3 2.2.4 填料函式换热器 .................................................................................. 3 2.3 换热器类型的选择 ......................................................................................... 3 2.4 流体流径流速的选择 ..................................................................................... 3 2.5 材质的选择 ..................................................................................................... 4 2.6换热器其他结构的选择 .................................................................................. 4
2.6.1 管程结构 .............................................................................................. 4 2.7工艺流程草图 .................................................................................................. 5 三、换热器设计计算 .................................................................................................... 6
3.1确定计算方案 .................................................................................................. 6
3.1.1选择换热器的类型 ............................................................................... 6 3.1.2流体流径流速的选择 ........................................................................... 6 3.2 确定物性参数 ................................................................................................. 6 3.3 估算传热面积 ................................................................................................. 7
3.3.1 热流量 .................................................................................................. 7 3.3.2平均传热温差 ....................................................................................... 7 3.3.3 传热面积 .............................................................................................. 7 3.3.4 冷却水用量 .......................................................................................... 8 3.4 工艺结构尺寸 ................................................................................................. 8
3.4.1管径和管内流速 ................................................................................... 8 3.4.2管程数和传热管数 ............................................................................... 8 3.4.3 平均传热温差校正及壳程数 .............................................................. 9 3.4.4 传热管排列和分程方法 ...................................................................... 9 3.4.5 壳体内径 .............................................................................................. 9 3.4.6 折流板 ................................................................................................ 10 3.4.7 接管 .................................................................................................... 10 3.5 换热器核算 ................................................................................................... 10
3.5.1 热流量核算 ........................................................................................ 10
3.5.1.1 壳程表面传热系数 ................................................................. 10 3.5.1.2 污垢热阻和管壁热阻 ............................................................. 12 3.5.1.3 传热系数K ............................................................................. 12 3.5.1.4 换热器面积裕度 ..................................................................... 12 3.5.2 换热器内流体阻力计算 .................................................................... 13
3.5.2.1 管程流体阻力 ......................................................................... 13 3.5.2.2 壳程阻力 ................................................................................. 13
3.6壁温核算 ........................................................................................................ 14
3.7水泵 ................................................................................................................ 15 四、 换热器主要结构尺寸和计算结果表 ................................................................ 16 五、设计心得体会 ...................................................................................................... 17 参考资料 ...................................................................................................................... 18 主要符号说明 .............................................................................................................. 18
