甲醇冷凝冷却器的设计.doc

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1、化工单元操作课程设计目录一、设计任务书········································2二、设计方案···········································31、确定设计方案······································32、确定物性数据······································33、计算总传热系数····································41、计算传热面积········

2、······························52、工艺结构尺寸······································53、换热器核算········································7设计任务书1、设计题目甲醇冷凝冷却器的设计2、设计任务及操作条件（1）处理能力11000kg/h甲醇。（2）设备形式列管式换热器（3）操作条件①甲醇：入口温度64℃，出口温度50℃，压力为常压。②冷却介质：循环水，入口温度30℃，出口温度40℃，压力为0.3MPa。③允许压降：不

3、大于105Pa。④每年按330天计，每天24小时连续运作。3、设计要求选择适宜的列管式换热器并进行核算。设计方案1．确定设计方案（1）选择换热器的类型两流体温度变化情况：热流体进口温度64℃，出口温度50℃冷流体。冷流体进口温度30℃，出口温度40℃。从两流体温度来看，换热器的管壁温度和壳体壁温之差不会很大，因此初步确定选用列管式换热器。（2）流动空间及流速的确定由于循环冷却水易结垢，为便于清洗，应使冷却水走管程，甲醇走壳程。另外，这样的选择可以使甲醇通过壳体壁面向空气中散热，提高冷却效果。同时，在此选择逆流。选用φ25mm×

4、2.5mm的碳钢管，管内流速取ui=0.6m/s。2、确定物性数据定性温度：可取流体进出口温度的平均值。壳程甲醇的定性温度为：管程循环水的定性温度为：根据定性温度，分别查取壳程和管程流体的有关物性数据。甲醇在57℃下的有关物性数据如下：密度　　ρo=755.77kg/m3定压比热容　cpo=2.629kJ/(kg·℃)导热系数　　λo=0.1919W/(m·℃)粘度　　μo=0.00039Pa·s循环水在35℃下的物性数据：密度　　ρi=994kg/m3定压比热容　cpi=4.08kJ/(kg·℃)导热系数　　λi=0.626

5、W/(m·℃)粘度μi=0.000725Pa·s3．计算总传热系数（1）热流量Q0=wocpo△t0=×2.629×103×（64-50）=112463w（2）平均传热温差△tm′===21.9℃（3）冷却水用量Wi===kg/h（4）总传热系数K①管程传热系数Re===16452.4=0.023××16452.40.8×（）0.4=3162.5W/(m2·℃)②壳程传热系数假设壳程的传热系数αo=800W/(m2·℃)；污垢热阻为Rsi=0.000344m2·℃/WRso=0.000172m2·℃/W管壁的导热系数λ=45W

6、/(m·℃)③总传热系数K==433.1W/(m2·℃)4、计算传热面积s′===11.86m2考虑15％的面积裕度，S=1.15×S'=1.15×11.86=13.64m25、工艺结构尺寸（1）管径和管内流速及管长选用ϕ25mm×2.5mm传热管(碳钢)，取管内流速ui=0.6m/s（2）管程数和传热管数依据传热管内径和流速确定单程传热管数Ns===15根按单程管计算，所需传热管长度为L===11.6m按单程管设计，传热管过长，宜采用多管程结构。若取传热管长L=4m，换热器管程数为2，则ns===44根每程管数为=22根管内

7、流速Ui===0.40m/s（3）平均传热温差校正及壳程数平均传热温差校正系数按单壳程、双管程结构查温差校正系数图表。可得平均传热温差（4）传热管排列和分程方法采用组合排列法，即每程内均按正三角形排列，隔板两侧采用正方形排列。取管心距t=1.25d0，则t=1.25×25=31.25≈32mm横过管束中心线的管数nc=1.19=1.19*=8根（5）壳体内径采用双管程结构，取管板利用率η=0.7，则壳体内径为D=1.05t =1.05*32*=266.4mm圆整可取D＝300mm（6）折流档板采用弓形折流板，取弓形折流板圆缺高

8、度为壳体内径的33.3％，则切去的圆缺高度为h＝33.3％×300＝100mm取折流板间距B＝0.5D，则B＝0.5×300＝150mm折流板数为NB=-1=-1=26块折流挡板圆缺面水平装配。（7）接管①壳程流体进出口接管取接管内甲醇流速为u1＝3.5m/s，则接管内径为d