目录
设计任务和操作条件 (1)
设计内容 (1)
二、设计方案简介 (2)
三、设计条件及主要物性参数表 (3)
（一）确认设计方案 (3)
1.选择换热器的类型 (3)
2.流程安排 (3)
（二）确定物性参数 (3)
2.定性温度下的物性参数 (3)
四、工艺设计计算 (4)
可信的密封黏胶条
（三）估算换热面积 (4)
1.热负荷 (4)
3.传热面积 (4)
4.加热（冷却）介质用量 (5)
（四）工艺结构尺寸 (5)
1.管径和管内流速 (5)
2.管程数 (5)
3.平均传热温度校正及壳程数 (6)
4.传热管排列和分程方法 (6)
5.壳体内径 (7)
6.折流板 (7)
7.其他附件 (7)
8.接管 (8)
（五）换热器核算 (9)
1.传热能力核算 (9)
五、设计结果汇总表 (13)
（一）辅助设备结果汇总 (13)
垂直风道机箱（二）设计结果汇总 (13)
（三）工艺参数汇总 (14)
（四）物性参数汇总 (14)
六、设计评述 (15)
七、工艺流程图及设备工艺条件图 (16)
八、参考资料 (17)
九、主要符号说明 (18)
一、设计任务书
设计任务和操作条件
设计条件：当前大豆油生产通常采用浸出法，在混合油蒸发后获得大豆原油(毛油)，毛油温度较高，拟采用水冷却毛油，若毛油处理量为160kg/h, 温度为92℃，压力为0.1MPa，出口温度30℃，水的进、出口温度分别为25℃和75℃，压力为0.4Mpa。套管环隙的对流传热系数可按经验公式α0=
0.02λ
d e Re0.8Pr0.33(d2
d1
)
0.53
来计算。圆形直管内强制对流的对流传热系数可按经验
公式αi=0.027λi
d i Re0.8Pr0.4(μ
μw
)
0.14
来计算。
设计内容
说明书要求：
⑴封面：课程设计题目、学生班级及姓名、指导教师、时间。
⑵目录
⑶设计任务书
⑷设计方案简介
⑸设计条件及主要物性参数表
⑹工艺设计计算
后视镜套⑺辅助设备的计算及选型
⑻设计结果汇总表
⑼设计评述
⑽工艺流程图及设备工艺条件图
⑾参考资料
⑿主要符号说明
二、设计方案简介
套管式换热器是目前石油化工生产上应用最广的一种换热器。它主要由壳体（包括内壳和外壳）、U型肘管、填料函等组成。所需管材，可分别采用普通碳钢、铸铁、铜、钛、陶瓷玻璃等制作。管子一般被固定在支架上。两种不同介质可在管内逆向流动（或同向）以达到换热的目的。在进行逆向换热时，热流体由上部进入，而冷流体由下部进入，热量通过内管管壁由一种流体传递给另一种流体。热流体由进入端到出口端流过的距离称之为管程；流体由壳体的接管进入，从壳体上的一端引入到另一端流出，通过这种方式传热的换热器称为壳程套管式换热器。由于套管式换热器被广泛的应用在石油化工、制冷等工业部门，原本单一的传热方式和传热效率已经不能满足实际工作和生产，目前国内外研究者对套管式换热器提出了很多种改进方案，以延长套管式换热器的使用寿命，加强其使用效率。
固定管板式换热器。所谓固定管板式，即两端管板和壳体连接成一体的结构形式，因此它具有结构简
单和造价低廉的优点，但壳程清洗困难，因此要求壳方流体应是较清洁且不容易结垢的物料。当两流体的温度差较大时，应考虑热补偿。而具有补偿圈(或称膨胀节)的固定管板式换热器，即在外壳的适当部位焊上一个补偿圈，当外壳和管束膨胀不同时，补偿圈发生弹性变形(拉伸或压缩)，以适应外壳和管束的不同热膨胀。此法适用于两流体温度差小于120℃壳程压力小于60MPa场合。
三、设计条件及主要物性参数表
桥架接头（一）确认设计方案
1.选择换热器的类型
两流体温度变化情况：毛油进口温度92℃，出口温度30℃，循环水进口温度25℃，出口温度75℃。该换热器用循环冷凝水冷却，考虑到该换热器的管壁和壳体壁温之差较大，因此初步选用带膨胀节的固定管板式换热器。
2.流程安排
由于循环冷却水较易结垢，为了便于水垢清洗，应使循环水走管程，毛油走壳程。管子选用φ25mm×2.5mm碳钢管。
（二）确定物性参数
1.定性温度
管程流体的定性温度为t=25+75
2
=50℃
薄鳅
壳程油的定性温度为T=92+30
2
=61℃
2.定性温度下的物性参数
密度（kg·m-3）定比压热容
人体检测
（kJ·kg-1·℃-1）
粘度
（mPa·s）
热导率
（W·m-1·℃-1）
水988.1 4.1740.59420.6473
毛油892 2.01 6.90.20
水在50℃的物性参数：密度988.1（kg·m-3），定比压热容：4.174（kJ·kg-1·℃-1），粘度0.5492（mPa·s），热导率0.6473（W·m-1·℃-1）
毛油在61℃的物性参数：密度892（kg·m-3），定比压热容：2.01（kJ·kg-1·℃-1），粘度6,9（mPa·s），热导率0.20（W·m-1·℃-1）
四、工艺设计计算
（三）估算换热面积
1.热负荷
毛油的质量流量为q mh=160kg/h
热负荷Q=q mh C ph(T1-T2)=160×2.01×（92-30）=1.99×104 kJ/h=5.56kW 2.平均传热温度差
∆t1∆t2=17
5
>2，∆t m=∆t1−∆t2
ln∆t1
∆t2
=(92−75)−(30−25)
ln92−75
30−25
=12
ln17
5
=9.81℃
3.传热面积
管程传热系数
Re=d i u iρi
μi =0.02×0.5×988.1
0.0005492
=17992
Pr=c pμ
λ=4.174×103×0.0005492
0.6473
=3.54
管壁温度为92℃，则水在92℃时的粘度为0.3148（mPa·s）
αi=0.027λi
d i
Re0.8Pr0.4(
μ
μw
)
0.14
=0.027×
0.6473
0.020
(17992)0.8(3.54)0.4(
0.0005492
0.0003148
)
0.14
=3971 W/(m2∙℃）
壳程传热系数
假设壳程的传热系 α0=290 W/(m2∙℃）污垢热阻
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