宁波工程学院化工原理课程设计学院：化学工程学院班级：姓名：学号：指导教师：2010年06月
化 工 原 理 课 程 设 计 学 院： 化学工程学院 班 级： 姓 名： 学 号： 指导教师： 2010 年 06 月
任务书化工原理课程设计《换热器》设计任务书姓名_班级精化07-1一、设计题目：无相变列管式换热器的设计二、设计任务及操作条件某生产过程中，用循环冷却水冷却柴油。1、柴油入口温度：140℃，出口温度：，60℃2、柴油流量：6500kg/h，压力：0.3MPa3、循环冷却水压力：0.4MPa，入口温度：29℃，出口温度：39℃已知柴油的有关物性数据：密度p1=994kg/m3；定压热比容cp，1=2.22kJ/(kg?℃)；热导率入1=0.14W/(m℃)；黏度μl=7.15×10-4Pa·s三、设计项目(说明书格式)1、封面、任务书、目录。2、设计方案简介：对确定的换热器类型进行简要论述。3、换热器的工艺计算：1)确定物性数据2)估算传热面积3)工艺结构尺寸4)换热器核算：包括传热面积核算和换热器压降核算4、换热器的机械设计5、绘制列管式换热器结构图（CAD)。6、对本设计进行评述。7、参考文献指导教师成绩评定2010年6月8日I
任务书 I 化工原理课程设计 《换热器》设计任务书 班级 精化 07-1 姓名 一、设计题目：无相变列管式换热器的设计 二、设计任务及操作条件 某生产过程中，用循环冷却水冷却柴油。 1、柴油入口温度： 140 ℃，出口温度： 60 ℃ 2、柴油流量： 6500 kg/h，压力： 0.3 MPa 3、循环冷却水压力： 0.4 MPa，入口温度： 29 ℃，出口温度： 39 ℃ 已知柴油的有关物性数据：密度ρ1=994kg/m3；定压热比容 cp，1=2.22kJ/(kg·℃)； 热导率 λ1=0.14W/(m·℃)；黏度 μ1=7.15×10-4 Pa·s 三、设计项目(说明书格式) 1、封面、任务书、目录。 2、设计方案简介：对确定的换热器类型进行简要论述。 3、换热器的工艺计算： 1)确定物性数据 2)估算传热面积 3)工艺结构尺寸 4)换热器核算：包括传热面积核算和换热器压降核算 4、换热器的机械设计 5、绘制列管式换热器结构图（CAD）。 6、对本设计进行评述。 7、参考文献 成绩评定 指导教师 2010 年 6 月 8 日
任务书目录11设计方案简介1.1选择换热器类型111.2冷热流体流动通道的选择22换热器的设计计算22.1确定物性数据22.2估算传热面积22.2.1热流量2.2.2平均传热温差232.2.3冷却水用量32.2.4总传热系数32.2.5计算传热面积32.3工艺结构尺寸52.4换热器核算52.4.1热量核算2.4.2换热器内流体的流动阻力7103换热器机械设计103.1壳体壁厚103.2管板尺寸123.3接管尺寸123.4换热器封头选择133.5膨胀节选择133.6其他部件154评述..154.1可靠性评价154.2个人感想165参考文献2
任务书 2 目 录 1 设计方案简介 . 1 1.1 选择换热器类型. 1 1.2 冷热流体流动通道的选择 . 1 2 换热器的设计计算 . 2 2.1 确定物性数据 . 2 2.2 估算传热面积 . 2 2.2.1 热流量. 2 2.2.2 平均传热温差 . 2 2.2.3 冷却水用量 . 3 2.2.4 总传热系数 . 3 2.2.5 计算传热面积 . 3 2.3 工艺结构尺寸 . 3 2.4 换热器核算 . 5 2.4.1 热量核算 . 5 2.4.2 换热器内流体的流动阻力 . 7 3 换热器机械设计 . 10 3.1 壳体壁厚 . 10 3.2 管板尺寸 . 10 3.3 接管尺寸 . 12 3.4 换热器封头选择. 12 3.5 膨胀节选择 . 13 3.6 其他部件 . 13 4 评述. 15 4.1 可靠性评价 . 15 4.2 个人感想 . 15 5 参考文献 . 16
化工原理课程设计1设计方案简介1.1选择换热器类型两流体温度变化情况：热流体柴油入口温度140℃，出口温度60℃：冷流体入口温度29℃，出口温度39℃。t=4，t*=(29+39)/2=34℃,t 格=(140+60)/2=100℃,t热-t净=100-34=66℃，温差较大，但是柴油压力为0.3Mpa，冷却水压力为0.4Mpa，压力偏低，故可以选用固定管板式换热器，采用逆流1.2冷热流体流动通道的选择从两物流的操作压力看，应使冷却水走管程，由于循环冷却水较易结垢，若其流速太低，将会加快污垢增长速度，使换热器的热流量下降，所以冷却水走管程，柴油走壳程，以便散热。选用Φ25×2.5的碳钢管，管内流速设为ui=1.0m/s。1
化工原理课程设计 1 1 设计方案简介 1.1 选择换热器类型 两流体温度变化情况：热流体柴油入口温度 140℃，出口温度 60℃；冷流体 入口温度 29℃，出口温度 39℃。 2 1 2 t t t + = ，t 冷=（29+39）/2=34℃，t 热=（140+60）/2=100℃， t 热- t 冷=100-34=66℃，温差较大，但是柴油压力为 0.3Mpa，冷却水压力为 0.4 Mpa， 压力偏低，故可以选用固定管板式换热器，采用逆流 1.2 冷热流体流动通道的选择 从两物流的操作压力看，应使冷却水走管程，由于循环冷却水较易结垢，若 其流速太低，将会加快污垢增长速度，使换热器的热流量下降，所以冷却水走管 程，柴油走壳程，以便散热。选用φ25×2.5 的碳钢管，管内流速设为 ui=1.0m/s
化工原理课程设计2换热器的设计计算2.1确定物性数据定性温度：可取流体进口温度的平均值。壳程柴油的定性温度：t热=（140+60）/2=100℃管程流体的定性温度：t净=（29+39）/2=34℃根据定性温度，查化工原理书附录[，利用内插法计算壳程和管程流体的有关物性数据。柴油的有关物性数据如下：密度P1=994kg/m3定压比热容Cp1=2.22kJ/(kg · ℃)热导率Xi=0.14W/(m · ℃)粘度μI=7.15×10"Pa·s冷却水在34℃的有关物性数据如下：密度pi=994.3kg/m3定压比热容Cpi=4.174kJ/(kg · K)热导率2;=0.6241W/(m · K)粘度μi=0.0007428Pa·s2.2估算传热面积2.2.1热流量Qi=miCplti=6500X2.22×（140-60）=1.15X10%kJ/h=319.4kW2.2.2平均传热温差tm = N -A2hAAt22
化工原理课程设计 2 2 换热器的设计计算 2.1 确定物性数据 定性温度：可取流体进口温度的平均值。 壳程柴油的定性温度： t 热=（140+60）/2=100℃ 管程流体的定性温度： t 冷=（29+39）/2=34℃ 根据定性温度，查化工原理书附录[1]，利用内插法计算壳程和管程流体的有关物 性数据。 柴油的有关物性数据如下： 密度 ρ1=994kg/m3 定压比热容 Cp1=2.22kJ/(kg·℃) 热导率 λ1=0.14W/(m·℃) 粘度 µ1=7.15×10-4 Pa·s 冷却水在 34℃的有关物性数据如下： 密度 ρi=994.3kg/m3 定压比热容 Cpi=4.174kJ/(kg·K) 热导率 λi=0.6241W/(m·K) 粘度 µi=0.0007428Pa·s 2.2 估算传热面积 2.2.1 热流量 Q1=m1Cp1t1=6500×2.22×（140-60）=1.15×106kJ/h=319.4kW 2.2.2 平均传热温差 2 1 1 2 ln t t t t tm − =