冷却器 课程设计 广东工业大学.doc

课程设计 学 院 轻工化工学院 专 业 化学工程与工艺 年级班别 2006级03班 学 号 3106002005 学生姓名 梁达涛 指导教师 王国庆 2009年6月 目 录 1 目的 2 2 目标 2 3 设计条件 2 4 设计步骤 2 5 方案设计 2 6 工艺设计 3 7 结构设计 8 8 设计心得 19 9 参考文献 20 1 目的 培养学生综合运用本门课程及有关先修课程的基础理论和基本知识去完成某项单元操作设备设计任务的实践能力。 2 目标 设计的设备必须在技术上是可行的，经济上是合理的，操作上是安全的，环境上是友好的。 3 设计条件 冷却器：辛烷 （Wh =1000t/d），其中，管程和壳程的压力均不大于1.0MPa，管程和壳程的压力降均不大于30kPa。 4 设计步骤 方案设计 工艺设计 结构设计 编制设计说明书 绘制设备装配图 5 方案设计 冷却剂的选用：自来软冷水 换热器型式的选择：浮头式换热器 流体走管壳程的选择：管程走辛烷，壳程走自来水 流体流动方向的选择：单壳程+4管程 6 工艺设计 查出辛烷的正常沸点T1： 125.67℃ 选定辛烷的出口温度T2： 50℃ 选定冷却剂出口温度t2： 45℃ 计算逆流传热平均温度差 ℃ 校正传热平均温度差 ( =0.85～0.95，满足要求。 计算流体定性温度、和管壁定性温度 辛烷： 水： 管壁： 查出物料和冷却剂的物性参数(、cP、(、(及管壁导热系数( 表6-1 定性温度℃ ρ kg/ Cp kJ/(kg·K) μ Pa·S λ W/(m·K) 辛烷 87.84 645.970 2.460 3.43× 0.121 自来软水 37.50 993.075 4.174 6.92× 0.630 管壁 62.67 380.876 计算热负荷 初算传热面积S0 取总传热系数K0475W/(m·℃) 根据工艺条件，选定公称压力PN：1.0MPa 根据流体物性及管程阻力，选定换热管材：铜 由初算传热面积S0和选定的公称压力PN，根据管壳式换热器行业标准 JB/T4714-92（浮头式换热器和冷凝器型式与基本参数），初定换热器的工艺尺寸： 实际换热面积：S= ((19(2) 公称直径：DN=700mm 管长：L=4500mm 管径(壁厚：(19(2mm 总管数：n=448（(19(2） 中心排管数：=17（(19(2） 管程流通面积：=0.01986m2（(19(2） 管子的排列形式：正方形旋转45( 管心距：t=25mm（(19(2） 管程数：=4 壳程数：=1 折流板间距：h=200mm 折流板型式：25%圆缺形 计算冷却剂的流量 计算管程流速 =0.5～3m/s，满足要求。 （1）计算管程对流传热系数 式中 n=0.3 （2）计算壳程当量直径和流速 （正方形） 式中 D——圆筒内径，m。 =0.2～1.5m/s，满足要求。 计算壳程对流传热系数(o 其中 根据冷热流体的性质及温度，选定污垢热阻、。 由 由 计算总传热系数 其中， ∴ K′= 546.15 由计算传热面积S 由于，所选换热器能完成换热任务。 核算压力降 （1）管程压力降： 由于ε=0.02，ε/di=0.00133， Ft=1.5，所以λ=0.0275 ∴ （2）壳程压力降： F=0.4 ∴ 经核算，管程和壳程的压力降均小于30kPa。所有工艺参数均满足设计要求，工艺设计完成。 7 结构设计 圆筒厚度：8mm 椭圆形封头（同圆筒厚度） 表7-1 公称直径 曲面高度 直边高度 厚度 质量 固定管板侧封头 700 175 25 8 36.64 浮动管板侧封头 800 200 25 8 47.13 图7-1 管箱短节厚度（同圆筒厚度）：8mm 压力容器法兰[JB4701-92（2个甲型凹型），JB4703-92（长颈凹型）] 根据JB4701-92，选用2个甲型凹型法兰 表7-2 公称直径 法兰（mm） 螺柱 法兰质量 kg