设计说明书
列管换热器以冷却某炼厂煤油产品
学生姓名
学 号
班 级
指导教师
专业名称
学院名称
年
月
日
一、设计任务书
1.1设计目的与要求
?初步掌握化工单元操作设计的基本方法和程序。
?训练基本技能如计算，绘图，运用设计资料（手册，标准和规范），使用经验数据进行估算和处理数据。
?培养运用工程语言（如简洁文字，清晰的图表，正确的计算）来表达设计思想的能力。
④ 培养理论联系实际的正确设计思想，训练其用所学知识分析解决实际问题的能力。
1.2主要内容
石油化工生产过程中，常常需要将各种石油产品（如汽油，煤油，柴油等）进行冷却，要求设计一列管换热器以冷却某炼厂煤油产品。
?生产能力：7500kg/h煤油
?设备形式：列管式换热器（卧式）
?操作条件
煤油：入口温度：110℃，出口温度：40℃。
冷却介质：自来水，入口温度：25℃，出口温度：60℃。
允许压降：不大于Pa。
工作日为300天/年，24h连续运行。
煤油定性温度（75℃）下的物性参数：
密度800kg/m3，粘度8.75×Pa·s，比热容2.22kJ/kg·℃?导热系数0.15W/m·℃
水定性温度（42.5℃）下的物性参数：
密度992kg/m3，粘度6.32×Pa·s，比热容4.174kJ/kg·℃，导热系0.634W/m·℃
④主体设备工艺条件图
设计方案简介
2.1换热器概述
在化工、石油、能源、制冷、食品等行业中广泛使用各种换热器,它们也是这些行业的通用设备,并占有十分重要的地位。
随着换热器在工业生产中的地位和作用不同，换热器的类型也多种多样，不同类型的换热器也各有优缺点，性能各异。列管式换热器是*典型的管壳式换热器，它在工业上的应用有着悠久的历史，而且至今仍在所有换热器中占据主导地位。
2.2列管式换热器
列管式换热器又称管壳式换热器，在化工生产中被广泛应用。它的结构简单、坚固、制造较容易，处理能力大，适应性能，操作弹性较大，尤其在高温、高压和大型装置中使用更为普遍。
?固定板式换热器：
结构简单，在相同的壳体直径内，排管*多，比较紧凑，使壳侧清洗困难。当管子与壳体壁温相差大于50°C时，应在壳体上设置温差补偿--膨胀节，依靠膨胀节的弹性变形可以减少温差应力。但是当壳体与管子的温差大于60°C及壳程压力超过6×105Pa时，由于补偿圈过厚，难以伸缩，失去温差补偿作用，就应考虑其他结构。
?U型管式换热器：
其结构特点是只有一个管板。换热管为U形，管束可以自由伸缩，当壳体与U型换热管有温差时，不会产生温差应力。密封面少，运行可靠，造价较低，管间清洗较方便。但是由于管子需要一定的弯曲半径，故管板的利用率低；管束*内层管间距较大，壳程易短路；内层管子坏了不能更换，因而报废率较高。一般用于管、壳壁温差较大或壳程介质易结垢而管程介质清洁以及高温高压、腐蚀性强的场合。
?浮头式换热器：
当换热管与壳体有温差存在时，壳体与换热管膨胀，互不约束，不会产生温差应力，管内与管间的清洗均方便。但是由于结构复杂、笨重，造价较高，适用于壳体与管束间温差较大，或壳程介质易结垢的场合。
2.3设计方案拟定
?根据任务书给定的冷热流体的温度，来选择设计列管式换热器的固定管板式换热器；
?再根据冷热流体的性质，判断其是否容易结垢，来选择管程走什么，壳程走什么。本设计中选择使循环工业硬水走管程，煤油走壳程。
?任务书中已知冷热流体的物性数据，有比热容，密度，粘度，导热系数等。计算出总传热系数，再计算传热面积。根据管径，管内流速确定传热管数，算出传热管程，传热管总根数等。然后校正传热温差及壳程数，确定传热管排列方式和分程方法。
④根据设计步骤，计算出壳体内径，选择折流板，确定板间距，折流板数等；接着再对换热器的热量，官称对流传热系数，传热系数，传热面积进行核算，再算出面积裕度；
⑤*后，对流体的流动阻力进行计算
三、工艺计算及主体设备设计
3.1热量设计
3.1.1初选换热器的类型
两流体的温度变化情况如下：
?煤油：入口温度：110℃，出口温度：40℃。
?冷却介质：自来水，入口温度：25℃，出口温度：60℃
该换热器用循环冷却自来水进行冷却，冬季操作时，其进口温度会降低，考虑到这一因素， 估计所需换热器的管壁温度和壳体温度之差较大，需考虑热膨胀的影响，相应地进行热膨胀的补偿，故而初步确定选用带有膨胀节的管板式换热器。
3.1.2管程安排（流动空间的选择）及流速确定
已知两流体允许压强降不大于100kPa；两流体分别为煤油和自来水。与煤油相比，水的对流传热系数一般较大。由于循环冷却水较易结垢，若其流速太低，将会加快污垢增长速度，使换热器的热流量下降，考虑到散热降温方面的因素，应使循环自来水走管程，而使煤油走壳程。选用Φ25×2.5的碳钢管，管内流速取ui=1
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