化工原理 换热器设计VIP免费

第1页共20页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第1页共20页|化工原理课程设计任务书专业班级：07过控02学生姓名：赵凯学号：0703020228一设计题目：正戊烷冷凝器的设计二课题条件（文献资料，仪器设备，指导力量）（一）设计任务设计一冷凝器，冷凝正戊烷蒸气;1)处理能力：6万吨/年。2)正戊烷蒸气压力：0.75kgf/cm2，其饱和温度为52°C，蒸发潜热为83kcal/kg3)冷却剂：自来软水，进口温度t1=25°C出口温度t2=40oC（二）操作条件：（1）生产方式：连续操作（2）生产时间：每年以300天计算，每天24小时（3）冷凝器操作压力为常压，管程和壳程的压力均不大于30kpa三．设计任务1.确定设计方案，绘制工艺流程图。2.热力学计算2.1热力学数据的获取2.2估算传热面积2.3工艺尺寸的计算第2页共20页第1页共20页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第2页共20页2.4面积核算2.5壁温校核2.6压降校核3.结构设计3.1冷凝器的安装3.2管设计3.3管心距设计3.4管板设计3.5折流板设计3.6壳体设计3.7接管设计3.8封头设计3.9法兰设计3.10支座设计3.11其他4.设计计算结果汇总表5.设计结果评价6.绘制装配图7.编制设计说明书第3页共20页第2页共20页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第3页共20页设计流程图确定物性常数，热负荷、冷却剂用量及平均温差，确定换热器类型及流体流动空间选择传热管参数，并计算管程相应参数核算冷凝给热系数估计冷凝给热系数总传热系数核算计算管内给热系数估计传热总数，计算传热面积初值计算计算值与假定值相差较大计算值与假定值相差较大裕度过大或过小压降大于设计压力①②③④⑤第4页共20页第3页共20页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第4页共20页工艺流程图壳侧压降和管侧压降计算并与设计压力比较裕度系数校验考虑夏冬季的温度差异，改变冷流体进口温度折流板计算计算值与假定值相差不大裕度合适确定换热器基本尺寸压降小于设计压力⑥⑦⑧⑨计算换热器其余零件⑩第5页共20页第4页共20页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第5页共20页热力学计算1.热力学数据的获取正戊烷液体在定性温度（52℃）下的物性数据（查化工原理附录）ρ=596kg/m3，μ=1.8×10−4Pa⋅s，cp=2.34kJ/kg⋅°C，λ=0.13W/m⋅°C，r=347.5kJ/kg。循环水的定性温度：入口温度为t1=25°C，出口温度为t2=40oC循环水的定性温度为tm=(25+40)/2=32.5∘C两流体的温差Tm−tm=52−32.5=19.5∘C<50∘C，故选固定管板式换热器两流体在定性温度下的物性数据如下物性流体温度℃密度kg/m3粘度mPa·s比热容kJ/(kg·℃)导热系数W/(m·℃)正戊烷525960.182.340.157循环水32.59940.7254.080.6262.估算传热面积（1）计算热负荷=6/(30024)=8333.3kg/h=2.31kg/sQ=ms1r=8333.3×347.5/3600=804.3kW（2）冷却水用量==804.3/4.08(40-25)=13.1kg/s（3）计算有效平均温度差逆流温差Δtm,逆=(52−25)−(52−40)ln[(52−25)/(52−40)]=18.5∘C（4）选取经验传热系数K值第6页共20页第5页共20页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第6页共20页根据管程走循环水，壳程走正戊烷，总传热系数K现暂取：K=650W/m2⋅°C（5）估算换热面积Ap=QKΔtm，逆=804.3×103650×18.5=66.8m23.工艺尺寸计算（1）管径和管内流速选用Φ25×2.5mm较高级冷拔传热管（碳钢），取管内流速u1=0.8m/s。（2）管程数和传热管数可依据传热管内径和流速确定单程传热管数=Vπ4di2u=13.1/9940.785×0.022×0.8≈53(根）按单程管计算，所需的传热管长度为L=Apπdons=66.83.14×0.025×53≈16m按单程管设计，传热管过长，宜采用多管程结构。根据本设计实际情况，现取传热管长l=4.5m，则该换热器的管程数为=Ll=164.5≈4传热管总根数N=53×4=212(根）（3）平均传热温差校正及壳程数:平均温差校正系数有:R=0P=40−2552−25=0.55单壳程，双管程结构，查得第7页共20页第6页共20页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第7页共20页εΔt=1.0平均传热温差Δtm=εΔtΔtm塑=1.0...