1、1用水冷却煤油产品的浮头式换热器的设计说明书1.传热工艺计算 .21.1 确定设计方案 .21.2 定流体的平均温度及物性数据 .21.3 估算传热面积 .31.3.1 热流体的热量 .41.3.2 计算冷介质的流量 .41.4 工艺结构尺寸 .51.4.1 换热器壳径的确定 .61.4.2 换热器折流板的尺寸及数量的确定 7 .61.4.3 接管规格 .61.5 换热器核算 .71.5.1 管程对流传热系数 ： .7i1.5.2 壳程对流传热系数 ： .801.5.3 总传热系数 .90k1.5.4 计算流体阻力 .102.设计计算 .122.1 筒体的计算 .122.1.1 计算条件 .1
2、22.1.2 厚度的计算 .132.2 .管箱短节的计算 .132.2.1 计算条件 .132.2.2 厚度计算 .142.3 外头盖短节计算 .142.3.1 计算条件 .142.3.2 厚度计算 .152.4 管箱封头计算 .152.4.1 计算条件 .162.4.2 厚度计算 .162.5 外封头盖计算 .162.5.1 计算条件 .162.5.2 厚度计算 .172.6 管板的设计 .172.6.1 符号说明 .172.6.2 管板厚度的计算 .192.6.3 换热管的轴向应力 .222.6.4 换热器与管板连接拉脱力 .232.7 浮头盖的设计计算 .232.7.1 管程压力 Pt
3、作用下浮头盖的计算 .232.7.2 壳程压力 Ps 作用下浮头盖的计算 .2822.8 开孔补强 .312.9 水压试验校核 .321.1 设计条件（1） 使煤油从 200冷却到 35，压力 1.0MPa；（2） 冷却剂为水，水压力为 0.5MPa；（3） 处理量为 12t/h。1.2 流动空间及流速的测定由于循环冷却水较易结垢，为了便于水垢清洗，水走管程，煤油走壳程，换热管选 252.5 的碳钢无缝钢管管，管内流速取 1m/s。1.3 定流体的平均温度及物性数据对于一般气体和水等低粘度流体，其定性温度可取流体进出口温度的平均温度，管程、壳程介质的进出口温度如表 2.1 所示：表 1.1 流
4、体温度参数工艺数据 煤油 循环水3入口温度 200 25出口温度 35 35则平均温度：2/)(0Timtti式中： ， 热流体的进、出口温度，；iT0， 冷流体的进、出口温度，.it则：煤油的平均温度 CTm 05.17230水的平均温度 tm05根据定性温度，分别查取壳程和管程流体的有关物性数据，如表 2.2 所示。表 2.2 流体物性参数介质 密度Kg/m 3kg/m比热KJ/(kg.)粘度pa.sPa.S导热系数 w/m. 水（t=30）995.7 4.174 0.8012 3100.6171煤油（T=117.5） 。50）764 2.40 0.548 30.10381.3 估算传热面
5、积1.3.1 热流体的热量)()(1221tCWTCmQpcph = 504.204=4752000kJ/h=1320kw 1.3.2 计算冷介质的流量)(12tCQWpc= 5374.0=113847.6kg/h=31.62kg/s式中 、 热流体流量和冷水的流量。hWc两流体的温差 Cttm 021 562350lnln1.3.3 总传热系数(1)管程传热系数 2.4850812.79ieudR4.023.rii Pd= .4.080617.08225617 =458Cmw02/(2)壳程传热系数假设壳程传热系数 4oCmw02/管程污垢热阻 kRsi139.4壳程污垢热阻 o0725管壁
6、导热系数 4.5Cmw02/（3）总传热系数iiiso ddRK 000 ln211 02.5ln420.45810.14.31072.4 9Cmw/（4）计算传热面积230181562901mtKQSm考虑 10%的面积裕度S = 1.1 = 1.1 81 = 89.11 21.4 工艺结构尺寸1.4.1 管径和管内流速的测量换热管选 252.5 的碳钢无缝钢管管，取管内流速 =1/1.4.2 管程数和传热管数依据传热管内径和流速确定单程传热管数 1002.78536/9613442udVnis按照单程计算所需传热管长度 mdnSLs 2.10514.309按单管程设计过长，宜采用多管程结构
7、，取 l=6m管程数 =11.26=2双程传热管数取 n=2021.4.3 平均传热温差校正及壳程数6平均传热温差校正系数：P= ,0571.203512tT 5.16235012tTR因 R=16.5 点难以在图中找到，可以用 代替 R，PR 代替 P1查图得 。97.tCmm 03.5460采用组合排列的方式，每程内均按正三角排列，隔板间采用正方形排列，因此管心距 t=1.25 25=32横过管数中心的管数 =1.19 =1.19168=171.4.4 换热器壳径的确定采用多管程结构，取管板利用率 则壳体内径7.052305.105.1NtD按壳体直径标准系列尺寸圆整所以取 为 600mm
8、 iD1.4.2 换热器折流板的尺寸及数量的确定选取折流板与壳体之间的间隙为 3.5mm，因此折流板的直径为：折流板的直径： = -23.5=593mmcDi取折流板的间距为：B=0.3D=180圆缺高度 h=0.25D=150折流板的档板数1折 流 板 间 隙传 热 管 长BN= 1806=321.4.3 接管规格 A 管程7mm muVds 1420.279536/18474 B 壳程muVdi 1453.076/14C 接管规格（1）管程： ：8159（2）壳程：1.5 换热器核算核算总传热系数 61.5.1 管程对流传热系数 ： i4.08023.rii Pdu管程流通面积： =42=
9、40.0202101=0.03172管程流体流速：=3600= 113847.636000.0317995.7=1.02 .485081.792ieudR403.rii Pd= 2.4.08.0617.08225617 =458Cmw02/1.5.2 壳程对流传热系数 ： 014.03/15.000 )()(36.wecpud8取换热器列管的中心距 =tm32壳程流通截面积为：tdBDA01= 32.568.= 02352m壳程流体流速及其雷诺数：Au0= 76430265.1= sm/80当量直径：mdte02.5143)02.(2340雷诺数：00udRe= 548.7612=prCP09
10、1038.45423=12.67粘度校正，壳程煤油被冷却，取0.14w14.03/15.000 )()(36wecpud= 672182.=479Cmw0/1.5.3 总传热系数 0k管壁热阻可忽略管内，外侧污垢热阻分别为：wkRsoi/1072.434总传热系数 k0为：iiiso ddRK 000 ln211 205ln4.5024581.0.14.31072.49 =330/m 2 k=267.4 计算传热面积2301 4.7156012mtKQSm10实际传热面积20 1.95602.2mLdNSt该换热器的面积裕度为：H= 11100%=95.271.471.4100%=33%传热面积裕度足够，能够完成生产任务。1.5.4 计算流体阻力 核算管程和壳程的压强降A 管程压力降公式：= ipSptiNFudl2水式中 ： =1.5 ， = 2, (内径)= =1 =30FpNimS水ieudR= 31082.7.950= 445所以为湍流。管壁的粗糙度： = 0.1 mdi05.21得 关系 =0.032eR所以管程压力降为：ptii NFudlP23水= 25.107950.62
