化工原理课程设计作业--换热器设计

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1、化工原理课程设计作业———换热器设计年级:化学086专业:环境工程指导老师:李勇小组成员（学号）:林澍瀚（27）张妙龄（15）杨光权（45）二零一零年十二月二十五日18目录绪论第一节设计任务和操作条件第二节设计方案的确定第三节确定物性设计第四节估算传热面积第五节工艺结构尺寸的设计计算第六节换热器校核第七节换热器设计——小结绪论一、化工原理课程设计的目的和要求课程设计是《化工原理》课程的一个总结性教学环节，是培养学生综合运用本门课程及有关选修课程的基本知识去解决某一设计任务的一次训练。在整个教学计划中，它也起着培养学生独立工作能力的重要作用。课程设计不同于平时的作业，在设计中需

2、要学生自己做出决策，即自己确定方案，选择流程，查取资料，进行过程和设备计算，并要对自己的选择做出论证和核算，经过反复的分析比较，择优选定最理想的方案和合理的设计。所以，课程设计是培养学生独立工作能力的有益实践。通过课程设计,学生应该注重以下几个能力的训练和培养：1.查阅资料，选用公式和搜集数据(包括从已发表的文献中和从生产现场中搜集)的能力；2.18树立既考虑技术上的先进性与可行性，又考虑经济上的合理性，并注意到操作时的劳动条件和环境保护的正确设计思想，在这种设计思想的指导下去分析和解决实际问题的能力；3.迅速准确的进行工程计算的能力；4.用简洁的文字，清晰的图表来表达自己设

3、计思想的能力。二、化工原理课程设计的内容和步骤（一）课程设计的基本内容1.设计方案简介对给定或选定的工艺流程，主要的设备型式进行简要的论述；2.主要设备的工艺设计计算包括工艺参数的选定、物料衡算、热量衡算、设备的工艺尺寸计算及结构设计；3.典型辅助设备的选型和计算包括典型辅助设备的主要工艺尺寸计算和设备型号规格的选定；4.带控制点的工艺流程简图以单线图的形式绘制，标出主体设备和辅助设备的物料流向、物流量、能流量和主要化工参数测量点；5.主体设备工艺条件图图面上应包括设备的主要工艺尺寸，技术特性表和接管表；完整的课程设计由说明书和图纸两部分组成。说明书是设计的书面总结，也是后续

4、设计工作的主要依据，应包括以下主要内容：（1）封面（课程设计题目、班级、姓名、指导教师、时间）；（2）目录；（3）设计任务书；（4）设计方案简介；18（5）设计条件及主要物性参数表；（6）工艺设计计算；（7）辅助设备的计算及选型；（8）设计结果汇总表；（9）设计评述及设计者对本设计有关问题的讨论；（10）工艺流程图及设备工艺条件图；（11）参考资料。（二）课程设计的步骤1.动员和布置任务；2.阅读指导书和查阅资料3.设计计算,绘图和编写说明书；整个设计是由论述、计算和绘图三部分组成。论述应该条理清晰，观点明确；计算要求方法正确，误差小于设计要求，计算公式和所用数据必须注明出处

5、；图表应能简要表达计算的结果。第一节设计任务和操作条件将纯苯液体从80℃冷却到55℃，其流量为20000kg/h。冷却介质采用35℃的循环水。要求换热器的管程和壳程压降不大于10kpa，试设计能完成上述任务的列管式换热器。18第二节设计方案的确定1、选择换热器的类型进口温度出口温度热流体（纯苯）80℃55℃冷流体（水）35℃43℃注释：若用冷却水做冷却剂，设计时一般取冷却水进出口的温升为5—10℃，根据经验，选择冷却水温升为8℃，则冷却水出口温度为35℃+8℃=43℃。从两流体的温度来看，估计换热器的管壁温度和壳体壁温之差不会很大，因此初步选定固定管板式换热器。如图所示，这种

6、换热器两端的管板分别焊接在外壳上，具有结构简单，适应性强，造价低等优点，其缺点是关外清洗困难，管壳间存在温差应力，适用于管束和壳体间温差较小，壳程流体不易结垢的场合。2、确定流体通入的空间由于设计任务的热流体为本，冷流体为水，为使苯通过壳体壁面向空气散热，提高冷却效果，故使苯走壳程，另外水也较易结垢，为便于提高流速减少污垢生成，以及便于清洗污垢，使水走管程。第三节确定物性设计18苯的定性温度：T==67.5°C水的定性温度：t==39°C分别查得苯和水在定性温度下的物性数据如下表纯苯水ρ/kg/m3828.6992.6λW/(m.℃)0.1290.632μ/Pa.s0.352

7、x10-30.67x10-3Cp/kJ/（kg.℃）1.8414.174第四节估算传热面积1、传热平均温度差（先按逆流计算）Δtm=℃2、计算热负荷（忽略热损失）Q=qm1cp1(T1-T2)=1.841103(80-55)=2.561053、冷却水的用量（忽略热损失）qm2==4、初算传热面积参照传热系数K的大致范围，取K=450W/（m2.℃）则估算传热面积为：A估===20.61m218由于考虑安全系数和数值的近似性，常取实际传热面积是计算值的1.15—1.25倍。本试验取实际面积为估算面积的1.