哈工大_化工原理课程设计_大作业_列管换热器的设计与选用_修正版.doc

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1、.专业整理.HarbinInstituteofTechnology课程设计说明书（论文）课程名称：化工原理设计题目：列管换热器的设计与选用院系：化工与化学学院班级：2333333设计者：吉安娜学号：2333333333指导教师：徐衍岭设计时间：2016年11月11日（仅供交流学习之用，请在下载后24h内删除）哈尔滨工业大学.学习帮手..专业整理.哈尔滨工业大学课程设计任务书姓名：吉安娜院（系）：化工与化学学院专业：占卜学班号：23333333任务起至日期：2016年11月01日至2016年11月17日课程设计题目：列管换热器的设计与选用已知技术参数和

2、设计要求：41.处理能力：10.125×10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：列管式换热器工作量：.学习帮手..专业整理.工作计划安排：同组设计者及分工：指导教师签字___________________年月日教研室主任意见：教研室主任签字___________________年月日.学习帮手..专业整理.*注：此任务书由课程设计指导教师填写。.学习帮手..专业整理.一、设计条件44.处理

3、能力：10.125×10吨/年（年开工天数300天，每天开工24小时）5.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60KPa6.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℃，

4、出口温度为：35℃80+40苯的定性温度：Tm==60℃2(25+35)水的定性温度：tm==30℃2两流体的温差：Tm−tm=60−30=30℃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10.125×104×103qm1==14062.5Kg∕h300×242热负荷14062.5Q=qcT−T=×1.828×103

5、×80−40=2.86×105Wm1p11236003冷却水消耗量Q2.86×105×3600q===2.47×104Kg∕hm2c(t−t)4.176×103×35−25p2214)确定流体的流径该设计任务的热流体是苯，冷流体为水，本换热器处理的是两流体均不发生相变的传热.学习帮手..专业整理.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。5)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℃∆t1=T1−t2=80−35=45℃冷却水35℃25℃∆t2=T2−t1=40−25=15℃∆t

6、145==3>2∆t215∆t1−∆t2T1−t2−(T2−t1)80−35−(40−25)故∆tm逆=∆t1=T1−t2=80−35=27.31lnlnln∆t2T2−t140−25计算R和PT1−T280−40(t2−t1)(35−25)R===4P===0.18t2−t135−25(T1−t1)（80−25）由书本P147图4-25（a）查得温度校正系数ψ=0.90，又ψ>0.8，故单壳程、双管程可行，其平均温度差如下∆tm=ψ∆t=0.90×27.31=24.579℃m逆6)选取总传热系数，估算传热面积参考书本P152表4-7，选用总传热系数

7、K=500W/(m2∙K)，则估Q2.86×105A===23.27m2估K∆tm500×24.579估7)初选换热器型号由于两流体温差Tm−tm=60−30=30℃<50℃，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P174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μw=0.852mPa∙s<1mPa∙s，故流速取值范围为1m/s~2.4m/s，取流速为u1=1.8m/s3

8、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Φ25mm