课程设计（3）有利于安装、操作与维修直立设备的安装费往往低于水平或倾斜的设备。设备与部件应便于运输与装拆，在厂房移动时不会受到楼梯、梁、柱的妨碍，根据需要可添置气、液排放口，检查孔与敷设保温层。（4）经济合理评价换热器的最终指标是：在一定的时间内（通常为1年）固定费用（设备的购置费、安装费等）与操作费（动力费、清洗费、维修费等）的总和为最小。在设计或选型时，如果有几种换热器都能完成生产任务的需要，这一指标尤为重要。动力消耗与流速的平方成正比，而流速的提高又有利于传热，因此存在一最适宜的流速。传热面上垢层的产生和增厚，使传热系数不断降低，传热量随之而减少，故有必要停止操作进行清洗。在清洗时不仅无法传递热量，还要支付清洗费，这部分费用必须从清洗后传热条件的改善得到补偿，因此存在一最适宜的运行周期。严格地讲，如果孤立地仅从换热器本身来进行经济核算以确定适宜的操作条件与适宜的尺寸是不够全面的，应以整个系统中全部设备为对象进行经济核算或设备的优化。但要解决这样的问题难度很大，当影响换热器的各项因素改变后对整个系统的效益关系影响不大时，按照上述观点单独地对换热器进行经济核算仍然是可行的。1.1.换热器设计任务书1.设计题目煤油冷却器的设计。设计课题工程背景：在石油化工生产过程中，常常需要将各种石油产品（如汽油、煤油、柴油等）进行冷却，本设计以某炼油厂冷却煤油产品为例，让学生熟悉列管式换热器的设计过程。-6 -
课程设计 - 6 - （3）有利于安装、操作与维修 直立设备的安装费往往低于水平或倾斜的设备。设备与部件应便于运输与装 拆，在厂房移动时不会受到楼梯、梁、柱的妨碍，根据需要可添置气、液排放口， 检查孔与敷设保温层。 （4）经济合理 评价换热器的最终指标是：在一定的时间内（通常为 1 年）固定费用（设备 的购置费、安装费等）与操作费（动力费、清洗费、维修费等）的总和为最小。 在设计或选型时，如果有几种换热器都能完成生产任务的需要，这一指标尤为重 要。 动力消耗与流速的平方成正比，而流速的提高又有利于传热，因此存在一最 适宜的流速。 传热面上垢层的产生和增厚，使传热系数不断降低，传热量随之而减少，故 有必要停止操作进行清洗。在清洗时不仅无法传递热量，还要支付清洗费，这部 分费用必须从清洗后传热条件的改善得到补偿，因此存在一最适宜的运行周期。 严格地讲，如果孤立地仅从换热器本身来进行经济核算以确定适宜的操作条件与 适宜的尺寸是不够全面的，应以整个系统中全部设备为对象进行经济核算或设备 的优化。但要解决这样的问题难度很大，当影响换热器的各项因素改变后对整个 系统的效益关系影响不大时，按照上述观点单独地对换热器进行经济核算仍然是 可行的。 1.1.换热器设计任务书 1．设计题目 煤油冷却器的设计。 设计课题工程背景： 在石油化工生产过程中，常常需要将各种石油产品（如汽油、煤油、柴油等）进 行冷却，本设计以某炼油厂冷却煤油产品为例，让学生熟悉列管式换热器的设计 过程
课程设计设计的目的：通过对煤油产品冷却的列管式换热器设计，达到让学生了解该换热器的结构特点，并能根据工艺要求选择适当的类型，同时还能根据传热的基本原理，选择流程，确定换热器的基本尺寸，计算传热面积以及计算流体阻力2.设计任务及操作条件（1）处理能力（1.584，1.98，2.2176，2.4552，2.6928)×104吨/年煤油（2）设备型式列管式换热器（3）操作条件①煤油：入口温度（140℃、120℃、100℃），出口温度40℃②冷却介质：自来水，入口温度30℃，出口温度50℃③允许压强降：不大于105Pa④每年按330天计，每天24小时连续运行（4）设计项目①设计方案简介：对确定的工艺流程及换热器型式进行简要论述。②换热器的工艺计算：确定换热器的传热面积，③换热器的主要结构尺寸设计。④主要辅助设备选型。绘制换热器总装配图。3.设计说明书的内容（1）目录；（2）设计题目及原始数据（任务书）；（3）论述换热器总体结构（换热器型式、主要结构）的选择：（4）换热器加热过程有关计算（物料衡算、热量衡算、传热面积、换热管型号、壳体直径等）；（5）设计结果概要（主要设备尺寸、衡算结果等）：-7-
课程设计 - 7 - 设计的目的： 通过对煤油产品冷却的列管式换热器设计，达到让学生了解该换热器的结构特 点，并能根据工艺要求选择适当的类型，同时还能根据传热的基本原理，选择流 程，确定换热器的基本尺寸，计算传热面积以及计算流体阻力。 2．设计任务及操作条件 （1）处理能力 (1.584, 1.98，2.2176，2.4552，2.6928)×104 吨/年煤油 （2）设备型式 列管式换热器 （3）操作条件 ①煤油：入口温度（140℃、120℃、100℃），出口温度 40℃ ②冷却介质：自来水，入口温度 30℃，出口温度 50℃ ③允许压强降：不大于 105Pa ④每年按 330 天计，每天 24 小时连续运行 （4）设计项目 ①设计方案简介：对确定的工艺流程及换热器型式进行简要论述。 ②换热器的工艺计算：确定换热器的传热面积。 ③换热器的主要结构尺寸设计。 ④主要辅助设备选型。 ⑤绘制换热器总装配图。 3．设计说明书的内容 （1）目录； （2）设计题目及原始数据(任务书)； （3）论述换热器总体结构(换热器型式、主要结构)的选择； （4）换热器加热过程有关计算(物料衡算、热量衡算、传热面积、换热管型号、 壳体直径等)； （5）设计结果概要(主要设备尺寸、衡算结果等)；
课程设计（6）主体设备设计计算及说明；（7）主要零件的强度计算（选做）；（8）附属设备的选择（选做）；（9）参考文献（10）后记及其它。4.设计图要求用594×841图纸绘制换热器一张：一主视图，一俯视图，一部面图，两个局部放大图。5.设计思考题（1）设计列管式换热器时，通常都应选用标准型号的换热器，为什么？（2）为什么在化工厂使用列管式换热最广泛？（3）在列管式换热器中，壳程有挡板和没有挡板时，其对流传热系数的计算方法有何不同？（4）说明列管式换热器的选型计算步骤？（5）在换热过程中，冷却剂的进出口温度是按什么原则确定的？（6）说明常用换热管的标准规格（批管径和管长）。（7）列管式换热器中，两流体的流动方向是如何确定的？比较其优缺点？6.部分设计问题指导（1）列管式换热器基本型式的选择（2）冷却剂的进出口温度的确定原则（3）流体流向的选择（4）流体流速的选择（5）管子的规格及排列方法-8-
课程设计 - 8 - （6）主体设备设计计算及说明； （7）主要零件的强度计算（选做）； （8）附属设备的选择（选做）； （9）参考文献； （10）后记及其它。 4．设计图要求 用 594×841 图纸绘制换热器一张：一主视图，一俯视图，一剖面图，两个局部 放大图。 5．设计思考题 （1）设计列管式换热器时，通常都应选用标准型号的换热器，为什么？ （2）为什么在化工厂使用列管式换热最广泛？ （3）在列管式换热器中，壳程有挡板和没有挡板时，其对流传热系数的计算方 法有何不同？ （4）说明列管式换热器的选型计算步骤？ （5）在换热过程中，冷却剂的进出口温度是按什么原则确定的？ （6）说明常用换热管的标准规格（批管径和管长）。 （7）列管式换热器中，两流体的流动方向是如何确定的？比较其优缺点？ 6. 部分设计问题指导 （1）列管式换热器基本型式的选择 （2）冷却剂的进出口温度的确定原则 （3）流体流向的选择 （4）流体流速的选择 （5）管子的规格及排列方法