化工原理课程设计 (1)

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1、化工原理课程设计列管式换热器院系：生化工程系专业：环境监测与治理姓名：陈洛阳学号：100501201班级：环监（2）课程设计任务书设计题目：列管式换热器的设计设计条件：⒈气体处理量：10000kg/h⒉气体进口温度：110℃；气体出口温度：60℃⒊循环水进口温度：25℃；出口温度：48℃⒋压力：气体压力3MPa；循环水压力0.4MPa⒌混合气体85℃下物性参数：密度9kg/m3；定压比热容3.297kJ/(kg·℃)；导热系数0.0279W/MPa)；粘度1.5×10-5Pa·s设计任务：1.接受设计任务，熟悉与设计任务有关的图书、资料、手册。2.工艺设计(1)选择工艺流程包括确

2、定换热器类型；换热器流体流动空间的安排等。(2)传热过程工艺计算包括物料衡算确定各物料流率；热量衡算，确定换热器热负荷以及冷却水消耗量。3.换热器结构设计包括换热器壳体直径、长度、厚度；管板尺寸、厚度和结构；封头尺寸和法兰以及它们之间的连接和材料的选用等。4.选定主要附属件5.绘制列管式换热器设备总装配图参考设计指导书的设备装配参考图，根据具体设计完成的换热器，在3#纸上绘制换热器总装配图。6.编写设计说明书设计说明书应根据设计指导思想阐明设计观点和特点；列出本设计主要技术数据。应按设计过程列出计算公式和计算结果，对所选用的物性数据和使用的经验公式、图表应注明来历，有条件的还应注

3、明其误差范围。设计时间2012年6月10日至2012年6月15日指导老师：周世美目录1.前言（概述）1.1设计依据1.2设计任务及要求（简述）1.3工艺流程简图及方案论证2.换热器的工艺设计计算2.1传热面积的初定2.2主要工艺尺寸的确定2.3确定准确的管子数2.4流体流动阻力的计算2.5总传热系数的校核2.6传热面积的校核3.换热器结构设计3.1壳体壁厚的计算3.2管板结构和尺寸的确定3.3管板与壳体、封头的连接3.4温差应力补偿4.设计结果汇总（列表）5.设计评述（结束语）6.参考资料1．前言1.1设计依据选用固定管板式换热器，水走管程，空气走壳程，管内流速为0.5m/s,,

4、空气是加热剂，水是冷却剂，循环水的进口温度为25℃；出口温度为45℃，材质选择的为碳钢。换热器分为几大类：夹套式换热器，沉浸式蛇管换热器，喷淋式换热器，套管式换热器，螺旋板式换热器，板翅式换热器，热管式换热器，列管式换热器等。不同的换热器适用于不同的场合。而列管式换热器在生产中被广泛利用。它的结构简单、坚固、制造较容易、处理能力大、适应性大、操作弹性较大。尤其在高压、高温和大型装置中使用更为普遍。所以首选列管式换热器作为设计基础。1.2设计任务及要求设计任务：①换热器的工艺设计②换热器的结构设计③设计结果汇总④设计评述（结束语）⑤参考资料设计参数：气体处理量：15000kg/h；

5、气体进口温度：110气体出口温度：60℃循环水进口温度：28℃；出口温度：45℃压力：气体压力3MPa；循环水压力0.4MPa要求：①设计说明书体现设计思路和具体的设计方法②换热器装配图（3#）一份2.换热器的工艺计算物性参数:壳体混合气体的定性温度：T=(110+60)/2=85℃管程水的定性温度：t=(45+28)/2=36.5℃根据定性温度查取管程流体的物性参数，并结合已知壳程流体的物性参数如下：混合气体85℃下的物性参数：密度9kg/m3；定压比热容3.297kJ/(kg·℃)；导热系数0.0279W/(m·℃)；粘度1.5×10-5Pa·s水35℃下的物性参数：密度99

6、4kg/m3；定压比热容4.08kJ/(kg·℃)；导热系数0.626W/(m·℃)；粘度7.25×10-4Pa·s2.1传热面积的初定（1）计算热负荷无相变Q放=ｑm1Cp1(T1-T2)=(10000÷3600)×3.297×103×（110-60）=411250W又因为Q=(1.05~1.10)Q放取Q=1.05Q放所以Q=1.05×411250W=431812.5W（2）冷却水的用量qm2=Q／CP2(t1-t2)=431812.5÷［4.08×(40-25)］=6.09kg／s（3）计算两流体的平均温度△t逆=（△t1-△t2）÷In(△t1÷△t2)＝［(110-40

7、)-(60-25)］÷In［(110-40)÷(60-25)］＝47.8℃而P=(t2-t1)÷(T1-t1)=(40-25)÷(110-25)=0.21R=(T1–T2)÷(t2-t1)=2.9查表得ψσ0.84所以△tm=φ△t△t逆=0.84×47.8=40.2℃根据两流体的情况假设K估=200／（m2·k）故A0=Q／(K估△tm)=411250／(200×40.2)=51.4m22.2主要工艺尺寸的确定由于Tm-tw=85—36.5=48.5℃＜55℃所以以选用固定管板