煤油冷却器设计

煤油冷却器设计内容摘要：

降低。 ⑤与外界温差大的流体 可以减少热量的散逸。 宜通于管间的流体： ①两流体温差相差较大 可减少管壁于壳壁间的温度差，因而可减少了管束与壳体间的相对伸长。 ②两流体给热性能相差较大 ③饱和蒸汽 易于排出冷凝液 ④粘度大的流体 管间的流动截面和方向都在不断的变化，在低雷诺数下，管外给热系数比管内大 ⑤泄露后危险性大的流体可减少泄露机会 二、设计方案简介 确定初步方案： 、选择换热器的类型： 两流体温度变化情况：热流体进口温度 140℃ ,出口温度 40 ℃；冷流体（循环水）进口温度 30℃，出口温度 40℃ .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。 、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 iu =25 的碳 钢管（换热管标准： GB8163)。 化工原理设计（塔里木大学） 8 三 、 工艺流程草图及说明 说明：由于循环冷却水较易结垢，为便了水垢的清洗，应使循环水走管程，煤油走壳程。 如图：煤油经泵抽上来，经加热器加热后，再经管道，接管 C 进入换热器壳程，冷却水经经泵抽上来后从接管 A 进入换热器管程。 两物质在换热器中进行换热，煤油从 140℃冷却至 40℃后由接管 D 流出；循环冷却水则从 30℃加热至 40℃后，由接管 B 流出。 四、 列管式换热器的工艺计算 确定物性参数： 定性温度：可取流体进口温度的平均温度值。 壳程油的定性温度为 化工原理设计（塔里木大学） 9 T=(140+40)/2=90℃ 管程流体的定性温度为 t=(30+40)/2=35℃ 定性温度，分别查取壳程和管程流体的有关物性数据。 根据油在 90℃下的有关物性数据如下： 密度：ρ。 =825kg/m3 定压比热容： Cpo=(kg.℃ ) 导热系数：λ。 =(m.℃ ) 粘度：μ。 = 循环冷却水在 35℃下的物性数据： 密度：ρ i=994kg/m3 定压比热容： Cpi=(kg.℃ ) 导热系数：λ i=(m.℃ ) 粘度：μ i= 计算总传热系数 、热流量 0m = 3330000 10 /330 24=41667kg/h 660 0 0 0= 4 1 6 6 7 2 . 2 2 ( 1 4 0 4 0 ) 9 . 2 5 1 0 / 2 . 6 1 0Q m Cp t k J h w        、平均传热温差 、冷却水用量 650 / 9 . 2 5 1 0 / 4 . 0 8 ( 4 0 3 0 ) 2 . 3 1 0 /i p iW Q C t k g h       、总传热系数 K 管程传热系数 )(393040401 4 0ln)3040()401 4 0(ln2121 Ct ottttm 化工原理设计（塔里木大学） 10 α i= = =4759w/( .℃ ﹚ 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 λ =45W/﹙ m.℃﹚ 、计算传热面积 639。 22 . 6 1 0 2 1 5 ( )3 1 0 3 9mQSmkt    考虑 15%的面积裕度， S= =215 = ( ) 化工原理设计（塔里木大学） 11 、工艺结构尺寸 、管径和管内流速 选用φ 25 （碳钢），取管内流速。 、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 5222 . 3 1 0 /( 9 9 4 3 6 0 0 ) 1370 . 7 8 5 0 . 0 2 1 . 54s iiVndu   （ 根 ） 按单程管计算，所需的传热管长度为 23 ( ) 137osSLmdn   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,则该换热管程数为 23 46p LN l   （ 管 程 ） 传热管总根数 N=137 4=548(根） 、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，查同一直线，可得 化工原理设计（塔里木大学） 12 、传热管排列和分程方程方法 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 t= ,则 t= 25=≈ 32(mm) 横过管束中心线的管数 1 . 1 9 1 . 1 9 5 4 8 2 8N   （ 根 ） 、壳体内径 采用多管程结构，取管板利用率η =，则壳体内径为 1 . 0 5 1 . 0 5 3 2 5 4 8 0 . 7 9 4 0 ( )D t N m m     圆整可取 D=1000mm 、折流板 采用弓形折流板，取弓形折流板圆缺高度为壳体内径的 25%，则切去的圆缺高度为 h= 1000=250(mm) 故可取 h=250(mm) 取折流板间距 B=， 则 B= 1000=300(mm),可取 B 为 300mm。 折流板数 60001 1 1 9 (300BN     传 热 管 长 块 ）折 流 板 间 距 折流板圆缺面水平装配。 、接管 壳程流体进出口接管：取接管内油品流速为 u=，则接管内径为  1 4 41 66 7 82 5 36 004 0. 13 4( )3. 14 1. 0Vdmu    故取 1d =150mm 管程流体进出口接管：取接管内循环水流速 u=则接管内径为  52 4 10 99 4 36 004 34 ( ) 4       化工原理设计（塔里木大学） 13 取标准管径为 250mm。 、换热器核算 、热量核算： 壳程对流传热系数 对圆缺形折流板，可采用克恩公式 当量直径，由正三角形排列得 = = =（ m） 壳程流通截面积 251 85 5 1 32oo dS B D mt         壳程流体及雷诺数为  0 4 1 6 6 7 8 2 5 3 6 0 0 0 . 1 6 9 ( / )0 . 0 8 3u m s 0 82 5 0. 02 0. 16 9Re 39 00 ( / ) e oodu ms     普兰特准数 4 0 0 0 7 1 3  粘度校正   w  0. 55 1 3 20 0. 14 00. 36 39 00 11 .3 4 53 4. 6 / . C0. 02 Wm     。 化工原理设计（塔里木大学） 14 、管程对流传热系数 iiii d  管程流通截面积 3 ( )44iSm    管程流体流速   10 / 3600 994 ( / ) m s 99 4 0. 02 1. 49 5R e 40 99 i iiidu     普兰特准数 34 . 0 8 1 0 0 . 0 0 0 7 2 5P 4 . 7 30 . 6 2 6i   0. 8 0. 4 20. 62 60. 02 3 40 99 4 4. 73 65 67 .4 /0. 02i W m C      。 、传热系数 K 查有关文献知 管外侧污垢热阻： 管内侧污垢热阻： 管壁热阻 查有关文献知碳钢在该条件下的热导率为λ =45W/()。 10 .。