1、1 题题 目：目：列管式换热器的设计列管式换热器的设计 目目 录录 1.设计任务及操作条件 . 3 2.定性温度下流体物性数据 . 3 3.确定设计方案 . 3 4.确定物性 . 5 5.估算传热面积 . 4 6.工艺尺寸的确定 . 5 7.换热器核算 . 7 8.设计小结 11 2 一、设计任务及操作条件一、设计任务及操作条件 某炼油厂用柴油将原油预热。 柴油和原油的有关参数如下表, 两 侧的污垢热阻均可取 1.7210 -4m2.K/W，要求两侧的阻力损失均不超 过 0.510 5Pa。试选用一台适当型号的列管式换热器。(x:学号) 二、定性温度下流体物性数据二、定性温度下流体物性数据 物
2、料 温 度 质量流量 kg/h 比 热 kJ/kg. 密 度 kg/m 3 导 热 系 数 W/m. 粘度 Pa.s 入口 出口 柴油 175 T2 34000+10x 2.48 715 0.133 0.64 10 -3 原油 70 110 44000+15x 2.20 815 0.128 3.0 10 -3 推荐总 K=45280 W/m. 三、确定设计方案三、确定设计方案 1、选择换热器类型 因为， QQ 21 所以， 1 1 1 TCq pm = 2 2 2 TCq pm 3 )70110(102.2 3600 44345 )175(1048.2 3600 34230 3 2 3 T 0
3、.129 2 T 两流体温度变化情况：热流体（柴油）进口温度 175，出口温 度 129；冷流体（原油）进口温度 70，出口温度 110。浮头式 特点：便于清洗和检修，完全消除温差应力，应用普遍。我们设计的 换热器的该换热器的管壁温和壳体壁温之差较大， 流体是油， 易结垢， 再根据可以完全消除热应力原则我们选用浮头式换热器。 2、管程安排 根据以下原则：(1)不洁净和易结垢的流体宜走管内，以便于清 洗管子。(2)腐蚀性的流体宜走管内，以免壳体和管子同时受腐蚀， 而且管子也便于清洗和检修。(3)压强高的流体宜走管内，以免壳体 受压。(4)被冷却的流体宜走管间，可利用外壳向外的散热作用，以 增强冷
4、却效果。(5)需要提高流速以增大其对流传热系数的流体宜走 管内， 因管程流通面积常小于壳程， 且可采用多管程以增大流速。 (6) 粘度大的液体或流量较小的流体，宜走管间，因流体在有折流挡板的 壳程流动时，由于流速和流向的不断改变，在低 Re(Re100)下即可 达到湍流，以提高对流传热系数。综合来看，我们选择柴油走管程， 原油走壳程。 四、确定物性四、确定物性 为减少热损失和充分利用柴油的热量，采用柴油走管程， 原油走 壳程。选用252.5mm 的碳钢管，管内流速取u =1.0m/s。 由上表可知柴油和原油的相关物性数据如下： 4 1、柴油： 密度 3 1 /715mkg 定压比热容kgkJc
5、 p /(48.2 1 导热系数）mW/(133.0 1 黏度sPa 3 1 1064.0 2、原油： 密度 3 2 /815mkg 定压比热容 kgkJc p /(20.2 2 导热系数）/(128.0 2 mW 黏度 sPa 3 2 100.3 五、估算传热面积五、估算传热面积 1、热流量 Q 1 1 1 TCq pm W 63 1008.1)129175(1048.2 3600 34230 2、平均传热温差 先按照纯逆流计算，得： t t tt t m 0.62 70129 110175 ln )70129()110175( ln 2 1 21 3、初估算换热系数 K （1）管程传热系数： 4 4 1 111 1023.2 104.6 7150.102.0 Re ud 5 mW cud d p 2 4.0 43 8.0 4 4.0 1 1 8.0 1 111 1 1 1 /1241 133.0 104.61048.2 1023.2 020.0 133.0 023.0 023.0 （2）壳程传热系数 假设壳程的传热系数为 mW 2 2 /450 两侧的污垢热阻均为 WmRR dd /1072.1 24 21 管壁的导热系数 mW/45 （3）换热系数 K： 2 2 2 1 2 1 11 2 1 1
