西北农林科技大学化工原理

西北农林科技大学

化工原理课程设计

说 明 书

设计题目 煤油冷却器的设计

学 院 生命科学学院 专业班级 生工083 学生姓名 孙新宝 学 号 12208063 指导教师 冯吉利 日 期 2010年8月30日

一、化工原理课程设计任务书

（换热器的设计）

（一） 设计题目：无相变官壳式换热器设计 （二） 设计任务及操作条件： 1. 2. 3.

处理能力：15吨/h 煤油 设备型式：管壳式换热器 操作条件：

（1） 煤油入口温度140℃，出口温度40℃；

（2） 冷却介质循环水，入口温度30℃，出口温度40℃； （3） 允许压强降不大于30KPa;

（4） 煤油定性温度下的物性数据：密度为810kg/m3；粘度为：

9.1×10-4Pa.S;比热容为：2.3kJ/（kg. ℃）；导热系数为： 0.13W/（m. ℃）

（5） 每年按330天计，每天24小时连续运行。

（三） 设计项目 1. 2.

选择适宜的列管换热器并进行核算。 画出工艺设备图及列管布置图。

二、 工艺流程草图及说明

煤油加热器泵换热器-循环冷却水泵

工艺流程草图

主要说明：由于循环冷却水较易结垢，为便于水垢清洗，应使循环水走管程，煤油走壳程。如图，煤油经泵抽上来，经加热器加热后，再经管道从接管C进入换热器壳程；冷却水则由泵抽上来经管道从接管A进入换热器管程。两物质在换热器中进行换热，煤油从140℃被冷却至40℃之后，由接管D流出；循环冷却水则从30℃变为40℃，由接管B流出。

三、 工艺计算及主要设备设计

1、确定设计方案

1.1选择换热器的类型：

两流体温度变化情况：煤油进口温度为140℃，出口温度40℃，冷流体进口温度30℃，出口温度40℃；设煤油压力为0.3MPa，冷却水压力为0.4MPa。该换热器用循环冷却水冷却，冬季操作时，其进口温度会降低，考虑到这一因素，估计该换热器的管壁温和壳体壁温之差较大，因此初步确定选用浮头式换热器。

1.2流程安排: 由于循环冷却水较易结垢，为便于水垢清洗，应使循环水走管程，煤油走壳程。选用ф25×2.5的碳钢管（换热管标准：GB8163）。 2、确定物性数据：

2.1定性温度：可取流体进口温度的平均值。

140?40?90（℃） 230?40?35 (℃) 煤油90℃下的物性数据：T?2管程流体的定性温度为：T?根据定性温度，分别查取壳程和管程流体的有关物性数据。 煤油在90℃下的有关物性数据 循环冷却水在35℃下的物性数据 密度 ρo=810kg/m3 密度 ρi=994 kg/m3 定压比热容 cpo=2.3 kJ/(kg·K) 导热系数 λo=0.13 W/(m·K) 粘度 μo=0.00091Pa·s 粘度 导热系数 定压比热容 cpi=4.187 kJ/(kg·K) λi=0.626 W/(m·K) μi=0.000727 Pa·s

3、估算传热面积 3.1热流量

m0=15000（kg/h）

Qo=m0cp0Δt0=15000×2.3×(140-40)=3.45×106kJ/h=958.3

(kW) 3.2平均传热温差

?tm逆??t1??t2(140?40)?(40?30)??39(℃) ?t1140?40lnln40?30?t2

3.3传热面积

由煤油的粘度知K的范围在200～500之间，可假设K=275W/(m2·K),则估算面积为：

A估=Q0/(K×Δtm)=958.3×103/(275×39)=89.3(m2) 3.4冷却水用量

Q0958.3?103qm,c???22.9(kg/s)?82395.0（kg/h） 3cpi?ti4..187?10?(40?30)4、工艺结构尺寸 4.1管径和管内流速

选用ф25×2.5较高级冷拔传热管(碳钢10)，取管内流速u1= 1.1m/s

4.2管程数和传热管数 依据传热管内径和流速确定单壳程传热管数

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