苯冷却器设计

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1、河西学院化工原理课程设计河西学院HexiUniversity化工原理课程设计题目:苯冷却器设计学院:化学化工学院专业:_化学工程与工艺学号:2014210006姓名:郭生金指导教师:冯敏2016年11月20日河西学院化工原理课程设计化工原理课程设计任务书一、设计题目苯冷却器的设计二、设计任务及操作条件1.设计任务生产能力（进料量）：5万吨/年操作周期：每年330天，每天24小时运行2.操作条件苯：入口温度70℃，出口温度45℃，常压冷却介质：循环水，入口温度25℃，出口温度40℃，压力0.3MPa允许压强降：不大于105Pa。3.设备型式：管壳式换热

2、器4.厂址：张掖地区三、设计内容1.设计方案的选择及流程说明2.换热器的工艺计算3.主要设备工艺尺寸设计4.辅助设备选型与计算5.设计结果汇总6.绘制流程图及换热器设备工艺条件图7.对本设计进行评述河西学院化工原理课程设计目录1设计概况11.1热量传递的概念与意义11.2化学工业与热传递的关系11.3传热的基本方式11.4换热器的种类21.4.1间壁式换热器的类型21.4.2混合式换热器31.4.3蓄热式换热器41.5列管式换热器设计一般要求41.6流体通道的选择原则41.7管壳式换热器的简介52试算并初选换热器规格62.1选择换热器类型62.2流体

3、流动途径的确定62.3确定流体的定性温度、物性数据，并选择列管换热器的型式62.4计算热负荷和冷却水流量72.5计算两流体的平均温度差72.6总传热系数K82.7计算传热面积93工艺结构尺寸计算93.1管径和管内的流速93.2管程数和传热管数93.3传热管排列和分程方法103.4壳体内径103.5折流板:103.6接管11II河西学院化工原理课程设计4换热器核算114.1热量核算114.1.1管程对流传热系数αi114.1.2计算壳程对流传热系数αo124.1.3传热系数K124.1.4传热面积124.2核算压强降134.2.1计算管程压强降134.

4、2.2计算壳程压强降135设计结果一览表146设计评述147参考文献158附录168.1经验公式168.2符号说明16致谢19II河西学院化工原理课程设计苯冷却器的设计郭生金摘要：换热器是化工生产中重要的设备之一，它是一种冷热流体间传递热量的设备，其中管壳式换热器应用最为广泛。本设计采用单壳程、四管程的固定管板式换热器，管程介质为水，壳程介质为苯，选用Φ25×2.5mm传热管，壳径为325mm,管长6m，管子数量为36根，折流挡板数39块。经过核算该型号换热器，总传热系数为391.2W/m2℃，在传热任务所规定的流动条件下，计算出的S0为13.5m2

5、其面积裕度为12.5%，管程和壳程压强降均小于允许压强降。关键词：苯，换热器，管壳式换热器1设计概况1.1热量传递的概念与意义1)热量传递的概念热量传递是指由于温度差引起的能量转移，简称传热。由热力学第二定律可知，在自然界中凡是有温差存在时，热就必然从高温处传递到低温处，因此传热是自然界和工程技术领域中极普遍的一种传递现象。1.2化学工业与热传递的关系化学工业与传热的关系密切。这是因为化工生产中的很多过程和单元操作，多需要进行加热和冷却，例如：化学反应通常要在一定的温度进行，为了达到并保持一定温度，就需要向反应器输入或输出热量；又如在蒸发、蒸馏、干燥

6、等单元操作中，都要向这些设备输入或输出热量。此外，化工设备的保温，生产过程中热能的合理利用以及废热的回收利用等都涉及到传热的问题。由此可见，传热过程普遍的存在于化工生产中，且具有极其重要的作用。总之，无论是在能源，宇航，化工，动力，冶金，机械，建筑等工业部门，还是在农业，环境等部门中都涉及到许多有关传热的问题。应予指出，热力学和传热学既有区别又有联系。热力学不研究引起传热的机理和传热的快慢，它仅研究物质的平衡状态，确定系统由一个平衡状态变成另一个平衡状态所需的总能量；而传热学研究能量的传递速率，因此可以认为传热学士热力学的扩展。1.3传热的基本方式根

7、据载热介质的不同，热传递有三种基本方式：20河西学院化工原理课程设计1）热传导（又称导热）物体各部分之间不发生相对位移，仅借分子、原子和自由电子等微观粒子的热运动而引起的热量传递称为热传导。热传导的条件是系统两部分之间存在温度差。2）热对流（简称对流）流体各部分之间发生相对位移所引起的热传递过程称为热对流。热对流仅发生在流体中，产生原因有二：一是因流体中各处温度不同而引起密度的差别，使流体质点产生相对位移的自然对流；二是因泵或搅拌等外力所致的质点强制运动的强制对流。此外，流体流过固体表面时发生的对流和热传导联合作用的传热过程，即是热由流体传到固体表面

8、（或反之）的过程，通常称为对流传热。3）热辐射因热的原因而产生的电磁波在空间的传递称为热辐射。热辐射的特点是