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化工原理课程设计 (一)
化工原理课程设计
列
管
式
换
热
器
院系:生化工程系
专业:环境监测与治理
姓名:陈洛阳
学号:100501201
班级:环监(2)
课程设计任务书
设计题目:列管式换热器的设计
设计条件:
气体处理量:10000 kg/h
⒉气体进口温度:110℃;气体出口温度:60℃
⒊循环水进口温度:25 ℃;出口温度:48 ℃
⒋压力:气体压力3MPa;循环水压力0.4 MPa
⒌混合气体85℃下物性参数:
密度9kg/m3定压比热容3.297kJ/(kg·);
导热系数0.0279W/);粘度1.5×10-5Pa·s
1. 接受设计任务,熟悉与设计任务有关的图书、资料、手册。
2. 工艺设计
(1)选择工艺流程
包括确定换热器类型;换热器流体流动空间的安排等。
(2)传热过程工艺计算
包括物料衡算确定各物料流率;热量衡算,确定换热器热负荷以及冷却水消耗量。
3. 换热器结构设计
包括换热器壳体直径、长度、厚度;管板尺寸、厚度和结构;封头尺寸和法兰以及它们之间的连接和材料的选用等。
4. 选定主要附属件
5. 绘制列管式换热器设备总装配图
参考设计指导书的设备装配参考图,根据具体设计完成的换热器,在3#纸上绘制换热器总装配图。
. 编写设计说明书
设计说明书应根据设计指导思想阐明设计观点和特点;列出本设计主要技术数据。应按设计过程列出计算公式和计算结果,对所选用的物性数据和使用的经验公式、图表应注明来历,有条件的还应注明其误差范围。2012年 6月 15 日
指导老师:周世美
目录
1. 前言(概述)
1.1 设计依据
1.2设计任务及要求(简述)
1.3工艺流程简图及方案论证
2. 换热器的工艺设计计算
2.1 传热面积的初定
2.2 主要工艺尺寸的确定
2.3 确定准确的管子数2.4 流体流动阻力的 2.5 总传热系数的校核
2.6 传热面积的校核
3. 换热器结构设计
3.1 壳体壁厚的计算
3.2 管板结构和尺寸的确定
3.3 管板与壳体、封头的连接
3.4 温差应力补偿
4. 设计结果汇总(列表)
5. 设计评述(结束语)
6. 参考资料壳体气体的定性温度:
T = (110+60)/2 = 85℃
管程的定性温度:
= (45+28)/2 = 36.5℃
根据定性温度查取管程流体的物性参数,并结合已知壳程流体的物性参数如下:
2.1传热面积的初定
计算热负荷
无相变 Q放 =qm1 Cp1 (T1-T2 )=(10000÷3600)×3.297×103 ×(110-60)=411250W
又因为Q=(1.05~1.10)Q放
取Q=1.05Q放
所以Q=1.05×411250W=431812.5 W
冷却水的用量
qm2 =Q/CP2 (t1-t2 )=431812.5 ÷[4.08 ×(40-25)]=6.09kg/s
计算两流体的平均温度
△t逆 =(△t1-△t2 )÷In(△t1 ÷△t2 )=[(110-40)-(60-25)]÷In[(110-40)÷(60-25)]=47.8℃
而P=(t2-t1) ÷(T1-t1 )=(40-25) ÷(110-25)=0.21 R=(T1 –T2 ) ÷(t2-t1)=2.9
查表得ψσ0.84 所以△tm =φ△t △t逆 =0.84×47.8=40.2℃
根据两流体的情况 假设K估 =200/(m2 ·k)
壳径/mm 500 管子尺寸/mm φ25×2.5 公称压力/MPa 2.5 管长/m 6 公称面积/m2 70 管子总数 152 管程数 4 管子排列方法 正三角形
实际传热面积A=nπdo L=242×3.14×0.025×(3-0.1)=70.4m2
2.4流体流动阻力的计算
⑴管程压强降
Σ△pi=(△p1+△p2 )FtNpSt
管程流通面积Ai =242÷4×0.785×0.022 =0.011932m2
管内水的流速ui = qm2÷(3600×ρAi )=6.09÷(994×7.225×10-4)=0.85m/s
Rei=diuiρ/μ=0.02×0.4×994÷(7.25×10-4 )
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