1、 化工原理课程设计 设设 计计 书书 专业年级 2011 级应用化学 小组成员 指导教师 日 期 2014-5-27 目目 录录 目录目录 第一章第一章 设计任务书设计任务书 1 第二章第二章 概述概述 2 第三章第三章 结构设计与说明结构设计与说明 4 第四章第四章 换热换热器的设计计算器的设计计算 5 第五章第五章 总结总结 16 第六章第六章 参考文献参考文献 18 第一第一章章 设计任务书设计任务书 一、设计名称 用水冷却煤油产品的多程列管式换热器设计 二、设计任务 使煤油从 140冷却到 40,压力 1bar(100kpa) ,冷却剂为水，水压力为 3bar(300kpa)，处理量为
2、 10t/h。 三、设计任务 1 合理的参数选择和结构设计 2 传热计算和压降计算：设计计算和校核计算 四、设计说明书内容 1 传热面积 2 管程设计包括：总管数、程数、管程总体阻力校核 3 壳体直径 4 结构设计包括流体壁厚 5 主要进出口管径的确定包括：冷热流体的进出口管 五、设计进度 1 设计动员，下达设计任务书 0.5 天 2 搜集资料，阅读教材，拟定设计进度 1.5 天 3 设计计算（包括电算，编写说明书草稿） 5-6 天 4 绘图 3-4 天 5 整理，抄写说明书 2 天 第二章第二章 概述概述 化工生产中,无论是化学过程 还是物理过程,几乎都需要热量的引入和导出. 例如在绝大多数
3、化学反应过程和物理过程都是在一定温度下进行的,为了使物系 达到并保持指定的温度,就要预先对物料进行加热或冷却,并在很多过程进行时, 也要及时取走过程放出的热量或补充过程吸收的热量. 工业上用于传热过程的基本设备称为换热器.在化工生产中,最常见的是两 流体间的热交换.而且多是间壁式换热,两流体不接触,不混合.冷热两流体在传 热是被固体壁面(传热面)所隔开,两流体分别在壁画两侧流动.典型的换热器有 套管式换热器和列管式换热器. 列管式换热器是目前化工及酒精生产上应用最 广的一种换热器。它主要由壳体、管板、换热管、封头、折流挡板等组成。所需 材质 ，可分别采用普通碳钢、紫铜、或不锈钢制作。列管式换热
4、器种类很多， 目前广泛使用的按其温差补偿结构来分，主要有以下几种：浮头式换热器、固定 式换热器、U 形管换热器、填料函式换热器等 1 浮头式换热器 浮头式换热器两端的管板，一端不与壳体相连，该端称浮头。管子受热 时，管束连同浮头可以沿轴向自由伸缩，完全消除了温差应力。浮头换热器 的特点：浮头式换热器的一端管板固定在壳体与管箱之间，另一端管板可以 在壳体内自由移动，这个特点在现场能看出来。这种换热器壳体和管束的热 膨胀是自由的，管束可以抽出，便于清洗管间和管内。其缺点是结构复杂， 造价高（比固定管板高20%） ，在运行中浮头处发生泄漏，不易检查处理。浮 头式换热器适用于壳体和管束温差较大或壳程介
5、质易结垢的条件。 2 固定管板式换热器 固定管板式换热器的两端管板和壳体制成一体，当两流体的温度差较大 时，在外壳的适当位置上焊上一个补偿圈（或膨胀节） 。当壳体和管束热膨 胀不同时，补偿圈发生缓慢的弹性变形来补偿因温差应力引起的热膨胀。固 定管板式换热器的特点：旁路渗流较小、 造价低、 无内漏,缺点是壳体和管壁 的温差较大，易产生温差力，壳程无法清洗，管子腐蚀后连同壳体报废，设 备寿命较低，不适用于壳程易结垢场合。 3 U 型管式换热器 这类换热器只有一个管板，管程至少为两程，管束可以抽出清洗，管子可以 自由膨胀。其缺点是管子内壁清洗困难，管子更换困难，管板上排列的管子少。 4 填料函式换热
6、器 这类换热器管束一端可以自由膨胀， 结构比浮头式简单， 造价也比浮头式低。 但壳程内介质有外漏的可能， 壳程中不应处理易挥发、 易燃、 易爆和有毒的介质。 第三章第三章 结构设计与说明结构设计与说明 工艺流程图 1.加料方式： 反应器出来产品直接进入换热器 2.进出料热状况： 煤油进口温度 140，出口温度 40 3.换热方式： 循环水间接接触式换热 4.换热器的选择： 由于两流体的温差大于 50，可选用带有温度补偿的固定管板式换热器或 浮头式列管换热器。 5.流径的选择 在具体设计时考虑到尽量提高两侧传热系数较小的一个， 使传热面两侧传热 系数接近；在运行温度较高的换热器中，应尽量减少热量损失，而对于一些制冷装 置，
