化工原理课程设计3..doc

设计说明书范例 一．设计任务和设计条件 某生产过程的流程如图所示，反应器的混合气体经与进料物流换热后，用循环冷却水将其从110℃进一步冷却至60℃之后，进入吸收塔吸收其中的可溶组分。已知混和气体的流量为227301㎏/h，压力为6.9MPa ,循环冷却水的压力为0.4MPa ，循环水的入口温度为29℃，出口温度为39℃ ，试设计一台列管式换热器，完成该生产任务。 物性特征： 混和气体在35℃下的有关物性数据如下（来自生产中的实测值）： 密度 定压比热容 =3.297kj/kg℃ 热导率 =0.0279w/m 粘度 循环水在34℃ 下的物性数据： 密度 =994.3㎏/m3 定压比热容 =4.174kj/kg℃ 热导率 =0.624w/m℃ 粘度 确定设计方案 选择换热器的类型 两流体温的变化情况：热流体进口温度110℃ 出口温度60℃；冷流体进口温度29℃，出口温度为39℃，该换热器用循环冷却水冷却，冬季操作时，其进口温度会降低，考虑到这一因素，估计该换热器的管壁温度和壳体温度之差较大，因此初步确定选用浮头式换热器。 管程安排 从两物流的操作压力看，应使混合气体走管程，循环冷却水走壳程。但由于循环冷却水较易结垢，若其流速太低，将会加快污垢增长速度，使换热器的热流量下贱，所以从总体考虑，应使循环水走管程，混和气体走壳程。 确定物性数据 定性温度：对于一般气体和水等低黏度流体，其定性温度可取流体进出口温度的平均值。故壳程混和气体的定性温度为 T= =77.5℃ 管程流体的定性温度为 t=℃ 根据定性温度，分别查取壳程和管程流体的有关物性数据。对混合气体来说，最可靠的无形数据是实测值。若不具备此条件，则应分别查取混合无辜组分的有关物性数据，然后按照相应的加和方法求出混和气体的物性数据。 混和气体在35℃下的有关物性数据如下（来自生产中的实测值）： 密度 定压比热容 =3.297kj/kg℃ 热导率 =0.0279w/m 粘度 =1.5×10-5Pas 循环水在34℃ 下的物性数据： 密度 =994.3㎏/m3 定压比热容 =4.174kj/kg℃ 热导率 =0.624w/m℃ 粘度 =0.742×10-3Pas 估算传热面积 热流量 Q1= =210000×3.297×(105-50)=3.81×107kj/h =10577.87kw 2.平均传热温差 先按照纯逆流计算，得 = 3.传热面积 由于壳程气体的压力较高，故可选取较大的K值。假设K=320W/(㎡k)则估算的传热面积为 Ap= 4.冷却水用量 m== 工艺结构尺寸 1．管径和管内流速 选用Φ25×2.5较高级冷拔传热管（碳钢），取管内流速u1=1.2m/s。 2．管程数和传热管数 可依据传热管内径和流速确定单程传热管数 Ns= 按单程管计算，所需的传热管长度为 L= 按单程管设计，传热管过长，宜采用多管程结构。根据本设计实际情况，采用非标设计，现取传热管长l=7m，则该换热器的管程数为 Np= 传热管总根数 Nt=612×2=1224 3.平均传热温差校正及壳程数 平均温差校正系数按式（3-13a）和式（3-13b）有 R= P= 按单壳程，双管程结构，查图3-9得 平均传热温差 ℃ 由于平均传热温差校正系数大于0.8，同时壳程流体流量较大，故取单壳程合适。 4.传热管排列和分程方法 采用组合排列法,即每程内均按正三角形排列,隔板两侧