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化工原理課程設計說明書列管式換熱器設計

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更新時間：2015-05-27
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化工原理課程設計說明書列管式換熱器設計目錄
《化工原理課程設計》任務書 1
1設計方案的選擇 2
1.1 計算熱流量 2
1.2 初步選定換熱器型號 3
1.21 換熱器中流體的流動方式的選取 3
2 工藝計算 4
2.1計算平均溫差 4
2.2計算參數P和R及 5
2.3換熱管數及管長的確定 5
2.31 管內流速的確定及管排列方式的選取 5
2.32估算傳熱面積A估及管數及管長的計算 6
3 主要設備工藝尺寸設計 8
3.1 管阻力損失計算 8
3.11管程的流速、雷諾數及摩擦系數的計算 8
3.12管程流動阻力計算。 9
3.2 殼阻力損失計算 10
3.21殼程的流速、雷諾數及摩擦系數的計算 10
3.22折流擋板數的計算 11
3.23殼程阻力 11
3.3 傳熱計算 13
3.31管程給熱系數 13
3.32殼程給熱系數 13
3.33傳熱系數，按管外面積進行計算，并且忽略其管壁熱阻 14
3.34所需要的傳熱面積及裕度的計算 14
4 輔助設備選型與計算 15
5 設計結果匯總 17
6 工藝流程圖及列管式換熱器工藝條件圖 18
列管式換熱器工藝條件圖7 設計評述及感想 19
7 設計評述及感想 20
7.1 對本設計的評價 20
7.2 設計感想 20
參考文獻 21

《化工原理課程設計》任務書
一、設計題目
t/a原油加熱器的工藝設計
設計條件
某煉油廠用柴油將原油預熱。柴油和原油的有關參數如下表，兩側的污垢熱阻均可取1.72x10-4m2·K/W,要求兩側的壓力損失均不超過0.3x105Pa。試選用一臺適當型號的列管式換熱器。
物料溫度 ℃ 質量流量kg/h 比熱kJ/kg·℃ 密度kg/m3 導熱系數W/m·℃ 粘度 Pa·s
入口出口
柴油 175 T2 34000+10x 2.48 715 0.133 0.64x10-3
原油 70 110 44000+15x 2.20 815 0.128 3.0x10-3
(x:學號后兩位)
二．設計要求簡述
每個設計者必須提交的設計成果有：設計說明書一份，圖紙一幅（用A3打印）。
1、設計說明書必須包括下述內容：封面、目錄、設計任務書、設計計算書、設計結果匯總表、參考文獻以及設計自評等。
2、設計計算書的主要內容應包括的步驟：
1）計算熱負荷、收集物性常數。根據設計任務求出熱流體放熱速率或冷流體吸熱速率，考慮了熱損失后即可確定換熱器應達到的傳熱能力Q；按定性溫度確定已知條件中未給出的物性常數；
2）根據換熱流體的特性和操作參數決定流體走向（哪個走管程、哪個走殼程）；計算平均溫差；
3）初步估計一個總傳熱速率常數K估，計算傳熱面積A估；
4）根據A估初選標準換熱器；若是設計換熱器，則先確定換熱管的規格、長度，接著計算所需換熱管根數n；按單程求出流通面積，計算管內流速ui，管程數Nt=u適宜/ui；確定折流擋板間距h,擋板形式，管子排列方式，外殼內徑等。定出實際的傳熱面積A實際。
5）換熱面積的核算。分別按關聯式求出管內、外傳熱膜系數，估計污垢熱阻，求出傳熱速率常數K，得出所需傳熱面積A，將A與A實際進行比較，若A實際比A大15%左右則設計成功；若A比A實際還大，則需再設參數，重新設計，直到A實際比A大15%左右。
6）管程和殼程壓力降的計算。
7）接管尺寸的計算。
3、參考文獻的列出格式：
作者，文獻題名，書刊名，出版地：出版者，出版年（卷），參考頁碼。例如：
[1]吳婉娥，葛紅光，張克峰.廢水生物處理技術[M].北京：化學工業出版社，2003.1:77-168
[2]秦浩然，馬魁英.淺談硝化細菌及其在自然界的意義[J].生物學通報，1989.12（1）:18
4、對圖紙的要求
用一張2#圖紙（用A3打印）繪出設備裝配圖，包括主視圖、俯視圖或左視圖，主視圖局部剖切，主要尺寸標注，接管表，圖標等。
1設計方案的選擇
首先根據所給操作及物性條件確定已知條件中未給出的物性常數，爾后通過判斷進行換熱器的初步選定。
現已知：
柴油：T1=175℃ ，質量流量=34030kg/h ，比熱 =2.48 kJ/kg·℃ ，
密度kg/m3 ，導熱系數 W/m·℃ ，粘度Pa·s
原油：=70℃ ，=110℃ ，質量流量，比熱kJ/kg·℃
密度kg/m3 ，導熱系數 W/m·℃ ，粘度 Pa·s

1.1 計算熱流量
按原油加熱所需來計算換熱器的熱流量

（1-1）

年加熱原油的量
（1-2）
由熱量衡算式
（1-3）
式中：分別為熱冷流體的質量流量，；
為熱冷流體的定壓比熱容，，可取定性溫度下的數值作為常數；
為冷流體出、入口溫度，℃；...

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