冷凝器结构的设计化工原理的课程设计

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1、目录课程设计任务3第一章前言4第二章概述52.1冷凝的目的52.2冷凝器的类型52.2.1立式壳管式冷凝器52.2.2卧式壳管式冷凝器52.3设计方案的确定6第三章设计计算83.1初选结构83.1.1物性参数83.1.2设Ko初选设备93.2传热计算103.2.1管程换热系数α2103.2.2壳程传热热系数α1113.2.3污垢热阻与传导热阻113.2.4校核传热113.3压降计算123.3.1管程压降计算123.3.2壳程压降计算12第四章结构设计134.1冷凝器的安装与组合134.2管子设计134.3管间距（S）的设计144.3.1管子在管板上的固定144.3.2管间距144.4管

2、板设计144.5壳体的厚度计算15184.6封头设计154.7管程进出口管设计154.7.1进出口管径设计154.7.2位置设计154.8壳程进出口管设计154.8.1出口管径（冷凝液）154.8.2蒸汽入口管径的设计154.8.3位置设计164.9法兰164.10支座164.11其它16第五章设计小结17致谢18参考文献1818课程设计任务：设计题目：乙醇=水精馏塔塔顶产品全凝器设计条件：处理量：6万吨／年产品浓度：含乙醇95％操作压力：常压冷却介质：水压力：P=303.9kPa水进口温度：30oC水出口温度：40oC18第一章前言课程设计是化工原理课程教学中综合性和实际性较强的教学

3、环节。它要求学生利用课程理论知识，进行融会贯通的独立思考，在规定时间内完成指定的化工设计任务，是使学生体察工程实际问题复杂性的初次尝试，培养了学生分析和解决工程实际问题的能力。同时，通过课程设计，还可以使学生树立正确的设计思想，培养实事求是，严肃认真，高度负责的工作态度。本次课程设计为乙醇-水蒸馏塔塔顶产品冷凝器设计，要求设计一台冷凝器，将精馏塔顶乙醇—水气相产品全部冷凝。设计任务包括：一设计计算初选冷凝器结构二传热计算［一］压降计算［二］冷凝器计算三结构设计我们选用的冷凝器为卧式冷凝器，传热系数较高，不易积气，检修和安装方便，为减薄液膜厚度，安装时应有1/100左右坡度。设计选用的列

4、管换热器类型为固定管板式。列管换热器是较典型的换热设备，在工业中应用已有悠久历史，具有易制造、成本低、处理能力大、换热表面情况较方便、可供选用的结构材料广阔、适应性强、可用于调温调压场合等优点。在工艺计算过程中，由于选取K0不当或其他条件选取不当，造成在校核时K0不符合要求。在重新选取K0的同时，改变了其他的条件，如：n，L等，经过二次校核达到了预期的目的。最后在结构设计中考虑到合理经济，进行了零部件的设计与选用，使换热器完全发挥其作用。由于缺乏实际操作经验，我们的设计的产品可能存在某些方面的不足，希望指导老师给予建议和批评。同时感谢指导老师和参考文献作者对我们本次设计任务的支持和帮助

5、。18第二章概述2.1冷凝的目的在化学工业中，经常需将气体混合物中的各个组分加以分离，其目的是：（1）回收或捕获气体混合物中的有用物质，以制取产品；（2）除去工艺气体中的有害成分，使气体净化，以便进一步加工处理，或除去工业放空尾气的有害物质，以免污染大气。气体和混合物的分离，往往是根据混合物各组分间某种物理性质和化学性质的差异来进行的。根据不同性质上的差异，可以开发出不同的分离方法，冷凝操作仅为其中之一，它是根据混合物各组分沸点不同而达到分离的目的的。2.2冷凝器的类型冷凝器按其冷却介质不同，可分为水冷式、空气冷却式、蒸发式三大类。这里只介绍水冷式冷凝器。冷式冷凝器是以水作为冷却介质，

6、靠水的温升带走冷凝热量。冷却水一般循环使用，但系统中需设有冷却塔或凉水池。水冷式冷凝器按其结构形式又可分为壳管式冷凝器和套管式冷凝器两种，常见的是壳管式冷凝器。2.2.1立式壳管式冷凝器　　立式冷凝器的主要特点是：（1）由于冷却流量大流速高，故传热系数较高，一般K=600～700(kcal/m2hk)。　　（2）垂直安装占地面积小，且可以安装在室外。　　（3）冷却水直通流动且流速大，故对水质要求不高，一般水源都可以作为冷却水。　　（4）管内水垢易清除，且不必停止制冷系统工作。（5）但因立式冷凝器中的冷却水温升一般只有2～4℃，对数平均温差一般在5～6℃左右，故耗水量较大。且由于设备置于

7、空气中，管子易被腐蚀，泄漏时比易被发现。2.2.2卧式壳管式冷凝器它与立式冷凝器有相类似的壳体结构，主要区别在于壳体的水平安放和水的多路流动。卧式冷凝器不仅广泛地用于氨制冷系统，也可以用于氟利昂制冷系统，但其结构略有不同。卧式冷凝器传热系数较高，不易积气，检修和安装方便，但占地面积大，为减薄液膜厚度，安装时应有1/100左右坡度，或将管束斜转一个角度。18本次乙醇——水蒸馏塔塔顶产品冷凝器的设计中，采用的就是卧式壳管式冷凝器。2.3设计方案的确