化工原理预热器课程设计

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1、目录目录1.1设计原始数据11.2设计任务11.3选择换热器的目的和型号11.3.1选择换热器的目的11.3.2换热器的型号选择11.4工艺条件的选择21.4.1流体流入空间的选择21.4.2流体流向的选择22.1确定物性数据32.1.1涉及到的物质的物性常数32.1.2饱和水蒸汽的物理常数32.2流速的确定33.1估算传热面积53.1.1换热器的热负荷Q53.1.2饱和水蒸汽用量53.1.3平均温度差（按折流计算）53.1.4传热面积63.2工艺结构尺寸63.2.1管径和管内流速63.2.2传热管、程数63.2.3传热管排列和分程方法63.2.4壳程内径73.2.5折流挡板73.2

2、.6接管73.2.7导流管与防冲挡板73.2.8材料选用73.2.9法兰设计83.2.10筒体法兰83.2.11接管法兰84.1热流量核算94.1.1壳程对流传热系数94.1.2管程对流传热系数94.1.3确定污垢热阻104.2校核壁温104.2.1核算压强降104.3强度设计114.3.1壳程筒体计算与校核114.3.2管箱筒体设计及校核124.3.3管箱封头设计及校核124.3.4封头高度计算124.3.5换热管与管板连接处的结构设计134.3.6壳体与管板连接结构设计134.3.7管板厚度计算13设计结果一览表15参考文献15第一章设计任务要求1.1设计原始数据(1)乙醇—水处

3、理量流量：833kg/h（年处理乙醇—水混合液6000t，开工率300天/a，24h/d）；进口温度：30℃,进料热状况参数q=1.0；出口温度：83.26℃（泡点温度）。(2)饱和水蒸汽：压强：2.5kgf/cm2（表压）=0.25MPa(绝压），（1kgf/cm2=98.066kPa)；进口温度：127.2℃出口温度：127.2℃。(3)设备：允许压强降：不大于Pa；设备最大承受压力：P=2.5Mpa。1.2设计任务(1)根据所需设计的换热器工艺条件计算其热负荷、传热面积等有效数据，进而选择换热管、壳体、管板、封头、隔板及接管等。(2)绘制列管式换热器的设计装配图。(3)编写列管

4、式换热器的设计说明书。(4)设计任务和设计条件：用2.5kgf/cm2（表压）的饱和水蒸汽加热833kg/h的乙醇—水的混合物从30℃加热到泡点，试设计一台列管管壳式的换热器，完成该生产任务。1.3选择换热器的目的和型号1.3.1选择换热器的目的为了完成生产任务，即：用2.5kgf/cm2（表压）的饱和水蒸汽将乙醇--水混合物由30℃加热到泡点温度，故选择换热器来给乙醇—水混合物加热，现选择列管式换热器来加热。1.3.2换热器的型号选择热流体（饱和蒸汽）进口温度为127.2℃，出口温度为127.2℃；冷流体进口温度30℃，出口温度82.57℃，估计冷热流体温差较大，从而该换热器的管壁

5、温度和壳体壁温之差较大，故初步确定：用浮头式换热器。151.4工艺条件的选择1.4.1流体流入空间的选择设计列管换热器之前，要考虑哪一种流体走管程或壳程，这关系到设备使用是否合理。一般选择原则如下：（1）不干净和易结垢的流体宜走管内，因为管内清洗比较方便。（2）腐蚀性的流体宜走管内，以免壳体和管子同时受腐蚀，而且管子也便于清洗和检修。（3）压强高的流体宜走管内，以免壳体受压，可节省壳程金属消耗量。（4）饱和蒸汽宜走管间，以便于及时排除冷凝液，且蒸汽较洁净，对清洗无要求。（5）有毒流体宜走管内，使泄露机会比较少。（6）被冷却流体宜走管间，可利用外壳向外散热作用，增强冷却效果。（7）黏度

6、大的液体或流量较小的流体宜走管间，因流体在有折流挡板的壳程流动时，由于流速和流向的不断改变，在低Re值（Re>100）下即可达湍流，以提高对流传热系数。（8）对于刚性结构的传热器，若两流体的温度差较大，对流传热系数较大者宜走管间，因壁面温度与α大的流体温度相近，可以减少热应力。综上述条件可确定：换热器里饱和水蒸汽走壳程，乙醇—水混合物走管程。1.4.2流体流向的选择参与换热的两种流体在间壁两侧流向有并流，逆流，错流，折流四重类型。实际生产中，流体多是比较复杂的多程流动，考虑到经济性与效率等实际问题，我选择折流。综上所述各条件的确定：可知换热器中饱和水蒸汽走壳程，乙醇—水混合物走管程；

7、流径选择折流。15第二章换热器尺寸的初步设计2.1确定物性数据2.1.1涉及到的物质的物性常数乙醇—水混合物的定性温度：t=(30+82.57）/2=56.29℃（管程乙醇—水混合物流体的定性温度）。表2-156℃时乙醇，水，乙醇—水混合物和饱和水蒸气的一些物理常数：物性流体T℃ρ㎏/m3）µPa·sCpkJ/（㎏·K）λw/(m.℃)rkJ/kg乙醇（液体）56780.565.16×10-52.880.151846水（液体）56988.154.94×10