U型管换热器设计说明书

化工原理课程设计 煤油冷却器的设计

中南大学

化工原理课程设计

2010年01月22日

题 目 设计说明书

指导老师 夏柳荫

学生姓名 徐 春 波

学 院 化学化工学院

学生学号 1503070127

专业班级 制药0701班 化工原理课程设计 煤油冷却器的设计

2 目录

一、 设计题目及原始数据（任务书）………………………………3

二、 设计要求………………………………………………………..3

三、 列环式换热器形式及特点的简述……………………………..3

四、 论述列管式换热器形式的选择及流体流动空间的选择……..8

五、 换热过程中的有关计算（热负荷、壳层数、总传热系数、传热面积、压强降等等）…………………………………………..10

① 物性数据的确定………………………………………………14

② 总传热系数的计算……………………………………………14

③ 传热面积的计算………………………………………………16

④ 工艺结构尺寸的计算…………………………………………16

⑤ 换热器的核算…………………………………………………18

六、 设计结果概要表（主要设备尺寸、衡算结果等等）…………22

七、 主体设备计算及其说明…………………………………………22

八、 主体设备装置图的绘制…………………………………………33

九、 课程设计的收获及感想…………………………………………33

十、 附表及设计过程中主要符号说明……………………………..37

十一、 参考文献…………………………………………………..40

化工原理课程设计 煤油冷却器的设计

石化装备设计综合实训总结报告

I

目录

第1章 催化裂化工艺及流程图概述 ..................................... 1

1.1催化裂化工艺 ............................................... 1

1.1.1催化裂化的反应机理 ..................................................................... 1

1.1.2催化裂化的工艺流程 ..................................................................... 1

1.2分馏塔部分流程概述 ......................................... 2

1.2.1油浆系统 ......................................................................................... 2

1.2.2回炼油系统 ..................................................................................... 2

1.2.3一中循环回流系统 ......................................................................... 3

1.2.4二中段循环回流系统 ..................................................................... 3

1.2.5轻柴油系统 ..................................................................................... 3

9.2 换热器的设计与选型

9.2.1 概述

换热器是一种在不同温度的两种或两种以上流体间实现物料之间热量传递的节能设备，是使热量由较高的流体传递给温度较低的流体，使流体温度达到流程规定的指标，以满足过程工艺条件的需要，同时也提高能源利用率的主要设备之一。对于迅速发展的化工、炼油等工业生产来说，换热器尤为重要。通常在化工厂的建设中，换热器约占总投资的10~20%。在石油炼厂中，换热器约占全部工艺设备投资的35~40%。

换热器包括过程流股的冷却器，加热器，塔的再沸器和冷凝器，以及不同温位的工艺物流相互进行显热交换的换热器。根据工艺要求掌握物料流量、温度、压力、化学性质、物性参数等特性等，初步确定设计方案。在设计过程中，主要考虑如下几个方面的问题。

1) 满足工艺和操作的要求

设计出来的流程和设备首先要保证质量，操作稳定，这就必须配置必要的阀门和计量仪表等。并在确定方案时，考虑流体的流量，温度和压力变化时采取什么措施来调剂节，而在设备发生故障时，检修应方便。

2) 满足经济上的要求

既能满足工艺操作的要求，又使施工简便，材料来源容易，价格低。如果有废热可利用，要尽量节省热能，充分利用废热，或者采取适当的措施达到降低成本的目的。

3) 保证生产安全

在工艺流程和操作中若有爆炸，中毒等危险性，要考虑安全措施。又如设备材料的强度验算，除按规定应有一定的安全系数外，还应考虑由于设备中压力突然升高或者造成真空而需要安装安全阀

9.2.2 换热器的分类

1．按工艺功能分类：可分为冷却器、加热器、再沸器、冷凝器、蒸发器、过热器、废热锅炉等。

2．按传热方式和结构分类：可分为间壁传递热量式和直接接触传递热量式，其中间壁传递热量式又可分为：

①管壳式换热器：固定管板式、浮头式、填料函式、U型管式、滑动管板式。

第 1 页 共 3 页 u型管式换热器简图

U形管换热器的机械设计

摘 要

换热器是将热流体的部分热量传递给冷流体的设备，通过这种设备使物料能达到指定的温度以满足工艺的要求。换热器是化工、石油、动力、食品及其他许多工业部门的通用设备，在生产中占有重要地位，已经得到越来越广泛的应用。

本设计为U形管换热器的机械设计，在设计过程中，严格按照GB150-1998《钢制压力容器》和GB151-1999《管壳式换热器》及换热器设计手册等标准进行设计和计算。综合考虑各种因素，结构设计合理、经济，同时满足制造、检修、装配、运输和维修等要求；换热器的材料、主要结构尺寸选择恰当，满足强度、刚度、稳定性及水压试验等校核要求。

根据设计压力确定的壁厚，使换热器有足够的腐蚀裕度，从而使设计结果达到最优化组合。同时设计中阐述了换热设备的分类、用途、发展趋势以及对各部分结构的制造工艺过程等。在本次设计过程中已完成了设计说明书、一张总装配图和三张零件图的绘制，还对一篇外文进行了翻译等工作。

换热器，U形管，结构设计，校核 第 2 页 共 3 页 Abstract

Heat exchanger is the equipment that transfers a

part of heat from the hot fluid to the cold. It is the

kind of equipment that can make materials achieve the

specified temperature to meet the technological

requirements. Heat exchange is the universal equipment

for the chemical, petroleum, power, food and other

industrial sectors, which occupies an important