哈工大化工原理课程设计大作业.doc

《哈工大化工原理课程设计大作业.doc》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、一、设计条件1.处理能力：10.125×104吨/年（年开工天数300天，每天开工24小时）2.操作条件：温度：苯：入口温度：80℃ 出口温度：40℃水：入口温度：25℃ 出口温度：30℃（25+5～10℃）允许压力：不大于60KPa3.设备型式：列管式换热器二、设计方案1.估算传热面积，初选换热器型号1)确定出口温度一般来说，设计时冷却水两端温度差可取为5℃～10℃。缺水地区选用较大的温度差，水资源丰富地区选用较小的温度差。哈尔滨地处北方，水资源相对缺乏，故选择冷却水较大的温度差10℃，即冷却水的出

2、口温度为35℃。2)基本物理性质数据冷却介质为循环水，取入口温度为：25℃，出口温度为：35℃苯的定性温度：水的定性温度：℃两流体的温差：℃查表，知两流体在定性温度下的物性数据如下：表1.苯和水在定性温度下的物性数据流体名称密度㎏/m3比热KJ/(㎏·℃)粘度mPa·s导热系数W/(m·℃)苯836.61.8280.3810.151水996.354.1760.8520.6133)计算热负荷（不计热损失）①苯的质量流量②热负荷③冷却水消耗量4)确定流体的流径该设计任务的热流体是苯，冷流体为水，本换热器处

3、理的是两流体均不发生相变的传热过程，为使苯通过壳壁面向空气中散热，提高冷却效果，且水易结垢，令苯走壳程，水走管程。1)计算平均温度差暂按单壳程、双管程考虑，先求逆流时平均温差。苯80℃40℃冷却水35℃25℃故计算R和P由图4-25（a）查得温度校正系数ψ=0.90，又，故单壳程、双管程可行，其平均温度差如下2)选取总传热系数，估算传热面积参考表4-7，选用总传热系数，则3)初选换热器型号由于两流体温差，且允许压强降不大于50kPa，故可选择固定管板式换热器。①流程的选定由于循环冷却水较易结垢，为便于

4、水垢清洗，选定循环水走管程；为了便于苯的散热，减少冷却剂用量，选定苯走壳程。②流体流速的选择由书上表4-9、表4-10可知：水为易结垢液体，且在定性温度下，水的粘度，故流速取值范围为1，取流速为③换热管规格和排列方式a)管径的选取由于水易结垢，考虑管束的清洗方便，且为了避免管子堵塞，选定管径为的热交换用普通无缝钢管。其内径，外径a)管子根数的计算由冷却水的消耗量，可知冷却水的体积流量为又可求得b)管长的计算由管子根数和估算的传热面积可求管长为若用4管程，则每管程的管长选用。c)管子的排列方法考虑管外清

5、洗方便，且传热效果较好，选用正方形错列，即将管束斜转45°安装。管中心距。①折流挡板的选定折流挡板间距取，故折流挡板数。②初选换热器型号由换热器系列标准初选固定管板式换热器的管总数根，故每管程的管数。传热面积。其主要参数如下表2.初选固定管板式换热器的主要参数壳径DN/㎜400管子尺寸/㎜Φ252.5管程数4管长/m6管子总数/根76管子排列方法正方形错列每管程的管数/根14折流挡板间距/mm200管中心距/mm32折流挡板数/块29一、工艺核算1.核算压强1)管程压强降Fs：结垢校正系数，无因次，Φ

6、25x2.5mm的换热管取1.4；Np：管程数=4；Ns：壳程数=1管程流通面积:管程流速:管内雷诺数:(湍流)取管壁粗糙度，，由关系图中查得λ=0.036，所以管程压强降：故管程压强降，符合工艺要求。1)壳程压强降Ft为结垢校正系数，无因次。对液体Ft=1.15，对气体Ft=1.0，故本设计中；Ns=1①流经管束的阻力a)因为管子为正方形斜转45°排列，故b)取折流挡板间距，故c)d)壳程流通面积：壳程流速：壳内雷诺数：（湍流）故壳程流体摩擦因数：所以①流体流经折流板口的阻力壳程压强降：故壳程压强降

7、，符合工艺要求。计算表明，管程和壳程的压强降都能满足设计的要求。1.核算换热器总传热系数1)管程对流传热系数已算出故2)壳程对流传热系数已算出故粘度校正()≈1故1)参考教材附录管内、外侧污垢热阻分别取为2)总传热系数忽略管壁热阻时，总传热系数如下：由前面的计算知，在规定的流动条件下，计算出的，而所选用换热器的总传热系数为，故所选择的换热器是合适的。其安全系数为（满足要求，在范围之内：10%～25%）1.核算换热器传热面积与原估值基本相符，且，即与所选换热器的面积相比较，有15%的裕量。满足要求，在范

8、围之内：10%～25%。计算表明，所选换热器的规格可用。一、设计结果一览表换热器主要结构尺寸和计算结果参数管程（冷却水）壳程（苯）流量/(kg/h)2.47×1041.41×104进/出口温度/℃25/3540/80压强降MPa60kPa物性定性温度/℃3060密度/（kg/m3）996.35836.6定压比热容/[kJ/（kg•）]4.1761.828黏度/（Pa•s）0.852×0.381×导热系数/（W/m•）0.6130.151设备结构参数形式固