化工原理課程設(shè)計(jì)列管式換熱器設(shè)計(jì)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上 化工原理課程設(shè)計(jì)題 目 甲醇冷凝冷卻器 專 業(yè) 石油化工生產(chǎn)技術(shù) 班 級(jí) 石化12級(jí)（2）班 學(xué) 號(hào) 學(xué)生姓名 秦 霓 指導(dǎo)教師 張 洪 宇 完成日期 2013年12月 20 日 1、 設(shè)計(jì)任務(wù)書1、 設(shè)計(jì)題目甲醇冷凝冷卻器的設(shè)計(jì)2、 設(shè)計(jì)任務(wù)及操作條件（1） 處理能力 20300kg/h甲醇。（2） 設(shè)備形式 列管式換熱器（3） 操作條件 甲醇：入口溫度64，出口溫度50，壓力為常壓。 冷卻介質(zhì)：循環(huán)水，入口溫度30。出口溫度40，壓力為0.3MPa。 允許壓降：不大于510Pa。 每年按330天計(jì)，每天24小時(shí)連續(xù)運(yùn)作。3、 設(shè)計(jì)要求選擇適宜的列管式換熱器并進(jìn)行

2、核算。二、方案設(shè)計(jì)1確定設(shè)計(jì)方案（1）選擇換熱器的類型兩流體溫度變化情況：熱流體進(jìn)口溫度64，出口溫度50冷流體。冷流體進(jìn)口溫度30，出口溫度40。從兩流體溫度來看，估計(jì)換熱器的管壁溫度和殼體壁溫之差不會(huì)很大，因此初步確定選用列管式換熱器。（2）流動(dòng)空間及流速的確定 由于甲醇的粘度比水的大，因此冷卻水走管程，甲醇走殼程。另外，這樣的選擇可以使甲醇通過殼體壁面向空氣中散熱，提高冷卻效果。同時(shí)，在此選擇逆流。選用25×2.5的碳鋼管，管內(nèi)流速取ui= 1 m/。 2、確定物性數(shù)據(jù) 定性溫度：可取流體進(jìn)口溫度的平均值。 殼程甲醇的定性溫度為：管程流體的定性溫度為： 根據(jù)定性溫度，分別查取殼

3、程和管程流體的有關(guān)物性數(shù)據(jù)。 甲醇在57下的有關(guān)物性數(shù)據(jù)： 密度 o=755.77 kg/m3定壓比熱容 cpo=2.629kJ/(kg·)導(dǎo)熱系數(shù) o=0.1919W/(m·)粘度 o=0.00039 Pa·s冷卻水在35下的物性數(shù)據(jù)： 密度 i=994kg/m3定壓比熱容 cpi=4.08 kJ/(kg·)導(dǎo)熱系數(shù) i=0.626 W/(m·)粘度 i=0. Pa·s3計(jì)算總傳熱系數(shù) （1）熱流量 Qo=Wocpoto=20300×2.629×(64-50)= kW =.2 KJ/h（2）平均傳熱溫差 （3）冷

4、卻水用量 （4）總傳熱系數(shù)K 管程傳熱系數(shù) 殼程傳熱系數(shù) 假設(shè)殼程的傳熱系數(shù)o=900W/(m2·)； 污垢熱阻Rsi=0. m2·/W , Rso=0. m2·/W管壁的導(dǎo)熱系數(shù)=45 W/(m·)4、 計(jì)算傳熱面積 考慮 15的面積裕度，S=1.15×S''=1.15×19.31 =22.21m25、 工藝結(jié)構(gòu)尺寸 （1）管徑和管內(nèi)流速及管長(zhǎng) 選用25mm×2.5mm傳熱管(碳鋼)，取管內(nèi)流速ui = 1m/s（2）管程數(shù)和傳熱管數(shù) 依據(jù)傳熱管內(nèi)徑和流速確定單程傳熱管數(shù) 按單程管計(jì)算，所需的傳熱管長(zhǎng)度為按

5、單管程設(shè)計(jì)，傳熱管過長(zhǎng)，宜采用多管程結(jié)構(gòu)。取傳熱管長(zhǎng) L = 2 m ，換熱管管為 2 ，則，每程管數(shù)為71根管內(nèi)流速（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) 按單殼程，雙管程結(jié)構(gòu)，溫差校正系數(shù)應(yīng)查有關(guān)圖表?？傻?平均傳熱溫差（4）傳熱管排列和分程方法 采用組合排列法，即每程內(nèi)均按正三角形排列，隔板兩側(cè)采用正方形排列。取管心距t=1.25 d0，則 t=1.25×25=31.2532(mm)橫過管束中心線的管數(shù) （5）殼體內(nèi)徑 采用雙管程結(jié)構(gòu)，取管板利用率=0.7 ，則殼體內(nèi)徑為 圓整可取D500mm （6）折流板 采用弓形折流板，取弓形折流板圓缺高度為殼體內(nèi)徑的30，則

6、切去的圓缺高度為h0.30×500150mm 取折流板間距B0.6D，則B0.5×500250mm折流板數(shù) NB=傳熱管長(zhǎng)/折流板間距-1=3000/250-1= 11 塊折流板圓缺面水平裝配。 （7）接管 殼程流體進(jìn)出口接管：取接管內(nèi)甲醇流速為 u 3.5 m/s，則接管內(nèi)徑為 取整為60 mm。 管程流體進(jìn)出口接管：取接管內(nèi)冷卻水流速 u1.5 m/s，則接管內(nèi)徑為 取整為70 mm6換熱器核算 （1）熱量核算 殼程對(duì)流傳熱系數(shù) 對(duì)圓缺形折流板，可采用凱恩公式 當(dāng)量直徑，由正三角形排列得 殼程流通截面積 殼程流體流速及其雷諾數(shù)分別為 普蘭特準(zhǔn)數(shù) 粘度校正 管程對(duì)流傳熱系

7、數(shù) 管程流通截面積管程流體流速 傳熱系數(shù)K傳熱面積S該換熱器的實(shí)際傳熱面積Sp該換熱器的面積裕度為 傳熱面積裕度合適，該換熱器能夠完成生產(chǎn)任務(wù)。 （2）換熱器內(nèi)流體的壓力降 管程流動(dòng)阻力 Pi=(P1+P2)FtNsNpNs=1, Np=2, Ft=1.4由Re6992，傳熱管相對(duì)粗糙度0.01/200.0005，查莫狄圖得i0.0 34W/m·， 流速ui0.255m/s，994 kg/m3，所以 管程壓力降在允許范圍之內(nèi)。殼程壓力降流體流經(jīng)管束的阻力 流體流過折流板缺口的阻力 殼程壓力降也在合理壓力降范圍內(nèi)。 四、設(shè)計(jì)結(jié)果一覽表換熱器形式：列管式換熱器換熱面積（m2）:29.45工藝參數(shù)名稱管程殼程物料名稱冷卻水甲醇操作壓力，Pa0.3Mpa常壓操作溫度，30/4064/50流量，kg/h1831320300流體密度，kg/m3994755.77流速，m/s0.2730.255傳熱量，kW總傳熱系數(shù)，W/m2·K490.8傳熱系數(shù)，W/（m2·）406.51373.2污垢系數(shù)，m2·K/W0.0.阻力降，Pa1570.867