化工原理课程设计1

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1、化工原理课程设计任务书环境工程专业09402班姓名左子玲学号：09040070设计题目：管壳式卧式换热器设计设计任务：某厂用循环冷却水甲苯从80冷却到50,甲苯年处理能力为44500t/a，压力为6.5MPa，循环冷却水的入口温度为25，出口温度为35，要求冷凝器允许压降不大于500000Pa；试设计一台管壳式卧式换热器完成该生产任务。每年按330天计算，每天24h连续运行。流体定性温度/℃密度kg/m3粘度mPa·s比热容热导率甲苯708660.4551．91kJ/(kg·K)0.1273W/(m·K)循环冷却水30994.30.7424.174kJ

2、/(kg·℃)0.624W/(m·℃)设计要求：(1)标题页(2)目录(3)确定设计方案(4)传热面积计算(5)工艺结构尺寸计算(6)换热器校核(7)换热器主要结构参数和设计结果一览表(8)换热器工艺条件图(9)自设计使用该换热器的工艺流程图(10)对本设计的评价(11)参考文献14目录第一章文献综述第一节概述一、换热器的概念二、换热器的分类三、列管式换热器的标准简介四、列管式换热器选型的工艺计算步骤第二节换热器设备应满足的基本要求一、合理的实现所规定的工艺条件二、安全可靠性三、安装、操作及维护方便四、经济合理第三节列管式换热器结构及基本参数一、管束及

3、壳程分程二、传热管三、管的排列及管心距四、折流板和支撑板五、旁路挡板和防冲挡板六、其他主要附件七、列管式换热器结构基本参数第四节设计计算的参数选择一、冷却剂和加热剂的选择二、冷热流体通道的选择三、流速的选择四、流向的选择第二章列管式换热器的设计计算第一节换热面积的估算一、计算热负荷二、估算传热面积第二节换热器及主要附件的试选一、试选管型号二、换热器结构一些基本参数的选择第三节换热器校核一、核算总传热系数二、核算压强降第四节设计结果一览表第五节设计总结及感想一、设计总结二、感想参考文献14第一节换热面积的估算一、计算热负荷(不考虑热损失)由于设计条件所给

4、为无相变过程。由设计任务书可知热负荷为Q=wCp原油(t2-t1)=(50000/3600)×2.20×1000×(110-70)=1222222W.由热量守恒可计算柴油出口温度T2Q=w柴油Cp柴油(T1-T2)=(38000/3600)×2.48×1000×(175-T2)=1222222WT2=128.31℃二、计算平均温度差：Δt1=175-110=65℃Δt2=128.31-70=58.31℃逆流温度差℃三．确定流体走向由于原油温度低于柴油，为减少热损失和充分利用柴油的热量，选择原油走壳程，柴油走管程。四．换热面积估算由《化工原理课程设计》的

5、表4-6，取K估=200W/(m2·℃).先假设换热器为单管程、单壳程的，且冷热流体逆流接触。则A估=Q/(K估×Δtm逆)=1222222/(200×61.6)=99.2m2.预先估算传热面积为99.2m2。五、选柴油的流速为u1=1m/s取换热管的规格为Φ25×2.5mm碳素钢管(8.3kg/6m)。估算单管程的管子根数==47.02≈47根。根据传热面积A估计算管子的长度L’,有式中：d1----换热管的内径，为0.02md0----换热管的外径，为0.025m五、管程数Nt的确定由于L’数值太大，换热器不可使用单管程的形式，必须用多管程。我们选

6、择管程的长度为6m，则Nt=L’/6=27/6=4.5≈4.(管程数通常选择偶数)六、校正温度差R=(T1-T2)/(t2-t1)=(175-128.31)/(110-70)=1.167P=(t2-t1)/(T1-t1)=(110-70)/(175-70)=0.381根据R，P的值，查化工原理教材中图4-25(a)，得温度校正系数φ=0.91>0.9,说明换热器采用单壳程，四管程的结构是合适的。14Δtm=φ×Δtm逆=0.91*61.6=56.06℃。七、求实际换热面积A实际换热管数为n’×Nt=47×4=188根。A实际=L×(π×d0)×n’=6

7、×(3.14×0.025)×188=88.55m2.实际换热面积为88.55m2.八、选择换热器壳体尺寸选择换热管为三角形排列，换热管的中心距为t=32mm。横过管束中心线的管数：最外层换热管中心线距壳体内壁距离：b'=(1——1.5)d0，此处b’取一倍d0，即b'=0.025m壳体内径：圆整后，换热器壳体圆筒内径为D=550mm，壳体厚度选择8mm。长度定为5996mm。壳体的标记：筒体DN550δ=8L=5910。筒体材料选择为Q235-A，单位长度的筒体重110kg/m,壳体总重为110*(5.910-0.156)=632.94kg。(波形膨胀

8、节的轴向长度为0.156m，见本设计设备图)九、确定折流挡板形状和尺寸选择折流挡板为有弓形缺口