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化工原理-甲醇冷却器设计.
设计题目: 甲醇冷凝冷却器的设计
系 别
专 业:
学生姓名: 学 号:
起迄日期: 2015年06 月 03日 ~ 2015年06 月 13 日
指导教师:
化工原理课程设计任务书
1.课程设计的内容和要求(包括原始数据、技术要求、工作要求等): 设计方案
设计任务及条件
处理能力 10600kg/h甲醇
设备形式 列管式换热器
操作条件
甲醇:入口温度64,出口温度50,压力为常压。
冷却介质:循环水,入口温度30,出口温度40,压力为0.3MPa。
允许压降:不大于10^5Pa。
每年按330天计,每天24小时连续运行。
化工原理课程设计任务书
2.对课程设计成果的要求〔包括图表、实物等硬件要求〕: 图表
物料
甲醇
水
温度℃
入口
64
30
出口
50
40
质量流量kg/h
10600
9562
设计压力(MPa)
常压
0.3
3.主要参考文献: 柴诚敬 主编 化工原理(高等教育出版社)
课程设计说明书
设计名称 化工原理课程设计
2015 年 6 月 3 日
化工原理课程设计说明书
目 录
(一)课程设计的任务和要求:设计方案……………………1
(二)对课程设计成果的要求:图表…………………………2
(三)主要参考文献……………………………………………2
(四)课程设计工作计划进度…………………………………2
(五)设计计算过程……………………………………………5~11
(六)计算结果列表……………………………………………12
1、 设计题目
甲醇冷凝冷却器的设计
设计任务及操作条件
处理能力 10600kg/h甲醇。
设备形式 列管式换热器
操作条件
①甲醇:入口温度64℃,出口温度50℃,压力为常压。
②冷却介质:循环水,入口温度30℃,出口温度40℃,压力为0.3MPa。
③允许压降:不大于105 Pa。
④每年按330天计,每天24小时连续运作。
3、 设计要求
选择适宜的列管式换热器并进行核算。
设 计 方 案
1.确定设计方案
(1)选择换热器的类型
两流体温度变化情况:
热流体进口温度64℃,出口温度50℃冷流体。
冷流体进口温度30℃,出口温度40℃。
从两流体温度来看,换热器的管壁温度和壳体壁温之差不会很大,因此初步确定选用列管式换热器。
(2)流动空间及流速的确定
由于循环冷却水易结垢,为便于清洗,应使冷却水走管程,甲醇走壳程。另外,这样的选择可以使甲醇通过壳体壁面向空气中散热,提高冷却效果。同时,在此选择逆流。选用φ25mm×2.5mm的碳钢管,管内流速取ui = 0.5m/s。
2、确定物性数据
定性温度:可取流体进出口温度的平均值。
壳程甲醇的定性温度为:
管程循环水的定性温度为:
根据定性温度,分别查取壳程和管程流体的有关物性数据。
甲醇在57℃下的有关物性数据如下:
密度 ρo=755.77 kg/m3
定压比热容 cpo=2.629kJ/(kg·℃)
导热系数 λo=0.1919W/(m·℃)
粘度 μo=0.00039 Pa·s
循环水在35℃下的物性数据:
密度 ρi=994kg/m3
定压比热容 cpi=4.08 kJ/(kg·℃)
导热系数 λi=0.626 W/(m·℃)
粘度 μi=0.000725 Pa·s
3.计算总传热系数
(1)热流量
(2)平均传热温差
(3)冷却水用量
(4)总传热系数K
①管程传热系数
2733.2W/(m2·℃)
②壳程传热系数
假设壳程的传热系数αo = 800 W/(m2·℃);
污垢热阻为
Rsi = 0.000344 m2·℃/W
Rso = 0.000172 m2·℃/W
管壁的导热系数λ=45 W/(m·℃)
③总传热系数K
=423W/(m2·℃)
4、计算传热面积
考虑15%的面积裕度,S=1.15×S=1.15×11.69=13.4
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