化工原理課程設(shè)計(jì)(4)

1、第一章 概述及設(shè)計(jì)方案簡介1.1 化工原理課程設(shè)計(jì)的目的和要求化工原理課程設(shè)計(jì)可以培養(yǎng)化工類及其相關(guān)專業(yè)學(xué)生的實(shí)踐能力，提高學(xué)生的工程實(shí)踐能力、分析和解決工程實(shí)際問題的能力。力求通過這一環(huán)節(jié)的學(xué)習(xí)和訓(xùn)練，是學(xué)生能夠初步掌握化工單元過程與設(shè)備設(shè)計(jì)的基本程序和方法，具備正確使用相關(guān)技術(shù)資料的能力，運(yùn)用簡潔的文字和工程語言正確表達(dá)設(shè)計(jì)思想和結(jié)果，綜合運(yùn)用所學(xué)知識進(jìn)行化工單元過程與設(shè)備設(shè)計(jì)。課程設(shè)計(jì)還可以幫助學(xué)生樹立實(shí)事求是、嚴(yán)肅認(rèn)真、高度負(fù)責(zé)的工作作風(fēng)，使學(xué)生受益終身。課程設(shè)計(jì)是學(xué)習(xí)化工設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)知識，是培養(yǎng)學(xué)生化工設(shè)計(jì)能力的重要教學(xué)環(huán)節(jié)，通過這一實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的訓(xùn)練，使學(xué)生掌握化工單元過程及設(shè)備設(shè)計(jì)

2、的基本程序和方法，熟悉查閱和正確使用資料，能夠在獨(dú)立分析和解決實(shí)際問題的能力方面有較大提高，增強(qiáng)工程觀念和時間能力。為此，學(xué)生在進(jìn)行本課程設(shè)計(jì)的實(shí)踐過程中，以實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度，嚴(yán)謹(jǐn)、認(rèn)真的工作作風(fēng)完成以下內(nèi)容：（1）設(shè)計(jì)方案簡介 根據(jù)任務(wù)書提供的條件和要求，進(jìn)行生產(chǎn)實(shí)際調(diào)研或查閱有關(guān)技術(shù)資料，在此基礎(chǔ)上，通過分析研究，選定適宜的流程方案和設(shè)備類型進(jìn)行簡要的論述。（2）主要設(shè)備的工藝計(jì)算 依據(jù)有關(guān)資料進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)計(jì)算，即進(jìn)行物料衡算、熱量衡算、工藝參數(shù)的優(yōu)化及選擇、設(shè)備的結(jié)構(gòu)尺寸和工藝尺寸設(shè)計(jì)計(jì)算。（3）主要設(shè)備的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和機(jī)械設(shè)計(jì) 按照詳細(xì)設(shè)計(jì)的要求，進(jìn)行主要設(shè)備的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及設(shè)備強(qiáng)度計(jì)算（4

3、）典型輔助設(shè)備的選型 對典型設(shè)備的主要工藝尺寸進(jìn)行計(jì)算，并選定設(shè)備的規(guī)格型號。（5）帶控制點(diǎn)的工藝流程圖 將設(shè)計(jì)的工藝流程方案用帶控制點(diǎn)的工藝流程圖表示出來，繪出流程所需全部設(shè)備，標(biāo)出物流方向及主要控制點(diǎn)。（6）主要設(shè)備的工藝條件圖 繪制主要設(shè)備的工藝條件圖，圖面包括設(shè)備的主要工藝尺寸、技術(shù)特性表和接管表（7）要設(shè)備的總裝配圖 按照國標(biāo)或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，繪制主要設(shè)備的總裝備圖，按現(xiàn)在形式的發(fā)展和實(shí)際工作要求，應(yīng)采用CAD技術(shù)繪制圖紙。（8）編寫設(shè)計(jì)說明書 作為整個設(shè)計(jì)工作的書面總結(jié)，在以上設(shè)計(jì)工作完成后，應(yīng)以簡潔、準(zhǔn)確的文字，簡潔清晰的圖紙及表格編寫出設(shè)計(jì)說明書。說明書的內(nèi)容應(yīng)包括 ：封面、目錄、設(shè)

4、計(jì)任務(wù)書、概述與設(shè)計(jì)方案簡介、設(shè)計(jì)條件及主要物性參數(shù)表、工藝設(shè)計(jì)計(jì)算、機(jī)械設(shè)計(jì)計(jì)算、輔助設(shè)備的計(jì)算及選型、設(shè)計(jì)結(jié)果一覽表、設(shè)計(jì)評述、工藝流程圖、設(shè)備工藝條件圖與總裝備圖、參數(shù)資料和主要符號說明。1.2 冷凝器的簡介列管式冷凝器有臥式與立式兩種類型，被冷凝的工藝蒸氣可以走殼程，也可以走管程。其中臥式殼程冷凝和立式管程冷凝是最常用的形式。1.2.1 臥式殼程冷凝器殼程上除設(shè)有物流進(jìn)出口接管外，還設(shè)有冷凝液排出口和不凝氣排出口。殼程蒸氣入口處裝有防沖板，以減少對管束的直接沖擊。殼程中的橫向弓形折流板或支撐板圓缺面可以水平或垂直安裝。對于水平安裝的折流板，為了防止流體短路，切去的圓缺高度不宜大于殼體內(nèi)

5、徑的35%，折流板間最小間距為殼體內(nèi)徑的35%，最大間距不宜大于殼體內(nèi)徑的兩倍。為了便于排出冷凝液，折流板的下緣開有槽口。這種水平安裝方式可以造成流體的強(qiáng)烈擾動，傳熱效果好。不論弓形折流板的圓缺面是水平還是垂直安裝，當(dāng)被冷凝工藝蒸氣中含有不凝氣時，折流板間距應(yīng)隨蒸氣冷凝而減小，以增強(qiáng)傳熱效果。當(dāng)冷凝表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)小時，在管外可以使用低翅管，翅高12mm。若要使冷凝液過冷，可以采用阻液型折流板。臥式殼程冷凝器的優(yōu)點(diǎn)是壓降小，冷卻劑走管程便于清洗；缺點(diǎn)是蒸氣與凝液產(chǎn)生分離，難于全凝寬沸程范圍的混合物。（1） 水平管束外冷凝表面?zhèn)鳠嵯禂?shù) 工藝蒸氣在水平管束外冷凝表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)用下式計(jì)算。表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)：

6、（1-1）水平管束冷凝： （1-2）式中，h *為無量綱冷凝表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)；h0為冷凝表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)，W/(m2K)。 （1-3）式中，qm為冷凝液的質(zhì)量流量，kg/s；l為傳熱管長度，m；ns為當(dāng)量管數(shù)。（2） 管程表面?zhèn)鳠嵯禂?shù) 若管程流體無相變傳熱，則其表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)用下式計(jì)算。 （1-4） （1-5）式（1-4）的適用條件是：低黏度流體（<2×10-3Pas）雷諾數(shù) Re>10000；普朗特數(shù)Pr在0.6160之間；管長管徑之比l/d>50；定性溫度可取流體進(jìn)出口溫度的算術(shù)平均值；特征尺寸取傳熱管內(nèi)徑di。1.2.2 臥式管程冷凝器這種冷凝器的管程多是單程或雙程。其

7、中傳熱管長度和直徑的大小，以及傳熱管的排列方式取決于管程和殼程傳熱的需要。管程采用雙程時，冷凝液可以在管程之間引出，這樣可以減少液相的覆蓋面積也可以減小壓降，同時，用減小第二程管數(shù)的方法使其保持質(zhì)量流速不變。在這種冷凝器中，蒸氣與冷凝液的接觸不好，因此對寬沸程蒸氣的完全冷凝是不適宜的。此外，由于冷凝液只是局部地注滿管道，因此過冷度較低。（1） 水平管內(nèi)冷凝表面?zhèn)鳠嵯禂?shù) 工藝蒸氣在水平管內(nèi)冷凝表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)用下式計(jì)算。當(dāng)Re>5×104時： （1-6）當(dāng)1000<Re<5×104時： （1-7）其中： （1-8） （1-9） （1-10） （1-11） （1-

8、12）式中，Ge為當(dāng)量質(zhì)量流速，kg/(m2s)；、分別凝液和氣體平均質(zhì)量流速，kg/( m2s)；下標(biāo)l、v分別表示凝液和氣體；下標(biāo)1、2分別表示進(jìn)口和出口；i為膜溫下凝液黏度，Pas；i為膜溫下凝液熱導(dǎo)率，W/(mK)；cpi為膜溫下凝液定壓比熱容，kJ/(kgK)；l為膜溫下凝液密度，kg/m3；v為定性溫度下氣相密度，kg/m3；di為傳熱管內(nèi)徑，m。（2） 殼程表面?zhèn)鳠嵯禂?shù) 若殼程流體無相變，則其表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)用式（1-13）計(jì)算。 （1-13）1.2.3 立式殼程冷凝器殼程設(shè)置折流板或支撐板，蒸氣流過防沖板后自上而下流動，冷凝液由下端排出。冷卻水以降膜的形式在管內(nèi)向下流動，因而冷卻水

9、側(cè)要求的壓力低；由于水的傳熱系數(shù)大，故耗水量少，但水的分配不易均勻，可在管口安裝-水分配器。（1） 垂直管束外冷凝表面?zhèn)鳠嵯禂?shù) 工藝蒸氣在垂直管束外冷凝表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)用式（1-14）、式（1-15a）和式（1-15b）計(jì)算。垂直管束冷凝： （1-14）式中， （1-15a） （1-15b）以上兩式僅適用于液膜沿管壁呈層流流動，即。（2） 管程表面?zhèn)鳠嵯禂?shù) 若管程水無相變傳熱，且以降膜的形式在管內(nèi)向下流動，層流時的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)計(jì)算式 （1-16）式中，hi為管程的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)，W/(m2K)；L為傳熱管長度，m。 （1-17）式中，qm為水的流量，kg/s；di為傳熱管內(nèi)徑，m。式（1-16）適用

10、條件：ReRec，Rec為臨界值，其值為1460Pr-0.65。過渡流時的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)計(jì)算式： （1-18）適用條件：2100Re>Rec。湍流時的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)計(jì)算式： = （1-19）適用條件：Re>2010。1.2.4 管內(nèi)向下流動的立式管程冷凝器管內(nèi)蒸氣及其冷凝液均向下流動的立式管程冷凝器，是一帶有外部封頭和分離端蓋的管殼式換熱器。若殼程不需要清洗或可用化學(xué)方法清洗，則可用固定管板式結(jié)構(gòu)，蒸氣是通過徑向接管注入頂部，在管內(nèi)向下流動，在管壁上以環(huán)狀薄膜的形式冷凝，冷凝液在底部排出，為使出口排氣中攜帶的冷凝液量最少，下面的分離端蓋可設(shè)計(jì)成擋板式或漏斗式。冷凝液液位應(yīng)低于擋板或漏斗

11、。傳熱管管徑多為1925mm。在低壓時，為減少壓降，也可用50mm直徑的傳熱管。 （1）管程表面?zhèn)鳠嵯禂?shù) 垂直管內(nèi)氣液并流向下流動時的冷凝表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)，可以應(yīng)用E.F.Carpenter和A.P.Colburn的簡化關(guān)系式計(jì)算。 (1-20) (1-21) (1-22)式中，G1、G2分別是進(jìn)出口的蒸氣質(zhì)量流速，若蒸氣全部被冷凝，則G2=0，而。式（1-20）適用條件：Pr=15，之間。（2） 殼程表面?zhèn)鳠嵯禂?shù) 若殼程流體無相變傳熱，則其表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)用式（1-13）計(jì)算。1.2.5 向上流動的立式管程冷凝器這種冷凝器通常是直接安裝在蒸餾塔的頂部，以利于利用冷凝液回流來汽提少量低沸點(diǎn)組分。蒸氣經(jīng)

12、由徑向接管注入其底部。冷凝器的傳熱管長度為23m，其直徑多大于25mm，管束下端延伸到管板外，并切成60°75°的傾角，以便于排液。當(dāng)蒸氣向上流動的流速阻礙冷凝液自由回流時，便會產(chǎn)生液泛，將冷凝液從冷凝器頂部吹出。根據(jù)Hewitt和Hall-Taylor的準(zhǔn)則，當(dāng)滿足下列條件時，可防止液泛的發(fā)生。 （1-23）式中，、分別為蒸氣和凝液單獨(dú)在管程流動的折算流速，m/s；di為傳熱管內(nèi)徑，m。（1） 管程表面?zhèn)鳠嵯禂?shù) 垂直管內(nèi)氣液兩相逆流流動時的冷凝表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)，可應(yīng)用下式計(jì)算。 (1-24)管內(nèi)蒸氣流動雷諾數(shù)為 （1-25）式中，Gv0為按進(jìn)口狀態(tài)計(jì)的蒸氣質(zhì)量流速，kg/(m

13、2 s)?？紤]到冷凝液膜溫度由ts降至tw的顯熱傳遞，可用下式計(jì)算 （1-26）式中， 為冷凝熱，Kj/kg。式（1-24）適用條件：，。（2） 殼程表面?zhèn)鳠嵯禂?shù) 若殼程流體無相變，則表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)用式（1-13）計(jì)算。冷凝器是將工藝蒸氣冷凝為液體的設(shè)備，在冷凝過程中熱量傳遞給循環(huán)水等冷卻劑。列管式冷凝器中所用的換熱表面可以是簡單的光管、帶肋片的擴(kuò)展表面或經(jīng)開槽、波紋或其他特殊方式處理過的強(qiáng)化表面。列管式冷凝器有臥式和立式兩種類型，被冷凝的工藝蒸氣可以走殼稱，也可以走管程。其中臥式冷凝和立式冷凝式最常見的形式。下面簡要介紹一下立式殼程冷凝器：課程設(shè)置折流板或支承板，蒸氣流過防沖板后自上而下流動，

14、冷凝液由下端排出。冷卻水以降模的形式在關(guān)內(nèi)向下流動，因而冷卻水側(cè)要求的壓力低；由于水的傳熱系數(shù)大，故耗水量少，但水的分配不易均勻，可在管口安裝水分配器。1.3 設(shè)計(jì)方案簡介1.選擇冷凝器的類型 由于管程和殼程的壓差均小于50KPa,為減低壓差，故初步確定選擇立式殼程冷凝器。2.流程安排 一般列管式冷凝器設(shè)計(jì)流程如下; （1）明確冷凝要求，操作溫度、壓力及冷凝負(fù)荷;（2）收集流體的物性參數(shù)：如密度、黏度、導(dǎo)熱系數(shù)等;，（3）確定冷凝器形式，合理安排流程;（4）初選總傳熱系數(shù)K0；（5）計(jì)算平均溫度差；（6）由傳熱基本方程式計(jì)算傳熱面積；（7）確定換熱器結(jié)構(gòu)；（8）計(jì)算逆流傳熱系數(shù)；（9）計(jì)算總傳

15、熱系數(shù)與傳熱面積A；當(dāng)K=（1.11.2）K,A0/A1.2；傳熱面積有20%作用的裕度時，符合要求，否則重新假定K0值，重復(fù)步驟直到符合要求；（10）計(jì)算冷凝器壓降，若大于允許的壓降，返回(7)、（4）、（4），重新計(jì)算，直到達(dá)到要求為止。第二章 設(shè)計(jì)條件及主要物性參數(shù) 2.1設(shè)計(jì)條件熱流體為氣體混合物，其組成摩爾分?jǐn)?shù)如表1所示：表 1乙苯對二甲苯間二甲苯98.3%0.57%1.13%操作溫度為131；冷卻循環(huán)水溫度為30，溫升10；冷凝負(fù)荷為3140000KJ/h;要求管程和殼程壓差均小于50KPa，設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)立式冷凝器2.2 主要物性參數(shù)2.2.1 原始物性數(shù)據(jù)(1) 殼程混合氣體的定性溫

16、度為131。表2 混合物各純組分物性數(shù)據(jù)（T=131） 物性組分黏度（g）Pas黏度（l）Pas熱容（g）Jmol-1K-1熱容（l）Jmol-1K-1密度（l）Kgm-3汽化焓Jmol-1乙苯8.700×10-60.0002461172.844228.084765.4343.599×104對二甲苯8.516×10-60.0002305169.440220.355760.4663.639×104間二甲苯8.693×10-60.0002315169.743222.411764.5833.673×104(2) 管程流體的定性溫度為t=30

17、+402=35()。表3 水的主要物性數(shù)據(jù)（T=35）密度kgm-3汽化焓Jmol-1比定壓熱容kJkg-1K-1熱導(dǎo)率Wm-1K-1黏度Pas992.3744.350×1044.1740.6200.00073992.2.2 混合物物性相關(guān)計(jì)算公式（1） 液體混合物的密度式中：1m=11+22+···+nn1,2,n 液體混合物中各純組分液體的密度，Kgm-3;w1，w2 ，wn液體混合物中各組分液體的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。（2） 氣體混合物密度:m=11+22+nn式中： 1,2,n 在氣體混合物的壓力下各純組分的密度，Kgm-3;1,2,n氣體混合物中各組分的體

18、積分?jǐn)?shù)。（3） 低壓氣體混合物黏度計(jì)算公式：m=(yiiMi1/2)/(y iMi1/2)式中：m混合氣體的黏度；yi 氣體混合物中某一組分的摩爾分?jǐn)?shù)；i與氣體混合物相同溫度下某一組分的黏度；Mi氣體混合物中某一組分的相對分子量。（4） 分子不發(fā)生締合的液體混合物黏度計(jì)算公式：logm=xilogi式中：m液體混合物的黏度；i液體混合物中某一組分的摩爾分?jǐn)?shù)；i與液體混合物相同溫度下某一組分的黏度。（5） 低壓氣體混合物導(dǎo)熱系數(shù)：m=i=1niyiMI1/3i=1nyiMi1/3式中：i組分i傳熱系數(shù)；Mi氣體混合物中某一組分的相對分子質(zhì)量。（6） 液體混合物導(dǎo)熱系數(shù)：mr=i=1niir式中：

19、i組分i傳熱系數(shù)；wi液體混合物中各組分液體的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；r 指數(shù)，一般情況下取為-22.2.3 混合物物性參數(shù)導(dǎo)出值匯總表3 混合物物性參數(shù)密度kgm-3汽化焓Jmol-1黏度(l)Pas黏度(g)Pas熱導(dǎo)率（g）Wm-1K-1765.4043.600×1040.00025238.601×10-60.019593第三章 工藝設(shè)計(jì)計(jì)算 3.1估算傳熱面積3.1.1 熱流量根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書所給的要求：熱流量 =3140000kJ/h=872.22（kW）3.1.2 平均傳熱溫差 先按純逆流計(jì)算得：tm=t1-t2lnt1t2=131-30-(131-40)ln(131-30)(

20、131-40)=95.91()3.1.3 傳熱面積由于管程走的是冷水，殼程走的是輕有機(jī)物，故假設(shè)K=470W/(m2K)，則估算的傳熱面積為：Ap=Ktm=872.22×103470×95.91=19.35m23.1.4 冷卻用水量qm,c=cpiti=872.22×1034.174×103×(40-30)=20.90(kgs-1)=75227.41kgh-13.2 工藝結(jié)構(gòu)尺寸3.2.1 管徑和管內(nèi)流速 選用19×2較高級冷拔傳熱管（碳鋼），取管內(nèi)流速ui=1.2ms-1。3.2.2 管程數(shù)和傳熱管數(shù) 根據(jù)傳熱管內(nèi)徑和流速確定單程傳

21、熱管數(shù)ns=qv4di2u=20.90/992.3740.785×0.0152×1.2=99.4100(根)按單程管計(jì)算，所需的傳熱管長度為L=Apd0ns=19.353.14×0.019×100=3.3(m)根據(jù)本設(shè)計(jì)要求，采用標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，現(xiàn)取傳熱管長l=1.8米，則該冷凝器的管程數(shù)為Np=Ll=3.31.82(管程)傳熱管總根數(shù) NT=100×2=200（根）3.2.3 平均傳熱溫差校正及殼程數(shù) 平均傳熱溫差校正系數(shù) R=131-13140-30=0 P=40-30131-30=0.099對單側(cè)溫度變化流體，折流、并流、逆流的平均傳熱溫差相等

22、，即t=1,則tm=ttm塑=1×95.91=95.91（） 3.2.4 傳熱排列和分程方法 采用組合排列法，即每程內(nèi)按正三角形排列，隔板兩側(cè)采用矩形排列。取管心距t=1.25d0,則t=1.25×19=23.7525(mm)隔板中心到離其最近一排管中心距離為s=t2+6=252+6=18.5(mm)各程相鄰管的管心距為37mm。每程各有傳熱管100根。3.2.5 殼體內(nèi)徑 采用多管程結(jié)構(gòu)，取管板利用率=0.7，殼體內(nèi)徑為D=1.05tNT/=1.05×25200/0.7=444（mm）可取D=450mm。3.2.6 折流板 采用弓形折流板，取弓形折流板圓缺高度為

23、殼體內(nèi)徑的25%，則切去的圓缺高度為h=0.25×450=112.5(mm)，故可取h=110mm。去折流板間距B=0.3D，則B=0.3×450=135（mm），故可取B=150mm。折流板NB=傳熱管長折流板間距-1=1800150-1=11塊折流板圓缺面水平裝配。3.3 冷凝器核算3.3.1 熱流量核算（1）殼程表面?zhèn)鳠嵯禂?shù) 用恩克法計(jì)算： h0=0.36ideR00.55Pr13(m)0.14當(dāng)量直徑，依式得：de=432×0.0252-0.785×0.01923.14×0.019=0.017(m)殼程流通截面積依式得：S0=BD

24、15;1-d0t=0.15×0.45×1-0.0190.025=0.0162m2殼程流體流速及其雷諾數(shù)分別為u0=0.05847280.0162=3.6ms-1Re0=0.017×3.6×765.4048.601×10-6=5446195普朗特數(shù) Pr=2.27×103×8.601×10-60.019593=0.996黏度校正 w0.141h0=0.36×0.0195930.017×54461950.55×0.99613=2078W/(m2K)(2) 管內(nèi)表面?zhèn)鳠嵯禂?shù) hi=0.023

25、×idiRe0.8Pr0.4管程流體流通截面積Si=0.785×0.0172×2002=0.023(m2)管程流體流速ui=75227.41/(3600×992.374)0.023=0.916 ms-1Re=0.017×0.916×992.3740.0007399=20886普朗特數(shù)Pr=4.174×103×0.00073990.620=4.98hi=0.023×0.6200.017×208860.8×4.980.4=4555W/(m2K)（3）污垢熱阻和管壁熱阻管外側(cè)污垢熱阻 R0=

26、0.0004m2K/W管內(nèi)測污垢熱阻 Ri=0.0006m2K/W管壁熱阻，碳鋼在該條件下的熱導(dǎo)率為50W/(mK)。所以 Rw=0.00250=0.00004m2K/W（4）傳熱系數(shù) KC=1/(12078+0.0004+0.00004×1918+0.0006×1917+14555×1917)=544W/(m2K)（5）傳熱面積裕度AC=tm= 872.22×103544×95.91=16.7(m2)該冷凝器的實(shí)際傳熱面積 A=d0lNT=3.14×0.019×1.8×200=21.5m2(m2)該冷凝器的面積裕

27、度 H=A-ACAC×100%=21.5-16.716.7=28.7%傳熱面積裕度合適，該冷凝器能夠完成生產(chǎn)任務(wù)。3.3.2 壁溫核算 液體的平均溫度tm=0.4×30+0.6×40=25.2() 氣體的平均溫度Tm=12131+131=131() hc=hi=4555W/(m2K） hh=h0=2078W/(m2K)傳熱管平均壁溫 t=131/4555+25.2/207814555+12078=25.3()殼體壁溫，可近似取課程流體的平均溫度，即T=131()。殼體壁溫和傳熱管壁溫之差為 t=131-25.3=105.7()該溫差較大，故需設(shè)溫度補(bǔ)償裝置。3.3

28、.3 冷凝器內(nèi)流體的流動阻力（1） 管程流體阻力 pt=pi+pr)NsNsFs Ns=1,Np=2 pi=ildi×2由20886，冷凝管相對粗糙度0.215=0.0133，=0.042，流速u=0.916ms-1,=992.374kgm-3，所以pi=0.042×1.80.015×992.374×0.91622=2098.3(Pa)pr=u22=3×992.374×0.91622=1249(Pa)pt=2098.3+1249×1×2×1.5=10042Pa（2）殼程阻力 ps=(p0+pi)FsNs

29、Ns=1,Fs=1流體流經(jīng)管數(shù)的阻力p0=Ff0NTC(NB+1）u22F=0.5f0=5×5446195-0.228=0.1456NTC=1.1NT0.5=1.1×2000.5=15.6NB=11,u0=3.6ms-1p0=0.5×0.1456×15.6×11+1×76.560×3.622=6761(Pa)流體流過折流板缺口的阻力pi=NB(3.5-2BD)2，0.15m，D=0.45mpi=11×3.5-2×0.150.45×76.560×3.622=15462(Pa)總阻力ps=

30、6761+15462=22223(Pa)經(jīng)比較可知，系統(tǒng)總阻力符合設(shè)計(jì)所給要求。3.3.4 冷凝器主要結(jié)構(gòu)尺寸和計(jì)算結(jié)果 冷凝器主要結(jié)構(gòu)尺寸見表4 冷凝器計(jì)算結(jié)果見表5表4 冷凝器主要結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)管程殼程流率（kg/h）75227進(jìn)出/口溫度（）30/40131/131壓力（Pa）35860物性定性溫度（）35131密度（kg/m3）992.374765.404定壓比熱容JKg-1K-14.1742.15黏度（Pa/s）0.00024520.0007399熱導(dǎo)率W/(mK)0.6200.019593普朗特數(shù)4.980.54設(shè)備結(jié)構(gòu)參數(shù)形式立式臺數(shù)1殼體內(nèi)徑（mm）450殼程數(shù)1管徑（mm）19

31、×2管心距（mm）25管長（mm）1800管子排列管數(shù)目（根）100折流板數(shù)（個）11傳熱面積（m2）21.5折流板間距（mm）150管程數(shù)2材質(zhì)碳鋼表5 計(jì)算結(jié)果主要計(jì)算結(jié)果管程殼程流速（ms-1）0.9163.6表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)W/(m2K)45552078污垢熱阻(m2K)/W0.00060.0004阻力（MPa）1004222223熱流量（kW）872.22傳熱溫差（）95.91傳熱系數(shù)W/(m2K)544裕度（%）28.7設(shè)計(jì)自我評述通過這次課程設(shè)計(jì)，我學(xué)到了很多化工設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)知識。首先，從整個設(shè)計(jì)過程和設(shè)計(jì)結(jié)果來看。由于首次做這樣的設(shè)計(jì)，所以感到有些難度，不過經(jīng)過我努力研究，此次設(shè)計(jì)的立式冷凝器基本滿足要去，冷凝器的面積裕度、總阻力的各項(xiàng)指標(biāo)均滿足設(shè)計(jì)要求。其次，在完成整個設(shè)計(jì)方案的過程中，由于缺乏經(jīng)驗(yàn)，對一些參數(shù)的選取不是很順利，很多參數(shù)都是經(jīng)過反復(fù)驗(yàn)算才得到最后的結(jié)果，但最終終于設(shè)計(jì)出合理的方案。通過此次課程設(shè)計(jì)，我學(xué)會了使用軟件制圖，同時通過查閱大量的文獻(xiàn)及資料，是我的自學(xué)能力有了進(jìn)一步提高。做設(shè)計(jì)時，需要考慮很多因素，這培養(yǎng)我們謹(jǐn)慎的品質(zhì)。此外，由于這是我第一次做課程設(shè)計(jì)，因此在設(shè)計(jì)方面有不足之處，不過經(jīng)過