化工原理课程设计—列管式换热器.docx

化工原理课程设计  PAGE \* MERGEFORMAT 13 1 设计任务书 1.1 设计题目：设计一正丁醇冷却器 1.2 设计条件 = 1 \* GB2⑴、处理能力：12721 kg/h = 2 \* GB2⑵、设备类型：列管式换热器（非定型式） = 3 \* GB2⑶、操作条件： 流体名称入口温度℃出口温度℃物料纯正丁醇9050冷却介质自来水2030 允许压力降：0.1MPa热损失：按传热量的10%计算 1.3 设计内容 = 1 \* GB2⑴、前言 = 2 \* GB2⑵、确定设计方案（设备选型、换热器材质） = 3 \* GB2⑶、确定物性数据（冷却循环水的出口温度、纯正丁醇和水在物性温度下的物理性质） = 4 \* GB2⑷、工艺设计 初占换热面积、确定换热器基本尺寸（包括管径、管长、程数、每程管数、管子数排列、壁厚、换热器直径、流体进出管管径等计算） = 5 \* GB2⑸、换热器计算 = 1 \* GB3①核算总传热系数（传热面积） = 2 \* GB3②换热器内流体的流动阻力校核（计算压降） = 6 \* GB2⑹、机械结构的选用 = 1 \* GB3①管板选用、管子在管板上的固定、管板与壳体连接结构 = 2 \* GB3②封头类型选用 = 3 \* GB3③温差补偿装置的选用 = 4 \* GB3④管法兰选用 = 5 \* GB3⑤管、壳程接管 = 7 \* GB2⑺、换热器主要结构尺寸和计算结果表 = 8 \* GB2⑻、结束语（包括对设计的自我评述及有关问题的分析讨论） = 9 \* GB2⑼、换热器结构和尺寸（4#图纸） = 10 \* GB2⑽、参考资料目录 开始时期 2013 年 6 月 19 日 结束时期 2013 年 6 月 22 日 学生：牛俊健 班级：1020473 学号：06 指导老师：冯伟 2 流程图和工艺流程图 冷却水出口管（温度：30℃） 纯正丁醇入口管（温度：90℃） 冷却水入口管（温度：20℃） 纯正丁醇出口管（温度：50℃） 3 设计计算 3.1 确定设计方案 3.1.1 确定设备类型 两流体的温度变化：= 1 \* GB3①热流体的入口温度T1=90℃，出口温度T2=50℃ ； 力体定性温度T=(90+50)/2=70℃。 = 2 \* GB3②冷流体的入口温度t1=20℃，出口温度t2=30℃； 冷流体定性温度t=(20+30)/2=25℃。 冷热流体的最大温差ΔTmax=70-25=45℃，因此，选用列管式换热器。 3.1.2 确定壳程流体与管程流体 流体经过管程和壳程的选择原则： = 1 \* GB3①不清洁或易结垢的流体，应走容易清洗的管道，可走管程。 = 2 \* GB3②腐蚀性流体应走管程。 = 3 \* GB3③压力高的流体应走管程。 = 4 \* GB3④有毒流体应走管程。 = 5 \* GB3⑤被冷却的流体应走管程。 = 6 \* GB3⑥饱和蒸汽应走壳程。 = 7 \* GB3⑦黏度大的流体或流量小的流体应走壳程。 两种流体的物理性质如下表： 物性 流体定性温度 T ℃密度ρ ㎏m3比热容cp kJ㎏·℃黏度μ Pa·s导热系数λ Wm·℃纯正丁醇70776.42.649983.5×10-60.146水25995.74.178880.7×10-60.618综上所述，纯正丁醇走壳程，水走管程；且采用逆流。 3.2 初算换热面积 3.2.1 热流量 （10%的热损失） 若换热器无相变化，且流体的比热容可取平均温度下的比热容，则 Q=qm,hcp,hT1-T2×0.9=qm,ccp,ct2-t1 式中 Q——换热器的热负荷，W; qm,c、qm,h——分别为冷、热流体的质量流量，㎏/s； cp,c、cp,h——分别为冷、热流体的平均比热容，kJ/（㎏·℃）； t1、t2——冷流体的进、出口温度，℃ T1、T2——热流体的进、出口温度，℃ 有效传热量 Q=qm,hcp,hT1-T290%=12721×2.649×90-5090%=337.5kw 3.2.2 冷却水用量 qm,c=Qcp,ct2-t1=337.5×1034.178