化工原理课程设计报告.doc

WORD资料整理 PAGE 完美格式可编辑 化工原理课程设计 目录 §一.列管式换热器 1.1. 列管式换热器简介 1.2设计任务 1.3.列管式换热器设计内容 1.4.操作条件 1.5.主要设备结构图 §二.概述及设计要求 2.1.换热器概述 2.2.设计要求 §三.详细计算过程及步骤　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　1、确定设计方案 2、计算热负荷和冷流体的流量 3、计算温差和估计传热系数 4、估算换热面积 5、计算管程压降及给热系数 6、计算壳程压降及给热系数 7、计算传热系数 8 、校核传热面积 §五.换热器核算 §六.设计结果汇总 §七.设计评述 §八.工艺流程图 §九.主要符号说明 §十.参考资料 §一 .列管式换热器 1.1. 列管式换热器简介 列管式换热器又称为管壳式换热器，是最典型的间壁式换热器，历史悠久，占据主导作用，主要有壳体、管束、管板、折流挡板和封头等组成。一种流体在关内流动，其行程称为管程；另一种流体在管外流动，其行程称为壳程。管束的壁面即为传热面。 其主要优点是单位体积所具有的传热面积大，传热效果好，结构坚固，可选用的结构材料范围宽广，操作弹性大，因此在高温、高压和大型装置上多采用列管式换热器。为提高壳程流体流速，往往在壳体内安装一定数目与管束相互垂直的折流挡板。折流挡板不仅可防止流体短路、增加流体流速，还迫使流体按规定路径多次错流通过管束，使湍流程度大为增加。 列管式换热器中，由于两流体的温度不同，使管束和壳体的温度也不相同，因此它们的热膨胀程度也有差别。若两流体温差较大（50℃以上）时，就可能由于热应力而引起设备的变形，甚至弯曲或破裂，因此必须考虑这种热膨胀的影响。 1.2设计任务 1.任务 处理能力：3×10^5 t/年 煤油（每年按300天计算，每天24小时运行） 设备形式：列管式换热器 2．操作条件 (1)煤油：入口温度150℃，出口温度50℃ (2)冷却介质：循环水，入口温度20℃，出口温度30℃ (3)允许压强降：不大于一个大气压。 备注：此设计任务书（包括纸板和电子版）1月15日前由学委统一收齐上交，两人一组，自由组合。延迟上交的同学将没有成绩。 1.3.列管式换热器设计内容 1.3.1、确定设计方案 （1）选择换热器的类型；（2）流程安排 1.3.2、确定物性参数 （1）定性温度；（2）定性温度下的物性参数 1.3.3、估算传热面积 （1）热负荷；（2）平均传热温度差；（3）传热面积；（4）冷却水用量 1.3.4、工艺结构尺寸 （1）管径和管内流速；（2）管程数；（3）平均传热温度差校正及壳程数；（4）传热管排列和分程方法；（5）壳体内径；（6）折流板；（7）其它附件；（8）接管 1.3.5、换热器核算 （1）传热能力核算；（2）壁温核算；（3）换热器内流体的流动阻力 1.4.操作条件 某厂用循环水冷却煤油。欲将3x10^5t/y的煤油从150℃冷却到50℃，循环水进、出口温度分别为20℃和30℃。若要求换热器的管程和壳程压强降均不大于一个大气压，试选择合适型号的列管式换热器。定性温度下煤油的物性参数列于附表中。 附 表 项 目 密度，kg/m3 比热，KJ/(kg·℃) 粘度，Pa·s 热导率，kJ/(m·℃) 煤油 825 2.22 7.15X10^-4 0.150 1.5.主要设备结构图（示例） 根据设计结果，可选择其它形式的列管换热器。 1-挡板 2-补偿圈 3-放气嘴 固定管板式换热器的示意图 §二.概述及设计要求 2.1.换热器概述 换热器是化工、炼油工业中普遍应用的典型的工艺设备。在化工厂，换热器的费用约占总费用的10%～20%，在炼油厂约占总费用35%～40%。换热器在其他部门如动力、原子能、冶金、食品、交通、环保、家电等也有着广泛的应用。因此，设计和选择得到使用、高效的换热器对降低设备的造价和操作费用具有十分重要的作用。 在不同温度的流体间传递热能的装置称为热交换器，即简称换热器，是将热流体的部分热量传递给冷流体的设备。 换热器的类型按传热方式的不同可分为：混合式、蓄热式和间壁式。其中间壁式换热器应用最广泛， （1） 固定管板式换热器 这类换热器如图1-1所示。固定管办事换热器的两端和壳体连为一体，管子则固定于管板上，它的结余构简单；在相同的壳体直径内，排管最多，