正戊烷冷凝器设计.doc

辽宁科技学院 课程设计 课程名称： 化工原理 课程设计题目： 正戊烷冷凝器设计 专 业： 环境工程 学 生 姓 名： 朱延玮 班 级： 环境BG111 学号： 641111131 指导教师姓名： 潘宁宁 设计完成时间： 2014年1月8日 目录 目录 2 一．设计任务书 3 1.设计题目 3 2. 设计任务及操作条件 3 二．概 述 4 1.固定管板式换热器 4 2．填料函式换热器 5 3．U型管式换热器 5 4．浮头式换热器 6 三．主要设备设计计算和说明 7 1. 确定流体流动空间 7 2. 计算流体的定性温度，确定流体的物理性质 7 3. 计算热负荷 7 4. 计算有效平均温度差 7 5. 选取经验传热系数K值 8 6. 估算换热面积 8 7. 初选换热器规格 8 8. 计算管程对流传热系数αi 9 9. 计算压降 11 四．工艺设计计算结果汇总表 15 五．参考文献 16 六、设备装置图 16 一．设计任务书 1.设计题目 正戊烷冷凝器的设计 设计任务及操作条件 2.1、处理能力： 2.0×104t/a正戊烷 2.2、设备型式：标准立式列管冷凝器 2.3、操作条件 （1）正戊烷冷凝温度为51.7℃，冷凝液于饱和液体下离开冷凝器。 （2）冷却介质：地下水，入口温度20℃，出口温度28℃。 （3）允许压降：不大于105Pa。 （4）正戊烷在51.7℃下的物性数据：ρ=596kg/m3 μ=1.8×10-4Pa.s Cp=2.34kJ/(kg·℃) λ=0.13W/(m·℃) r=357.4kJ/kg （5）每年按330天计，每天24小时连续运行。 2.4、建厂地址：本溪地区 二．概 述 在不同温度的流体间传递热能的装置称为热交换器，简称热换器。在热换器中至少需要两种温度不同的流体，一种流体温度较高，放出热量；另一种流体温度较低，吸收热量。 在化工、石油、动力、制冷、食品等行业中广泛使用各种换热器，它们也是这些行业的通用设备，并占有十分重要的地位。 随着换热器在工业生产中的作用和地位的不同，换热器的类型也多种多样，不同类型的换热器也各有优缺点，性能各异。列管式换热器是最典型的管壳式换热器，它在工业上的应用有着悠久的历史，而且至今仍在换热器中占据主导地位。 列管式换热器种类很多，目前广泛使用的按其温差补偿结构来分，主要有以下几种： 1.固定管板式换热器 这类换热器的结构比较简单、紧凑、造价便宜，但管外不能机械清洗。此种换热器管束连接在管板上，管板分别焊在外壳两端，并在其上连接有顶盖，顶盖和壳体装有流体进出口接管。通常在管外装置一系列垂直于管束的挡板。同时管子和管板与外壳的连接都是刚性的，而管内管外是两种不同温度的流体。因此，当管壁与壳壁温差较大时，由于两者的热膨胀不同，产生了很大的温差应力，以至管子扭弯或使管子从管板上松脱，甚至毁坏换热器。为了克服温差应力必须有温差补偿装置，一般在管壁与壳壁温度相差50℃以上时，为安全起见，换热器应有温差补偿装置。但补偿装置（膨胀节）只能用在壳壁与管壁温差低于60～70℃和壳程流体压强不高的情况。一般壳程压强超过600kpa时由于补偿圈过厚，难以伸缩，失去温差补偿的作用，就应考虑其他结构。 2．填料函式换热器 这类换热器管束一端可以自由膨胀，结构比浮头式简单，造价也比浮头式低。但壳程内介质有外漏的可能，壳程中不应处理易挥发、易燃、易爆和有毒的介质。 3．U型管式换热器 U形管式换热器，每根管子都弯成U形，两端固定在同一块管板上，每根管子皆可自由伸缩，从而解决热补偿问题。管程至少为两程，管束可以抽出清洗，管子可以自由膨胀。其缺点是管子内壁清洗困难，管子更换困难，管板上排列的管子少。优点是结构简单，质量轻，适用于高温高压条件。 4．浮头式换热器 换热器的一块管板用法兰与外壳相连接，另一块管板不与外壳连接，以使管子受热或冷却时可以自由伸缩，但在这块管板上连接一个顶盖，称之为“浮头”，所以这种换热器叫做浮头式换热器。其优点是：管束可以拉出，以便清洗；管束的膨胀不变壳体约束，因而当两种换热器介质的温差大时，不会因管束与壳体的热膨胀量的不同而产生温差应力。其缺点为结构复杂，造价高。  三．主要设备设计计算和说明 1. 确定流体流动空间 冷水走管程，正戊烷走壳程，有利于正戊烷的散热和冷凝。 2. 计算流体的定性温度，确定流体的物理性质 正戊烷液体在定性温度（51.7℃）下的物性数据：ρ=596kg/，，，，。 井水的定性温度：入口温度=20℃，出口温度为28℃。 井水的定性温度为 两流体的温差，故选固定