化工原理課程設計

課程設計成果

學院: 化工與藥學院班級: 2014級過程裝備與控制工程1班

學生姓名: 王維學號: 2014402020112_____

設計地點（單位）______化工與藥學院教學樓

設計題目：年處理量20萬噸汽油冷卻器的設計

完成日期：2016 年1月2 日

指導教師評語

成績(五級記分制

教師簽名

學院課程設計任務書

設計題目：年處理量20萬噸汽油冷卻器的設計

教研室主任指導師：穆學玲

2023年12月25號

《化工原理課程設計》報告

設計題目：年處理量20萬噸汽油冷卻器的設計

設計乙個列管式冷卻器，冷卻器的年處理量為20萬噸。將汽油液體從160℃冷卻到60℃。冷卻水的入口溫度為25℃，出口溫度為50℃。

要求設計的換熱器的管程和殼程的壓降不大於100kpa。

設計要求

（1）換熱器工藝設計計算

（2）換熱器工藝流程圖

（3）換熱器裝置結構圖

（4）設計說明

1概述緒論 6

1.1換熱器的概念（簡介） 6

1.2列管式換熱器簡介（應用） 8

2設計方案的論證與說明 8

2.1換熱器型別的選擇 8

2.1.1固定管板式換熱器 9

2.1.2浮頭式換熱器 9

2.1.3填料涵式換熱器 9

2.1.4 u形管式換熱器 9

2.2流動空間及流速的選擇 9

2.2.1流動空間的選擇 9

2.2.2流體流速的選擇 10

3 換熱器的工藝計算 10

3.1 確定設計方案 11

3.1.1選擇換熱器的型別 11

3.1.2流動空間及流速的確定 11

3.2確定物性資料 11

3.3計算總傳熱系數 12

3.3.1熱流量 12

3.3.2平均傳熱溫差 12

3.3.3 冷卻水用量 12

3.3.4總傳熱系數k 12

3.4計算傳熱面積 13

4工藝結構尺寸計算 13

4.1管徑和管內流速及管長 13

4.2管程數和傳熱管數 13

4.3平均傳熱溫差校正及殼程數 13

4.4傳熱管排列和分程方法 14

4.5殼體內徑 14

4.6折流板 14

4.7接管 14

5換熱器核算 15

5.1熱量核算 15

5.2換熱器內流體的壓力降 16

6換熱器主要工藝結構引數一覽表 18

7設計過程評述和問題分析討論 19

參考文獻 19

主要符號說明 20

換熱器工藝條件圖 20

在不同溫度的流體間傳遞熱能的裝置稱為熱交換器，簡稱為換熱器。在換熱器中至少要有兩種溫度不同的流體，一種流體溫度較高，放出熱量；另一種流體則溫度較低，吸收熱量。35％～40％。

隨著我國工業的不斷發展，對能源利用、開發和節約的要求不斷提高，因而對換熱器的要求也日益加強。換熱器的設計、製造、結構改進及傳熱機理的研究十分活躍，一些新型高效換熱器相繼問世。

隨著換熱器在工業生產中的地位和作用不同，換熱器的型別也多種多樣，不同型別的換熱器各有優缺點，效能各異。在換熱器設計中，首先應根據工藝要求選擇適用的型別，然後計算換熱所需傳熱面積，並確定換熱器的結構尺寸。

換熱器按用途不同可分為加熱器、冷卻器、冷凝器、蒸發器、再沸器、深冷器、過熱器等。

換熱器按傳熱方式的不同可分為：混合式、蓄熱式和間壁式。其中間壁式換熱器應用最廣泛，按照傳熱面的形狀和結構特點又可分為管殼式換熱器、板麵式換熱器和擴充套件表面式換熱器（板翅式、管翅式等），如表2-1所示。

表2-1 傳熱器的結構分類

列管式換熱器是目前化工及酒精生產上？應用最廣的一種換熱器。它主要由殼體、管板、換熱管、封頭、折流擋板等組成。

所需材質，可分別採用普通碳鋼、紫銅、或不鏽鋼製作。在進行換熱時，一種流體由封頭的鏈結管處進入，在管流動，從封頭另一端的出口管流出，這稱之管程；另一種流體由殼體的接管進入，從殼體上的另一接管處流出，這稱為殼程。它具有結構簡單，堅固耐用，造價低廉，用材廣泛，清洗方便，適應性強等優點，應用最為廣泛。

本設計任務是利用冷流體（水）給汽油降溫。利用熱傳遞過程中對流傳熱原則，製成換熱器，以供生產需要。下圖（圖1）是工業生產中用到的列管式換熱器.

選擇換熱器時,要遵循經濟,傳熱效果優,方便清洗,復合實際需要等原則。換熱器分為幾大類：夾套式換熱器，沉浸式蛇管換熱器，噴淋式換熱器，套管式換熱器，螺旋板式換熱器，板翅式換熱器，熱管式換熱器，列管式換熱器等。

不同的換熱器適用於不同的場合。而列管式換熱器在生產中被廣泛利用。它的結構簡單、堅固、製造較容易、處理能力大、適應性大、操作彈性較大。

尤其在高壓、高溫和大型裝置中使用更為普遍。所以首選列管式換熱器作為設計基礎。

固定管板式換熱器兩端的管板與殼體連在一起，這類換熱器結構簡單，**低廉，但管外清洗困難，宜處理兩流體溫差小於50℃且殼方流體較清潔及不易結垢的物料。

帶有膨脹節的固定管板式換熱器，其膨脹節的彈性變形可減小溫差應力，這種補償方法適用於兩流體溫差小於70℃且殼方流體壓強不高於600kpa的情況。

浮頭式換熱器的管板有乙個不與外殼連線，該端被稱為浮頭，管束連同浮頭可以自由伸縮，而與外殼的膨脹無關。浮頭式換熱器的管束可以拉出，便於清洗和檢修，適用於兩流體溫差較大的各種物料的換熱，應用極為普遍，但結構複雜，造價高。

填料涵式換熱器管束一端可以自由膨脹，與浮頭式換熱器相比，結構簡單，造價低，但殼程流體有外漏的可能性，因此殼程不能處理易燃，易爆的流體。

u形管式換熱器的管束可以自由伸縮，不會因管殼之間的溫差而產生熱應力，熱補償效能好；管程為雙管程，流程較長，流速較高，傳熱效能較好；承壓能力強；管束可從殼體內抽出，便於檢修和清洗，且結構簡單，造價便宜。但管內清洗不便，管束中間部分的管子難以更換，又因最內層管子彎曲半徑不能太小，在管板中心部分布管不緊湊，所以管子數不能太多，且管束中心部分存在間隙，使殼程流體易於短路而影響殼程換熱。此外，為了彌補彎管後管壁的減薄，直管部分需用壁較厚的管子。

這就影響了它的使用場合，僅宜用於管殼壁溫相差較大，或殼程介質易結垢而管程介質清潔及不易結垢，高溫、高壓、腐蝕性強的情形。

化工原理課程設計

化工原理課程設計

化工原理課程設計

化工原理課程設計報告

相關推薦