化工过程设备设计一1

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1、管壳式换热器的设计2021/9/17一、化工原理课程设计目的要求课程设计是化工原理课程教学中综合性和实践性较强的教学环节，是理论联系实际的桥梁，是使学生体察工程实际问题复杂性的初次尝试。通过化工原理课程设计，要求学生能综合运用本课程和前修课程的基本知识，进行融会贯通的独立思考，在规定的时间内完成指定的化工设计任务，从而得到化工工程设计的初步训练。通过课程设计，要求学生了解工程设计的基本内容，掌握化工设计的主要程序和方法，培养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、高度负责的工作作风。通过

2、课程设计，应该训练学生提高如下几个方面的能力：(1)熟悉查阅文献资料、搜集有关数据、正确选用公式。(2)在兼顾技术上先进性、可行性，经济上合理性的前提下，综合分析设计任务要求，确定化工工艺流程，进行设备选型，并提出保证过程正常安全运行所需要的检测和计量参数，同时还要考虑改善劳动条件和环境保护的有效措施。(3)准确而迅速第进行过程计算及主要设备的工艺设计计算。(4)用精炼的语言、简洁的文字、清晰的图表来表达自己的设计思想和计算结果。2021/9/17二、化工原理课程设计内容(1)设计方案简介对给定或选定的工艺流程、主要设备的型式进行简要的论述。(2)主要设备

3、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)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。完整的化工原理课程设计报告由说明书和图纸两部分组成。说明书应包括所有论述、原始数据、计算、表格等，编排顺序如下：(1)标题页；(2)设计任务书；(3)目录；(4)设计方案简介；(5)工艺流程草图及说明；(6)

4、工艺计算及主体设备设计；(7)辅助设备的计算及选型；(8)设计结果概要或设计一览表；(9)对本设计的评述；(10)附图(工艺流程简图、主体设备工艺条件图)；(11)参考文献。2021/9/17三、管壳式换热器设计热力设计：根据使用单位提出的基本要求，合理地选择运行参数，并根据传热学的知识进行传热计算。流动设计：主要是计算压降，其目的就是为换热器的辅助设备做准备。结构设计：根据传热面积的大小计算其主要零部件的尺寸。强度设计：在某些情况下还需对换热器的主要零部件，特别是受压部件做应力计算，并校核其强度。管壳式换热器的工艺设计主要包括以下内容：⑴根据换热器的任务

5、和有关要求确定设计方案；⑵初步确定换热器的结构和尺寸；⑶核算换热器的传热面积和流体阻力；⑷确定换热器的工艺结构；2021/9/17一、概述1、换热器的类型2、管壳式换热器类型二、确定设计方案1、确定流体在换热器两端的温度，选择换热器的类型2、根据流体物性及工艺要求，流动空间及流速的确定三、管壳式换热器的设计计算1、计算流体的定性温度，确定流体的物性数据。2、根据传热任务计算热负荷。3、计算平均温差，并根据温度差校正系数不应小于0.8的原则，决定壳程数。4、依据总传热系数的经验值范围，或按生产实际情况，选定总传热系数K选值。5、由总传热速率方程Q=KS△tm

6、初步算出传热面积S，并确定换热器的基本尺寸(如d、L、n及管子在管板上得排列等)，或按系列标准选择设备规格。2021/9/176、核算总传热系数计算管程、壳程对流传热系数αi和αo，确定污垢热阻RSi和RSo，再计算总传热系数K计。比较K选和K计，若，则初选的设备合格。否则需另设K选值，重复以上计算步骤。7、计算管、壳程压强降计算初选设备的管、壳程流体的压强降，如果超过工艺允许的范围，要调整流速，再确定管程数或折流板间距，或选择另一规格的换热器，重新计算压强降直至满足要求为止。四、管壳式换热器设计主要结构尺寸和计算结果一览表五、设备简图六、对本设计的评述或

7、有关问题的分析讨论2021/9/17设计计算一般步骤：1、非系列标准换热器的一般设计步骤⑴了解换热流体的物理化学性质和腐蚀性能。⑵由热平衡计算传热量的大小，并确定第二种换热流体的用量。⑶决定流体通入的空间。⑷计算流体的定性温度，以确定流体的物性数据。⑸初算有效平均温差。一般先按逆流计算，然后再校核。⑹选取管径和管内流速。⑺计算传热系数K值，包括管程对流传热系数和壳程对流传热系数的计算。由于壳程对流传热系数与壳径、管束等结构有关，因此一般先假定一个壳程对流传热系数，以计算K值，然后再作校核。⑻初估传热面积。考虑安全系数和初估性质，因而常取实际传热面积是计算值

8、的1.15-1.25倍。⑼选择管长L。⑽计算管数N。⑾校核管内流速