化工原理课程设计方案左子玲.docVIP

* 化工原课程设计 * 换热器工艺初步设计 学生姓名： 左子玲 学 号专 业： 环境工程 班 级： 09402 成 绩： 指导教师： 柯斌清老师 设计时间：2011年 10月25日至2011年12月13日 环境与生命科学系 目 录 1 设计题目 2 2 设计条件 2 3 设计内容和要求 3 4 设计内容 3 4.1 选择换热器的类型 3 4.2流动方向 4 4.3 估算传热面积 4 4.3.1.热流量 4 4.3.2.平均传热温差 4 4.3.3.传热面积 4 4.3.4冷却水用量 4 4.4主体构件的工艺结构尺寸 5 4.4.1管程数和传热管数 5 4.4.2平均传热温差校正 5 4.4.3传热管的排列 5 4.4.4壳体内径 5 4.4.5折流板 6 4.4.6计算接口直径 6 4.5换热器主要传热参数核算 7 4.5.1热量核算 7 4.5.2壁温核算 9 4.5.3换热器内流体的流动阻力(压降) 9 5 计算结果总汇 10 设计感想 11 参考文献 12 附 录: 13 1 设计题目 管壳式卧式换热器设计 2 设计条件 某厂用循环冷却水甲苯从80冷却到50,甲苯年处理能力为44500t/a，压力为6.5MPa，循环冷却水的入口温度为25，出口温度为35，要求冷凝器允许压降不大于500000Pa；试设计一台管壳式卧式换热器完成该生产任务。每年按330天计算，每天24h连续运行。 表1 主要物性参数 流体 定性温度/℃ 密 度 kg/m3 粘度 mPa·s 比 热 容 热导率 甲苯 70 866 0.455 1．91 kJ/(kg·K) 0.1273W/(m·K) 循环冷却水 30 994.3 0.742 4.174 kJ/(kg·℃) 0.624W/(m·℃) 3 设计内容和要求 (1)标题页 (2) 目录 (3) 确定设计方案 (4) 传热面积计算 (5) 工艺结构尺寸计算 (6) 换热器校核 (7) 换热器主要结构参数和设计结果一览表 (8) 换热器工艺条件图 (9) 自设计使用该换热器的工艺流程图 (10)对本设计的评价 (11)参考文献 4 设计内容 4.1 选择换热器的类型 本设计中循环冷却水甲苯选用带有折流挡板的固定管板式换热器，这种换热器适用于下列情况：①温差不大；②温差较大但是壳程压力较小；③壳程不易结构或能化学清洗。本次设计条件满足第②种情况。另外，固定管板式换热器具有单位体积传热面积大，结构紧凑、坚固，传热效果好，而且能用多种材料制造，适用性较强，操作弹性大，结构简单，造价低廉，且适用于高温、高压的大型装置中。 采用折流挡板，可使作为冷却剂的水容易形成湍流，可以提高对流表面传热系数，提高传热效率。 4.2流动方向 本冷却器的管程走循环冷却水，壳程走甲苯。热空气和冷却水逆向流动换热。 4.3 估算传热面积 4.3.1.热流量 甲苯的质量流 W=44500t/a=44500×103/(330×24)=5618.687 kg/h 热流量为 Q=Wcp (T1－T2) =×1.91×（－）=214633.8 kJ/h = 59620.5W 4.3.2.平均传热温差 = =38℃ 4.3.3.传热面积 初步设定设K‘=200 W·m-2·℃-1。则估算的传热面积为 m2 取安全系数1.2，则A=9.705m 4.3.4冷却水用量 Wo = kg/h 4.4主体构件的工艺结构尺寸 4.4.1管程数和传热管数 选用φ25×2.5mm的传热管(碳钢管)；do=25mm,di=20mm 管子根数：n=A÷πdol=41.2≈42 中心线或中心线附近管子根数nc=11 取管程数为2，则N=n+拉杆+5=42+6+5=53 4.4.2平均传热温差校正 平均传热温差校正系数 ==2 ==0.182 温度校正系数为 × ＝0.97 平均传热温差校正为△tm=×△tm’=0.97×38=36.86( ℃ ) 4.4.3传热管的排列 采用组合排列法，即每程内均按正三角形排列，隔板两侧采用正方形排列。其中，每程内的正三角形排列，其优点为管板强度高，流体走短路的机会少，且管外流体扰动较大，因而对流传热系数较高，相同的壳程内可排列更多的管子。 4.4.4壳体内径 取管间距：t ＝ mm ，则 得D=489.38mm 可取D为509mm 4.4.5折流板 采用弓形折流板，取弓形折流板圆缺高度为壳体