化工原理列管式換熱器的設(shè)計

化工原理課程設(shè)計任務(wù)書設(shè)計題目：列管換熱器的設(shè)計原始數(shù)據(jù)：1、處理量：22XI。4t/a煤油出口溫度（汽）：44oC冷卻循環(huán)水初始溫度（冤）：340c冷卻循環(huán)水出口溫度（℃）：440c工藝特點：逆流操作；煤油初始溫度（冤）：允許壓降（kg/cm2絕壓） 不大于105Pa每天按330天計，每天24小時連續(xù)運行設(shè)計內(nèi)容：換熱器的工藝計算和結(jié)構(gòu)設(shè)計泵的設(shè)計或選型設(shè)計要求：畫一張詳細(xì)（最好帶控制點的）工藝流程圖畫一張換熱器結(jié)構(gòu)圖（1號圖紙）編寫一份規(guī)范的設(shè)計說明書目錄TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"第一章設(shè)計方案簡介 3\o"CurrentDocument"第二章主要設(shè)備的工藝設(shè)計計算 4第一節(jié)試算并初選換熱器的規(guī)格 4\o"CurrentDocument"（1）確定流體通入的空間 4\o"CurrentDocument"（2）確定流體的定性溫度、物性數(shù)據(jù)，并選擇列管換熱器的形式 4\o"CurrentDocument"（3）計算熱負(fù)荷Q和冷卻水流量叱 5\o"CurrentDocument"（4）計算平均溫差，并確定殼程數(shù)。 5（5）初選換熱器的規(guī)格 5第二節(jié)核算總傳熱系數(shù)K0 6（1）計算管程對流系數(shù)ai 6\o"CurrentDocument"（2）計算殼程對流傳熱系數(shù)0o 6（3）確定污垢熱阻 6（4）總傳熱系數(shù) 6第三節(jié)計算壓強降 6（1）計算管程壓強降 6\o"CurrentDocument"第三章、典型輔助設(shè)備的選型 7\o"CurrentDocument"第四章、設(shè)計一覽表 7\o"CurrentDocument"第五章、工藝流程簡圖 8\o"CurrentDocument"第七章、參考文獻(xiàn) 8\o"CurrentDocument"第八章、結(jié)束語 9\o"CurrentDocument"第九章、主要符號說明 9第一章設(shè)計方案簡介第一節(jié)化工原理課程設(shè)計的目的和要求化工原理課程設(shè)計是化工原理課程教學(xué)中綜合性和實踐性較強的環(huán)節(jié)，是理論聯(lián)系實際的橋梁，是使學(xué)生體察工程實際問題復(fù)雜性的初步嘗試。通過化工原理課程設(shè)計，要求學(xué)生能綜合運用本課程和前修課程的基本知識，進(jìn)行融會貫通的獨立思考，在規(guī)定的時間內(nèi)完成指定的化工設(shè)計任務(wù)，從而得到化工設(shè)計的初步訓(xùn)練。通過課程設(shè)計，應(yīng)著重訓(xùn)練學(xué)生如下幾方面的能力：.熟悉查閱文獻(xiàn)資料，搜集有關(guān)數(shù)據(jù)、正確運用公式。當(dāng)缺乏必要的數(shù)據(jù)時，尚需自己通過實驗測定或到現(xiàn)場進(jìn)行實際查定。.在兼顧技術(shù)上先進(jìn)性、可行性、經(jīng)濟(jì)上合理性的前提下，綜合分析設(shè)計任務(wù)的要求，確定化工工藝流程，進(jìn)行設(shè)備選型，并提出保證過程正常、安全運行所需要的檢測和計量參數(shù)，同時還要考慮改善勞動條件和環(huán)境保護(hù)的有效措施。.準(zhǔn)確而迅速地進(jìn)行過程計算及主要設(shè)備的工藝設(shè)計計算。.用精練的語言、簡潔的文字、清晰的圖表來表達(dá)自己的設(shè)計思想和計算結(jié)果。第二節(jié)該設(shè)備作用換熱器是化學(xué)工業(yè)，石油工業(yè)及其它行業(yè)中廣泛使用的熱量交換設(shè)備。而運用得最為廣泛的是列管式換熱器。列管式換熱器的結(jié)構(gòu)簡單、牢固，操作彈性大，應(yīng)用材料廣。雖然在傳熱效率、緊湊性和金屬耗量等方面不及某些新型換熱設(shè)備，但其應(yīng)用歷史悠久，設(shè)計資料完善，并已有系列化標(biāo)準(zhǔn)，加之其獨特的優(yōu)點，在近代層出不窮的新型換熱器設(shè)備中，仍不失其重要地位，特別是在高溫、高壓和大型換熱設(shè)備中仍占絕對優(yōu)勢。列管式換熱器的設(shè)計和分析包括熱力分析，流動分析，結(jié)構(gòu)分析以及強度設(shè)計。其中熱力分析最為重要。第二章主要設(shè)備的工藝設(shè)計計算第一節(jié) 試算并初選換熱器的規(guī)格(1)確定流體通入的空間兩流體均不發(fā)生相變的傳熱過程，因水的對流傳熱系數(shù)一般較大，且易結(jié)垢，故選擇冷卻水走換熱器的管程，煤油走殼程。(2)確定流體的定性溫度、物性數(shù)據(jù)，并選擇列管換熱器的形式冷卻介質(zhì)為水，取入口溫度為34℃，出口溫度為44℃。煤油的定性溫度 T=1x(144+44)=94℃m2水的定性溫度t=1x(34+44)=39℃m2兩流體溫差 Tm-tm=55℃由于兩流體溫差大于50℃，故選用帶有補償圈的固定管板式換熱器。煤油94°C下的有關(guān)物性數(shù)據(jù)如下：密度 po=825kg/m3定壓比熱容 C=2.22kJ/(kg?k)o導(dǎo)熱系數(shù) 入o=0.140W/(m-k)粘度 四二7.150X10-4N?s/m2o水35°C的有關(guān)物性數(shù)據(jù)如下：密度 pi=992.55kg/m3定壓比熱容 Ci=4.174kJ/(kg?k)導(dǎo)熱系數(shù) 入i=0.632W/(m-k)粘度 t=6.685X10-4N?s/m2公稱直徑S110m2管程數(shù)NP官致n232管長公稱直徑S110m2管程數(shù)NP官致n232管長L管子直徑。25mmx2.mm管子排列方式正三角形換熱器的實際傳熱面積S=107.45m2該換熱器要求的總傳熱系數(shù)為:K=462.6嗎(3)計算熱負(fù)荷Q和冷卻水流量匕Q=1.71x106W若忽略換熱器的熱損失，水的流量可由熱量衡算求得，即W,=40.97(4)計算平均溫差，并確定殼程數(shù)。At=34.4oC又因少加=0.85>0.8，故可選用單殼程的列管式換熱器。(5)初選換熱器的規(guī)格 根據(jù)管內(nèi)為水，管外為煤油，初選換熱器規(guī)格尺寸如下:殼徑D600殼徑D第二節(jié) 核算總傳熱系數(shù)K0(1)計算管程對流系數(shù)aia.二5495W(2)計算殼程對流傳熱系數(shù)aoao=892-55W、2.oC)(3)確定污垢熱阻R=2.0x10-4m2.oCWR=1.72x10-4m2.oCW(4)總傳熱系數(shù)Ko￡=y嗎m2.oc)安全系數(shù)：22.14%則該換熱器傳熱面積的裕度符合要求。第三節(jié)計算壓強降(1)計算管程壓強降ZAp=(Api+Ap2)F.N.N=2.29x104Pa(2)計算殼程的壓強降ZAp=(Ap'+Ap')F.N=1.467x104Pa0 1 2 5s從上面計算可知，該換熱器管程與殼程的壓強降均滿足題設(shè)要求，故所選換熱器合適。

第三章、典型輔助設(shè)備的選型由于水的流量為148.68m3h，煤油的流量為33.66嗎7，所以根據(jù)泵規(guī)格，選擇IS100-80—125和80Y—60B的泵。型號轉(zhuǎn)速nr/min流量m3/h揚程Hm功率/kW效率%軸功率電機功率IS125—100—20029002005033.6458180Y—60B295039.5386.5864第四章、設(shè)計一覽表殼徑D(m)600公稱面積S(m2)110管程數(shù)NP2管數(shù)n232管長L(m)6管子直徑。25mm義2.5mm管子排列方式正三角形管程殼程對流傳熱系數(shù)a(W/(m2?℃))5495893總傳熱系數(shù)K (W/(m2?℃))0565.01安全系數(shù)22.14壓強降ZAp(Pa)2290014670第五章、工藝流程簡圖第六章、主體設(shè)備工藝條件圖（附圖）第七章、參考文獻(xiàn)20091、夏清，陳常貴，姚玉英等，化工原理（上冊）.天津：天津大學(xué)出版社，20052、柴誠敬，王軍，張纓，化工原理課程設(shè)計，天津：天津科學(xué)技術(shù)出版社，20063、任曉光，宋永吉，李翠清等，化工原理課程設(shè)計指導(dǎo)，北京：化學(xué)工業(yè)出版社,4、陳聲宗等，化工設(shè)計（第二版），北京：化學(xué)工業(yè)出版社，200820095、熊潔羽，化工制圖，北京：化學(xué)工業(yè)出版社，20076、史賢林，田恒水，張平，上海：華東理工大學(xué)出版社，20057、厲玉鳴等，化工儀表及自動化（第四版），北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2006第八章、結(jié)束語在整個設(shè)計過程中，有很多人給了我很多指導(dǎo)和幫助。首先要感謝我們的指導(dǎo)老師，她嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致、一絲不茍的治學(xué)態(tài)度一直是我學(xué)習(xí)中的榜樣，更是我這次設(shè)計中所追求的態(tài)度，此外她循循善誘的指導(dǎo)和不拘一節(jié)的思路給予了我無盡的啟迪。其次要感謝我身邊的同學(xué)、朋友，感謝他們?yōu)槲姨岢龅膶氋F的建議和意見，有了他們的支持、鼓勵和幫助，我才能更好更快的完成此次課程設(shè)計。通過此次設(shè)計過程我們鞏固了所學(xué)內(nèi)容，理解更加深刻。第九章、主要符號說明英文字母t-管心距，m；A—流通面積，m2；丁一熱流體溫度，℃；c定壓比熱容，kJ/(kg?℃)；pu-流速，m/s；d一管徑，m；W-質(zhì)量流量，kg/s；D一換熱器殼徑，m；希臘字母f一摩擦因數(shù)；a一對流傳熱系數(shù)，W/(m2?℃)；f—溫度校正系數(shù)；A一有限差值；N一程數(shù)；九一導(dǎo)熱系數(shù)，W/(m?℃)；F一系數(shù)；九一摩擦系數(shù)；h一擋板間