化工原理课程设计——列管式换热器(doc毕设论文)

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1、化工原理课程设计水冷却器设计说明书专业化学工程与工艺目录1前言31.1合成氨工业概述31.1.1合成氨工业重要性31.1.2合成氨的原料及原则流程31.2世界合成氨生产技术及进展31.2.1国外合成氨技术现状及发展31.2.2我国合成氨技术的基本状况41.3换热器概述41.3.1列管换热器结构41.3.2列管换热器分类41.3.3列管换热器主要部件……………………………………………………………..42设计任务52.1设计题目52.2设计内容52.3设计要求52.4设计流程…………………………………………………………………………………..53换热器工艺设计73.1

2、换热器工艺设计方案确定73.1.1冷却介质选择………………………………………………………………………3.1.2换热器类型选择及流体流动路径选择……………………………………………3.1.3流体流速选择………………………………………………………………………3.1.4换热器设备设计原则………………………………………………………………3.2列管式换热器的工艺计算73.2.1确定物性数据73.2.2初算换热器传热面积74换热器机械设计84.1主要工艺及结构基本参数计算…………………………………………………………...4.2换热器筒体尺寸与接管尺寸确定……………………………

3、……………………...........4.3换热器封头选择84.3.1封头选型……………………………………………………………………………..4.3.2封头厚度选取………………………………………………………………………..4.4管板的确定84.4.1管板尺寸……………………………………………………………………………..4.4.2管板与壳体连接……………………………………………………………………..4.4.3管板厚度……………………………………………………………………………..4.5换热器支座选定……………………………………………………………………………4.6换热器

4、核算…………………………………………………………………………………4.6.1管、壳程压强降计及校验…………………………………………………………...4.6.2总传热系数计算及校验……………………………………………………………...5设计一览表126设计体会和收获137参考文献148主要符号说明151前言换热器是实现化工生产过程中热量交换和传递不可缺少的设备。热量交换中常有一些腐蚀性、氧化性很强的物料，因此，要求制造在换热器的材料具有抗强腐蚀性能。换热器的分类比较广泛：反应釜、压力容器冷凝器、反应锅、螺旋板式换热器、波纹管换热器、列管换热器、板式换热器、螺旋板换热

5、器、管壳式换热器、容积式换热器、浮头式换热器、管式换热器、热管换热器、汽水换热器、换热机组、石墨换热器空气换热器、钛换热器。在合成氨生产过程中，换热器应用十分广泛，主要用于热量的交换和回收。变换工段中主要涉及一氧化碳的转化和能量的回收利用，列管换热器在传热效率，紧凑性和金属耗量不及某些换热器，但它具有结构简单，坚固耐用，适用性强，制造材料广泛等独特优点，因而，在合成氨变换工段选择列管式换热器，而本设计主要对该换热器进行相关选型和计算。1.1合成氨工业概述氨是最为重要的基础化工产品之一，其产量居各化工产品首位；同时也是能源消耗的大户，世界上大约有10%的能源用于生

6、产合成氨。1.1.1合成氨工业重要性合成氨工业是基础化学工业的重要组成部分，有十分广泛的用途。氨可生产多种氮肥,如尿素、硫酸铵、硝酸铵、碳酸氢铵等；还可生产多种复合肥，如磷肥等。氨也是重要的工业原料。应用于基本化学工业中的硝酸、纯碱及各种含氮无机盐的生产;有机工业各种中间体，制药中磺胺药物，高分子中聚纤维、氨基塑料、丁腈橡胶、冷却剂等的生产；国防工业中三硝基甲苯、硝化甘油、硝化纤维等的生产1.1.2合成氨的原料及原则流程合成氨的原料是氢气和氮气。氮气来源于空气，可以在制氢过程中直接加入空气，或在低温下将空气液化、分离而得；氢气来源于水或含有烃的各种燃料。工业上普

7、遍采用的是以焦炭、煤、天然气、重油等燃料与水蒸气作用的气化方法。合成氨生产的原则流程如图示。合成氨过程由许多环节构成，氨合成反应过程是整个工艺过程的核心。1.2世界合成氨生产技术及进展1.2.1国外合成氨技术现状及发展自20世纪20年代第一套合成氨工业投产以来，尽管合成氨生产的基本原理未变，但在合成气制备、合成气净化、氨合成等工艺单元，均取得了重大的技术进步，实现了不少单元技术的革新，以至全流程的更新，使装置规模不断扩大，能量消耗逐步接近理论值。与此同时，在天然气、重油和煤等制氨原料中，由于天然气具有投资省、能耗低的明显经济性优势，使世界上约有85%的装置以天然

8、气为原料。因此合成氨技术