煤油冷卻器的設計

第一章設計內容 4

1.1板式換熱器的優點 4

1.1.1換熱效率高,熱損失小 4

1.1.3汙垢係數低 5

1.1.4檢修、清洗方便 5

1.2板式換熱器的型別及工作原理 5

第二章設計計算 6

2.1確定設計方案 6

2．1．1選擇換熱器的型別 6

2.1.2流動空間的確定 6

2.2確定物性資料 7

2.3計算總傳熱系數 - 10 -

2.3.1熱流量 - 10 -

2.3.2平均傳熱溫差 - 10 -

2.3.3冷卻水用量 - 10 -

2.3.4總傳熱系數k - 10 -

2.5工藝結構尺寸 - 13 -

2.5.1管徑結構尺寸 - 13 -

2.5.2管程數和傳熱管數 - 13 -

2.5.3平均傳熱溫差校正係數及殼程數 - 14 -

2.5.4傳熱管排列和方程方法 - 15 -

2.5.5．殼體內徑 - 16 -

2.5.6折流板 - 16 -

2.5.7接管 - 16 -

2.5.8．殼體壁厚 - 17 -

2.5.9．殼體封頭㎡ - 17 -

2.6換熱器核算 - 18 -

2.6.1熱量核算 - 18 -

2.6.2換熱器內流體的流動阻力 - 20 -

第三章附表 - 25 -

第四章總結 - 27 -

附：致謝信 - 28 -

參考文獻 - 29 -

換熱器設計任務

㈠設計題目：

㈡設計任務及操作條件：

⑴處理能力：煤油

⑵裝置型式：固定管板式換熱器

⑶操作條件

①煤油：入口溫度 , 出口溫度。

②冷卻介質：迴圈水，入口溫度，出口溫度。

③允許壓降：不大於。

④煤油定性溫度下的物性資料：

⑤每年按天計，每天小時連續執行。

⑷建廠位址:咸陽地區。

㈢設計要求: 選擇適宜的列管式換熱器並進行核算。

1．概述

目前板式換熱器產品達到了乙個成熟階段,憑藉其高效、節能、環保的優勢,在各行業領域中被頻繁使用,並被用以替換原有管殼式和翅片式換熱器,取得了很好的效果。

圖1-1 固定管板式換熱器

1.1板式換熱器的優點：

1.1.1換熱效率高,熱損失小

在最好的工況條件下,換熱係數可以達到,在一般的工況條件下,換熱係數也可以在左右,是管殼式換熱器的倍。裝置本身不存在旁路,所有通過裝置的流體都能在板片波紋的作用下形成湍流,進行充分的換熱。完成同一項換熱過程,板式換熱器的換熱面積僅為管殼式的。

1.1.2占地面積小重量輕

除裝置本身體積外,不需要預留額外的檢修和安裝空間。換熱所用板片的厚度僅為。同樣的換熱效果,板式換熱器比管殼式換熱器的占地面積和重量要少。

1.1.4檢修、清洗方便

1.1.5產品適用面廣

1.2板式換熱器的型別及工作原理

板式換熱器按照組裝方式可以分為可拆式、焊接式、釺焊式等形式;按照換熱板片的波紋可以分為人字波、平直波、球形波等形式;按照密封墊可以分為粘結式和搭扣式。

雖然板式換熱器有多種形式,但其工作原理大致相同。板式換熱器主要是通過外力將換熱板片夾緊組裝在一起,介質通過換熱板片上的通孔在板片表面進行流動,在板片波紋的作用下形成激烈的湍流,猶如用筷子攪動杯中的熱水,加大了換熱的面積。冷熱介質分別在換熱板片的兩側流動,湍流形成的大量換熱面與板片接觸,通過板片來進行充分的熱傳遞,達到最終的換熱效果。

冷熱介質的隔離主要通過密封墊的分割,或者通過大量的焊縫來保證,在換熱板片不開裂穿孔的情況下,冷熱介質不會發生混淆。

兩流體溫度變化情況：熱流體進口溫度,出口溫度；冷流體(迴圈水)進口溫度，出口溫度。該換熱器用迴圈冷卻水冷卻，冬季操作時進口溫度會降低，考慮到這一因素，估計該換熱器的管壁溫和殼體壁溫之差較大，因此初步確定選用帶膨脹節的固定管板式換熱器。

由於迴圈冷卻水較易結垢，為便於水垢清洗，應使迴圈水走管程，油品走殼程。2.1.3.流速的確定

表2-1 換熱器常用流速的範圍

故選用的碳鋼管，管內流速。

表2-2 列管式換熱器易燃、易爆液體和氣體允許的安全流速

定性溫度：可取流體進口溫度的平均值。

殼程油的定性溫度為:

管程流體的定性溫度為:

根據定性溫度，分別查取殼程和管程流體的有關物性資料。

油在下的有關物性資料如下:

密度定壓比熱容

導熱係數

粘度迴圈冷卻水在下的物性資料如下:

密度定壓比熱容

導熱係數

粘度本設計所用各符號說明

英文本母

b—折流板間距，m；

c—係數，無量綱；

d—管徑，m;

d—換熱器外殼內徑，m；

f—摩擦因數；

f—係數；

h—圓缺高度，m；

k—總傳熱系數，w/（㎡﹒℃）

l—管長，m;

m—程數；

n—指數；

管數；程數;n—管數；

程數;—折流板數；

—努賽爾特准數；

p—壓力，pa;

因數；pr—普朗特準數；

q—熱通量，w/㎡；

q—傳熱速率，w;

r—半徑，m;

氣化潛熱，kj/kg;

r—熱阻，㎡﹒℃/ w；

因數；re—雷諾準數；

s—傳熱面積，㎡；

t—冷流體溫度，℃；

管心距，m;

t—熱流體溫度，℃；

u—流速，m/s;

w—質量流量，kg/s;

希臘字母

—對流傳熱系數，w/（㎡﹒℃）；

—有限差值；

—導熱係數，w/（m﹒℃）；

—粘度，pa﹒s；

—密度，㎏/；

—校正係數；

下標c—冷流體；

h—熱流體；

i—管內；

m—平均；

o—管外；

s—汙垢。

2-1）

2-2）

2-3）

管程傳熱系數

2-4）

2-5）

殼程傳熱系數

假設殼程的傳熱系數

汙垢熱阻

表2-3 常見流體的汙垢熱阻rs

管壁的導熱係數

2-6）

2.4計算傳熱面積

2-7）

考慮的面積和裕度：。

表2-4 換熱器的規格

選用傳熱管（碳鋼），取管內流速為,

依據傳熱管內徑和流速確定單程傳熱管數

2-8）

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機油冷卻器簡介

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