化工原理课程设计李俊燕-甲苯冷却器的设计(换热器的设计)

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1、*化工原课程设计*换热器工艺初步设计学生姓名：李俊燕学号：09040072专业：环境工程班级：09402成绩：指导教师：柯斌清老师设计时间：2011年10月25日至2011年12月13日环境与生命科学系17化工原理课程设计任务书D16班级90402设计人李俊燕日期2011-11-28一、设计题目某人用循环冷却水甲苯从80℃冷却到60℃，甲苯年处理能力为30500t/a，压力为6.5Mpa，循环冷却水的入口温度问诶25℃，出口温度为35℃，要求冷凝器允许压降不大于500000Pa；试设计一台管壳式卧式换热器完成该生产任务。每年

2、按330天计算，每天按24h连续运行。流体定性温度/℃密度/（kg/m3）粘度/mPa·s比热容/热导率甲苯708660.4551.91kJ(kg·K)0.1273W/(m·K)循环冷却水30994.30.7424.174kJ(kg·℃)0.624W/(m·℃)二、设计要求1、标题页2、目录3、确定设计方案4、传热面积计算5、工艺结构尺寸计算6、换热器校核7、换热器主要结构参数和设计结果一览表8、换热器工艺条件图9、自设计使用该换热器的工艺流程图10、对本设计的评价11、参考文献17目录一、工艺流程草图及说明5二、确定设计方

3、案52.1选择换热器的类型52.2流程安排5三、确定物性数据63.1定性温度6四、估算传热面积64.1热流量64.2平均传热温差74.3传热面积74.4冷却水量7五、工艺结构尺寸75.1管径和管内流速75.2管程数和传热管数75.3传热管排列和分程方法85.4壳体内径85.5折流板85.6其他附件85.7接管9六.换热器核算96.1热流量核算96.1.1管内表面传热系数106.1.2污垢热阻和管壁热阻106.1.3计算传热系数KC116.1.4该换热器的面积裕度116.2换热器内流体的流动阻力116.2.1管程流体阻力116

4、.2.2壳程阻力1217七、设计结果设计一览表127.1换热器主要结构尺寸和计算结果见下表127.2管道设计与离心泵设计规格14八、设计评述15九、主要符号说明1517摘要热量传递是指由于温度差引起的能量转移，简称传热。由热力学第二定律可知，在自然界中凡是有温差存在时，热就必然从高温处传递到低温处，因此传热是自然界和工程技术领域中极普遍的一种传递现象。化学工业与传热的关系密切。这是因为化工生产中的很多过程和单元操作，多需要进行加热和冷却，例如：化学反应通常要在一定的温度进行，为了达到并保持一定温度，就需要向反应器输入或输出热

5、量；又如在蒸发、蒸馏、干燥等单元操作中，都要向这些设备输入或输出热量。此外，化工设备的保温，生产过程中热能的合理利用以及废热的回收利用等都涉及到传热的问题，由此可见；传热过程普遍的存在于化工生产中，且具有极其重要的作用。总之，无论是在能源，宇航，化工，动力，冶金，机械，建筑等工业部门，还是在农业，环境等部门中都涉及到许多有关传热的问题。应予指出，热力学和传热学既有区别又有联系。热力学不研究引起传热的机理和传热的快慢，它仅研究物质的平衡状态，确定系统由一个平衡状态变成另一个平衡状态所需的总能量；而传热学研究能量的传递速率，因此

6、可以认为传热学士热力学的扩展。171、工艺流程草图及说明工艺流程草图主要说明：由于循环冷却水较易结垢，为便于水垢清洗，应使循环水走管程，甲苯走壳程。如图，甲苯经泵抽上来，经加热器加热后，再经管道从接管C进入换热器壳程；冷却水则由泵抽上来经管道从接管A进入换热器管程。两物质在换热器中进行换热，甲苯从80℃被冷却至60℃之后，由接管D流出；循环冷却水则从25℃变为35℃，由接管B流出。2、确定设计方案2.1选择换热器的类型两流体温度变化情况：甲苯进口温度为80℃，出口温度60℃，冷流体进口温度25℃，出口温度35℃；冬季操作时，

7、其进口温度会降低，考虑到这一因素，估计该换热器的管壁温和壳体壁温之差较大，因此初步确定选用浮头式换热器。2.2流程安排由于循环冷却水较易结垢，为便于水垢清洗，应使循环水走管程，甲苯17走壳程。选用ф25×2.5的碳钢管（换热管标准：GB8163）。3、确定物性数据3.1定性温度可取流体进口温度的平均值。管程流体的定性温度为：（℃）甲苯的定性温度为：(℃)根据定性温度，分别查取壳程和管程流体的有关物性数据。甲苯在82.5℃下的有关物性数据循环冷却水在12.5℃下的物性数据密度ρo=866kg/m3密度ρi=994.3kg/m3

8、定压比热容cpo=1.91kJ/(kg·K)定压比热容cpi=4.174kJ/(kg·K)导热系数λo=0.123W/(m·K)导热系数λi=0.58W/(m·K)粘度μo=0.000305Pa·s粘度μi=0.000123Pa·s4、估算传热面积4.1热流量Qo=m0cp0Δt0=385