柴油换热器设计说明书

发布时间:2021-11-30 13:10:39

传热学课程设计报告 设计题目 柴油套管式换热器的设计 石油工程学院 院(系) 油气储运工程 专业 班级 储运 12-2 班 学号 设计人 指导教师 完成日期 2015 年 01 月 13 日 第 0 页 共 19 页 目录 一 设计说明书............................................1 二 设计条件及主要物性参数................................1 三 确定设计方案..........................................2 四 估算传热面积..........................................3 五 工程结构尺寸..........................................3 六 换热器核算............................................5 七 换热器主要结构尺寸和计算结果表........................10 八 设备参数计算..........................................10 九 设计总结..............................................15 十 参考文献..............................................17 第 0 页 共 19 页 一、设计说明书 1.设计任务书和设计条件 1.1、设计题目 柴油套管式换热器的设计。 1.2、设计任务及操作条件 ①处理量:(2.2)×104t/a; ②柴油进口温度为 35℃,出口温度 73℃; ③加热介质:饱和水蒸气,流量为 5000kg/h,入口温度: 100℃; ④允许压强降:不大于 105Pa; ⑤每年按 330 天计,每天 24h 连续运行; ⑥设备型式:列管换热器; ⑦设计项目: a.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; B.换热器的工艺计算:确定换热器的传热面积; c.选择合适的列管换热器并进行较核计算; d.对换热器的附件进行设计,包括结构设计; e.绘制换热器总装配图; ⑧设计要求: a.说明书采用统一封面和纸张; b.方案和流程的选择要阐明理由; c.设计过程思路清晰,内容完全; d.设计、计算中,所采用的公式、数据、图表等注明出处,有些需说明理由; e.一律用钢笔或打印填写,要排列整齐,字体端正,书面整洁; f.计算过程均应写出; g.设备图以制图要求为准; h.集中做设计,独立完成。 二、设计条件及主要物性参数 2.1 设计条件 由设计任务书可得设计条件如下表: 参数 体积流量 类型 (标准 kg/h) 柴 油(管内) 2778 进口温度 (℃) 35 出口温度 (℃) 73 水蒸气(管外) 5000 100 --- 注:要求设计的冷却器在规定压力下操作安全,必须使设计压力比最大操作压力略大,本设 计的设计压力比最大操作压力大 0.1MPa。 第 1 页 共 19 页 2.2 确定主要物性数据 2.2.1 定性温度的确定 根据《传热学》P275,热流量为 Qc = ? 0 Cpc(T1-T2) =0.772×1.943?103 ? (73-35) =57kw 饱和水蒸汽出口温度:Qh = Qc = ? 0 Cph (t1-t2) 57×103 =1.389×1.89?103 ×(100-t2) t2=78 ℃ 可取流体进出口温度的*均值。管程柴油的定性温度为 T=(35+73)/2=54℃ 饱和水蒸汽的定性温度为 t=(100+78)/2=89℃ 2.2.2 流体有关物性数据 根据由上面两个定性温度数据,查阅参考书可得饱和水蒸汽和柴油的物理性质。运用内 ? ? 插法(公式为 y ? yb ? ( ya ? yb ) /(ta ? tb )? tavg ? tb ),可得壳程和管程流体的有关物性数 据。 两流体在定性温度下的物性数据: 物性 流体 柴油 饱和水蒸 气 温度 T (℃) 54 89 密度 ? kg/m3 889 966 粘度 ? (Pa·s) 比热容 Cp kJ/(Kg· ℃) 热导系数λ W/(m·℃) 液化潜热 r/(kJ/kg) 0.067 1.943 0.1253 250 0.011×10-3 1.890 2.40 2285 三、确定设计方案 3.1 选择换热器的类型 由于温差较大和要便于清洗壳程污垢,对于油品换热器,以采用 Fe 系列的浮头式列管换热器为宜。 采用折流挡板,可使作为被冷却的原油易形成湍流,可以提高对流表面传热系数,提高 传热效率。 3.2 流程安排 第 2 页 共 19 页 柴油温度高,走管程课减少热损失,原油黏度较大,走壳程在较低的 Re 数时即可达到 湍流,有利于提高其传热膜系数。 四、估算传热面积 4.1 热流量 Q=54kW 4.2 *均传热温差 根据《传热学》P271,公式 9-16, 顺流*均传热温差 ?t1 ?t2 ? 2, 则?tm? ? ?t1 ? ?t2 ln ?t1 ? (100 ? 35) ? (78 - 73) ln 100 ? 35 ? 63.10 C ?t2 78 - 73 式中: ?t1 ? 100 ? 35 ? 65℃, ?t2 ? 78 ? 73 ? 5℃ 4.3 传热面积 由于管程气体压力较高,故可选较大的总传热系数。初步设定设 Ki‘= 250 W·m-2·℃-1。 根据《传热传质过程设备设计》P14,公式 1-2,则估算的传热面积为 A估 ? Q K i ?t ? 3.4m2 考虑到外界因素的影响,根据经验取实际传热面积为估算值得 1.15 倍,所 以实际传热面积为: A ?1.

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