丙二烯冷凝器设计分解.doc

过程控制原理课程设计 丙二烯转化器中间冷却器设计 设计任务关键表格与填写 换热器名称 流体名称 流量 进口温度 出口温度 密度 黏度 比热 导热系数 丙二烯转化器中间冷却器 热流体 C2烃 28.1 127 66 35.4 0.0105 2.064 0.029 冷流体 冷却水 84.8 30 40 994 0.7225 4.177 0.624 1、壳程烃定性温度计算 T1=（127+66）/2=96.5℃ 2、管程水定性温度计算 T2=（30+40）/2=35℃ （二）确定换热器类型 1、确定换热器类型 选择浮头式换热器。 由计算与给予的数据可知，冷热流体之间温差较大，选择浮头式换热器减少温差应力产生的影响；而且冷热流体不易结垢，也便于清洗。 流通路径安排 由于冷却水易结垢，所以安排冷却水走管程，C2烃走壳程。 如安排，便于清洗。 （三）、计算传热面积A与冷却水流速v 1、计算热负荷 =28100*2.064*1000*（127-66）/3600 =982750.7W 平均传热温差 =【（127-40）-（66-30）】/ln（87/36） =57.80℃ 估算传热面积 查表得到K估计值=450W/（m2*℃） 由此计算传热面积A： =982750.7/（450*57.80）=46.6m2 由于实际面积约为估算面积的1.15倍左右，所以估算A： A=1.15*46.6=53.59m2 计算得冷却水流速 =982750.7*3600/（4.177*1000*10）=84.8t/h； =84800/（994*3600）=0.0237m2/s (四)、选用器材 1、换热器选择 采用列管式换热器中的 浮头式换热器 管径与流速 管径选用25*2.5传热管， 因为水与烃得腐蚀性小且不易结垢，故内部选择导热系数大的铜材料 所以材料选择为铜 选用冷却水流速为uc=1.5m/s 壳体材料选用 由于有与外界相连，故选用导热系数小、耐腐蚀的不锈钢材料， 壳体材料选用不锈钢 4、管程数和传热管数 假设： 管长选定为6m 查表估算管速为1.3m/s 计算管子根数： =3.57/（3.14*0.022*1.3）=58根 根据公式计算传热管管长： =53.59/（3.14*0.02*58）=14.7m 由于管长假定约为六米，故采用双管程，管长为7m。 总根数为： N=58*2=116根。 平均传热温差计算 平均温差校正： P=（40-30）/（127-30） =0.103 R=（127-30）/（40-30） =6.1 查表得系数为： =0.97》0.8 所以采用单壳程。 平均传热温差： =56.066℃ 6、计算管心距 先确认管子排列方式为：等边三角形 根据公式计算管心距： =1.25*25 =32mm 壳体内径计算： 假设取管板利用率为0.7 =1.05*32*（116/0.7）1/2 =432.53mm 取整为430mm 折流板 折流板间距为壳内径的30%-100% 这里采用90% 得到B=0.9D =387mm 计算折流板数 Nb=7/0.387-1 =17 （五）核算 1、传热能力核算： =0.36*0.0.29/0.02*472030.55*0.7431/3=175.9W/（m2*℃） 管内传热系数 =0.023*0.6235/0.02*545120.8*6.28870.4=9207.7W/（m2*℃） 热阻核算 1.72*10-4W/（m2*℃） 查表得铜的导热系数为383.8 K=1/（1/175.9+1.72*10-4+1.72*10-4*29/20+0.025*59/24.5/383.8+1/9207.7*29/20）=155.74W/（m2*℃） 传热面积裕度 =10.96% 换热器内流体流动阻力 =3（） =14755.6Pa = =3405.5Pa =54483.3Pa 小于最大允许压强，所以可行。 结果 管程 壳程 流速 1.509 6.9 温度（进/出） 30/40 127/66 最大允许压降 58.8 19.6 定性温度 35 96.5 密度 994.18 35.4 导热系数 0.029 06233 计算得传热系数 175.9 9207.7 普朗特数 6.2887 0.743 型式 浮头式 壳内径 432.53mm 管径 25*2.5mm 管心距 32mm 管长 7000mm 管子排列 等边三角形 折流板数 17 折流板距 387mm 裕度 10.9