化工原理课程设计3..doc

成绩 化工原理课程设计 设计说明书 设计题目：列管式换热器 姓 名 班 级 学 号 完成日期 2012/2/24 指导教师 李燕 一、设计任务及操作条件 某生产过程中，需用循环冷却水将有机料液从102℃冷却至40℃。已知有机料液的流量为2.13×104 kg/h，循环冷却水入口温度为30℃，出口温度为40℃，并要求管程压降与壳程压降均不大于60kPa，试设计一台列管换热器，完成该生产任务。 二、设计要求 提交设计结果，完成设计说明书。 设计说明书包括：封面、目录、设计任务书、设计计算书、设计结果汇总表、参考文献及设计自评表、换热器装配图等。（设计说明书及图纸均须计算机打印完成） 三、设计原则 1.满足工艺和操作要求 设计出来的流程和设备首先要保证质量，操作稳定，这就必须配置必要的阀门和计量仪表等，并自确定方案时，考虑到各种流体的流量，温度和压强变化使采取什么措施来调节，而在设备发生故障时，加修应方便。 2.满足经济上的要求 在确定某些操作指标和治标和选定设备型式以及仪表配置时,要有经济核算的观点,既能满足工艺和操作要求,又使施工简便,材料来源容易,造价低廉。如果有废热可以利用,要尽量节省热能,充分利用,或者采取适当的措施达到降低成本的目的。 3.保证安全生产 在工艺流程和操作中若有爆炸、燃烧、中毒、烫伤等危险性,就要考虑必要的安全措施。又如设备的材料强度的演算,除按规定应有一定的安全系数外,还应考虑防止由于设备中压力突然升高或者造成真空而需要装置安全阀等。以上提到的都是为了保证安全生产所需要的。设计方案也可能一次定不好,后来需要修改,但各物料流通路线和操作指标的改动都对后面的计算有影响,所以最好第一次确立就考虑周到些。 四、定性温度下流体物性数据 物性 流体 密度 kg/m3 粘度 Pa·s 比热容CP kJ/（kg·℃） 导热系数 W/（m·℃） 有机化合液 986 0.54*10-3 4.19 0.662 水 994 0.728*10-3 4.174 0.626 五、设计方案简介 1.选择换热器的类型： 两流体的变化情况：热流体的进口温102℃，出口温度为40℃，冷流体进口温度为30℃，出口温度为40℃.温差60℃～70℃左右，所以可选取制作简单便宜的固定板式换热器。 2.管程安排：被冷却的流体宜走壳程，便于散热。且由于循环冷却水较易结垢，走壳程流速太低，将会加快污垢增长速度，使换热器的热流量下降；所以从总体考虑，应使循环水走管程，有机料液走壳程。 六、估算传热面积 热流量 平均传热温差 先按照纯逆流计算，得 3.热面积 假设则估算的传热面积为 4. 冷却水用量 七、工艺结构尺寸 管径和管内流速 选用较高级冷拨传热管（碳钢），取管内流速。 管程数和传热管数 依据传热管内径和流速确定单程传热管数 按单程计算，所需传热管长度为 按单程管设计，管子过长，所以采用多管程，根据实际，现取热管长l=6m。管程数为： 传热管子总根数：Nt=196×2=392 传热平均温差校正及壳程数 平均温差校正系数： 按单、双壳程结构，查课本233页图4-19（d）得： 平均传热温差 由于平均传热温差校正系数大于0.8，取单壳程合适。 4.传热管排列和分布方法 采用组合排列法，按正三角形排列。 取管心距t=1.25d，则： t=1.25×25=31.25≈32mm 隔板中心到离其最近一排管中心距离： S=t/2+6=32/2+6=22mm 各程相邻管的管心距为44mm。 管数的分程方法，每程有传热管196根 5.壳体得内径 采用多壳程结构，进行壳体内径估算。取利用率，则壳体内径为： 按卷制壳体的进级档，可取D=800mm 壳体的内径D应等于或大于管板直径，所以管板直径的计算可以决定壳体的内径，其表达式为： 管子按正三角形排列： 取 按壳体直径标准系列尺寸进行圆整： 折流挡板 采用圆缺形折流挡板，去折流板圆缺高度为壳体直径的25%，则切去的圆缺高度为: 故可取h=200mm 取折流板间距B=0.D，则，可取B为250mm。 折流板数目: 7.其它附件 拉杆数量与直径选取，本换热器壳体内径为800mm，故其拉杆直径为Ф12拉杆数量8，其中长度5750mm的四根，5500mm的四根。 壳程入口处，应设置防冲挡板。 8、接管 壳程流体进出口接管;取接管内有机液料流速为0.5m/s，则接管内径为 整圆后可取管内径为100mm 管程流体进出口接管：取流体速度，则接管内径为 圆整后取内径为200mm。 八、换热器核算 1.热流量核算 （1）壳程