化工原理课程设计—列管式换热器.(论文资料)

《化工原理课程设计—列管式换热器.(论文资料)》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、化工原理课程设计1设计任务书1.1设计题目：设计一正丁醇冷却器1.2设计条件⑴、处理能力：12721kg/h⑵、设备类型：列管式换热器（非定型式）⑶、操作条件：流体名称入口温度℃出口温度℃物料纯正丁醇9050冷却介质自来水2030允许压力降：0.1MPa热损失：按传热量的10%计算1.3设计内容⑴、前言⑵、确定设计方案（设备选型、换热器材质）⑶、确定物性数据（冷却循环水的出口温度、纯正丁醇和水在物性温度下的物理性质）⑷、工艺设计初占换热面积、确定换热器基本尺寸（包括管径、管长、程数、每程管数、管子数排列、壁厚、换热器直

2、径、流体进出管管径等计算）⑸、换热器计算①核算总传热系数（传热面积）②换热器内流体的流动阻力校核（计算压降）⑹、机械结构的选用①管板选用、管子在管板上的固定、管板与壳体连接结构②封头类型选用③温差补偿装置的选用④管法兰选用⑤管、壳程接管12化工原理课程设计⑺、换热器主要结构尺寸和计算结果表⑻、结束语（包括对设计的自我评述及有关问题的分析讨论）⑼、换热器结构和尺寸（4#图纸）⑽、参考资料目录开始时期2013年6月19日结束时期2013年6月22日学生：牛俊健班级：1020473学号：06指导老师：冯伟2流程图和工艺流程图

3、冷却水出口管（温度：30℃）纯正丁醇入口管（温度：90℃）冷却水入口管（温度：20℃）纯正丁醇出口管（温度：50℃）3设计计算3.1确定设计方案3.1.1确定设备类型12化工原理课程设计两流体的温度变化：①热流体的入口温度T1=90℃，出口温度T2=50℃；力体定性温度T=(90+50)/2=70℃。②冷流体的入口温度t1=20℃，出口温度t2=30℃；冷流体定性温度t=(20+30)/2=25℃。冷热流体的最大温差ΔTmax=70-25=45℃，因此，选用列管式换热器。3.1.2确定壳程流体与管程流体流体经过管程和壳

4、程的选择原则：①不清洁或易结垢的流体，应走容易清洗的管道，可走管程。②腐蚀性流体应走管程。③压力高的流体应走管程。④有毒流体应走管程。⑤被冷却的流体应走管程。⑥饱和蒸汽应走壳程。⑦黏度大的流体或流量小的流体应走壳程。两种流体的物理性质如下表：物性流体定性温度T℃密度ρ㎏m3比热容cpkJ㎏·℃黏度μPa·s导热系数λWm·℃纯正丁醇70776.42.649983.5×10-60.146水25995.74.178880.7×10-60.618综上所述，纯正丁醇走壳程，水走管程；且采用逆流。3.2初算换热面积3.2.1热流

5、量（10%的热损失）若换热器无相变化，且流体的比热容可取平均温度下的比热容，则Q=qm,hcp,hT1-T2×0.9=qm,ccp,ct2-t1式中Q——换热器的热负荷，W;qm,c、qm,h——分别为冷、热流体的质量流量，㎏/s；cp,c、cp,h——分别为冷、热流体的平均比热容，kJ/（㎏·℃）；t1、t2——冷流体的进、出口温度，℃12化工原理课程设计T1、T2——热流体的进、出口温度，℃有效传热量Q=qm,hcp,hT1-T290%=12721×2.649×90-5090%=337.5kw3.2.2冷却水用量q

6、m,c=Qcp,ct2-t1=337.5×1034.178×103×30-20=29088（kgh)3.2.3平均传热温差①平均温差先算出逆流的对数平均温差，再乘以考虑流动方向的校正因子φΔt，即Δtm=φΔtΔtm逆Δtm逆=Δt2-Δt1lnΔt2Δt1式中Δtm逆——按逆流计算的对数平均温度差，℃；φΔt——温度差校正系数，量纲为1其中，Δt2=T1-t2，=T2-t1。Δtm逆=Δt2-Δt1lnΔt2Δt1=90-40-50-20ln90-4050-20=43.28℃φΔt值可根据P=冷流体的温升两流体的最初

7、温度差=t2-t1T1-t1=40-2090-20=0.142R=热流体的温升冷流体的温升=T1-T2t2-t1=90-5030-20=4经温度差校正系数图可得φΔt=0.96，所以，Δtm=0.96×43.28=41.55℃②初算传热面积设传热系数K=450W/(m2·℃),则传热面积A=QKΔtm=337.5×103450×43.28=17.33(m2)3.3工艺结构尺寸3.3.1管径与管内流速选用∅25mm×2.0mm较高级冷拔传热管（碳钢），取管内流速u1=0.5m/s。12化工原理课程设计3.3.2管程数和传

8、热管数qm管=π4di2u1ρ1n式中qm管——管内的流量，㎏/s；di——管子内径，m；ρ1——水的密度，㎏m3Ns=qmcπ4di2u1ρc=8.08995.7π4×0.0004×0.5≈52又因为有A=nπdil式中L——在设定的条件下所需的管长，m。所以L=ANsπdi=17.3352×π×0.025=5（m）采用3m长的