化工原理--课程设计--浮头式换热器的设计.doc

课程名称 化工原理课程设计 学 院 专 业 年级班别 学 号 学生姓名 指导教师 2008年1月19日 设计目的：培养学生综合运用本门课程及有关选修课程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 设计目标：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 设计条件：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。 物料：乙苯，w＝2000t/d ， 室温＝30℃； 冷却剂：水（30～100℃）， 进口温度； 方案设计： 1、冷却剂的选用：水； 2、换热器型式的选择：浮头管板式； 3、流体管壳程的选择：乙苯走管程，水走壳程； 4、流体流动方向的选择：四管程+单壳程； 查出物料的正常沸点：甲苯， 选定物料出口温度： 选定冷却剂出口温度： 计算逆流传热平均温度差： 校正传热平均温度差[1]： ， 查表得=0.9，则=0.85~0.95满足要求 计算定性温度： (物料) （冷却剂） （管壁） 查出物料和冷却剂的物性参数[2](、cp、(、(： 操作条件下的物料（乙苯）的数据 密度 粘度 比热容 导热系数 操作条件下的冷却剂（水）的数据 密度 粘度 比热容 导热系数 计算热负荷： 初选总传热系数[3]：=435W/(﹒K) 初算传热面积： 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换热管材查出管壁导热系数([4]： 铜 传热系数 =63.275 由初算传热面积和选定的公称压力PN，初定换热器的工艺尺寸[5]： 从行标中直接查取实际换热面积S 公称直径DN 管长L 管径×壁厚 总管数n 中心排管数 管程流通面积 管子的排列形式 管心距t 管程数 壳程数 折流板间距h h=350mm 折流板型式 25%圆缺形 计算冷却剂流量： 计算管程流速： =0.5~3m/s，则满足要求。 计算管程对流传热系数： 因管内为物料，所以取n=0.3(被加热) 计算壳程当量直径和流速： 计算壳程对流传热系数： 因对于冷却剂，则有1．05 （液体被加热） 根据冷热液体的性质及温度，选定污垢热阻[6]： 计算总传热系数： 由计算传热面积： 满足要求 核算压力降[7]： 管程压力降 ∵，而对于铜，取，则有 ， 查图表得摩擦系数 又∵ 壳程压力降 圆筒厚度[8]:12mm 椭圆形封头[9] DN/mm 900 225 40 12 0.9911 0.1209 93.39 1000 250 40 12 1.20961 0.1623 113.61 管箱短节厚度[10]:12 mm 压力容器法兰[11]： 1.选择2个甲型平焊法兰（凹封面），PN=1.0MPa； 公称直径 DN mm 法兰 mm 螺柱 D D1 D2 D3 D4 δ d 质量kg 规格 数量 900 1030 990 955 945 942 60 23 84.98 M20 48 2.1个长颈焊法兰（凹封面） 公称DN 直径mm 法兰 mm D D1 D2 D3 D4 δ H h 1000 1140 1100 1065 1055 1052 56 105 25 法 兰 螺柱 对接筒体 a a1 δ1 δ2 R d 质量kg 规格 数量 最小厚度δ0 17 14 12 22 12 23 113.7 M20 40 10 5.外头盖侧法兰：凸封面，PN=1.0MPa； 公称DN 直径mm 法兰 mm D D1 D2 D3 D4 δ H h 900 1140 1100 1065 1055 1052 58 120 42 法 兰 螺柱 对接筒体 a1 δ1 δ2 R d 质量kg 规格 数量 最小厚度δ0 14 12 26 12 23 202.0 M20 40 10 6.管板[13]（DN=900mm，φ19），PN=1.0Mpa＝10 A mm B mm C mm b mm MX×L 管孔数 净重kgf 942 896 896 40 M30×37 812 142 A