2023年全國碩士研究生考試考研英語一試題真題(含答案詳解+作文范文)_第1頁
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文檔簡介

1、<p><b>  化工原理課程設(shè)計(jì)</b></p><p><b>  甲苯換熱器設(shè)計(jì)</b></p><p><b>  系:環(huán)生系</b></p><p><b>  班級: </b></p><p><b>  姓名 : <

2、;/b></p><p><b>  學(xué)號(hào) : </b></p><p>  完成時(shí)間:2011年11月30日</p><p><b>  課程設(shè)計(jì)任務(wù)書</b></p><p>  某廠用循環(huán)冷卻水甲苯從80°冷卻到50°C,甲苯年處理能力為18000t/a,壓力為6.5

3、MPa,循環(huán)冷卻水的入口溫度為25°C,出口溫度為35°C,要求冷凝器允許壓降不大于500000Pa,試設(shè)計(jì)一臺(tái)管殼式臥式換熱器完成該生產(chǎn)任務(wù)。每年按330天計(jì)算,每天按24小時(shí)連續(xù)運(yùn)行。</p><p><b>  設(shè)計(jì)要求</b></p><p> ?。?)換熱器工藝設(shè)計(jì)計(jì)算</p><p> ?。?)換熱器工藝流程圖&

4、lt;/p><p> ?。?)換熱器設(shè)備結(jié)構(gòu)圖</p><p><b> ?。?)設(shè)計(jì)說明</b></p><p><b>  目錄</b></p><p>  一、標(biāo)題頁···········

5、····································

6、3;············3</p><p>  方案設(shè)計(jì)···················

7、3;····································&#

8、183;··4</p><p>  確定設(shè)計(jì)方案·····························

9、···························4</p><p>  確定物性數(shù)據(jù)····

10、3;····································&#

11、183;··············4</p><p>  計(jì)算總傳熱系數(shù)·················

12、;····································4&l

13、t;/p><p>  計(jì)算傳熱面積································&

14、#183;························5</p><p>  工藝結(jié)構(gòu)尺寸計(jì)算······

15、83;····································&

16、#183;··········5</p><p>  換熱器核算·····················

17、····································

18、3;·7</p><p>  九換熱器主要結(jié)構(gòu)參數(shù)和設(shè)計(jì)結(jié)果一覽表····························&#

19、183;·······10</p><p>  對本設(shè)計(jì)的評價(jià)·······················

20、3;·····························11</p><p>  十一、自設(shè)計(jì)使用該換熱器的工藝流程圖&

21、#183;···································12<

22、;/p><p>  十二、參考文獻(xiàn)································&

23、#183;·························12</p><p><b>  二、方案設(shè)計(jì)</b></p><

24、;p>  某廠在生產(chǎn)過程中,需將甲苯從80℃冷卻到50℃。甲苯年處理能力為18000t/a。壓力為6.5Mpa,冷卻水入口溫度25℃,出口溫度35℃。要求冷凝器壓降不大于500KPa。試設(shè)計(jì)能完成上述任務(wù)的管殼式換熱器。</p><p><b>  三、確定設(shè)計(jì)方案 </b></p><p> ?。?)選擇換熱器的類型</p><p> 

25、 兩流體溫度變化情況:熱流體進(jìn)口溫度80℃,出口溫度50℃冷流體。冷流體進(jìn)口溫度25℃,出口溫度35℃。</p><p>  由于管壁與殼壁的溫差低于60℃—70℃,而且考慮到制作簡單便宜,因此采用逆流,初步確定選用固定管板式換熱器。</p><p> ?。?)流動(dòng)空間及流速的確定 </p><p>  由于硝基苯的粘度比水的大,因此冷卻水走管程,硝基苯走殼程。另外

26、,這樣的選擇可以使硝基苯通過殼體壁面向空氣中散熱,提高冷卻效果。同時(shí),在此選擇逆流。選用25×2mm的碳鋼管,管內(nèi)流速取ui=0.94m/s。 </p><p><b>  四、確定物性數(shù)據(jù) </b></p><p>  定性溫度:可取流體進(jìn)口溫度的平均值。 </p><p>  甲苯的定性溫度為:T=﹙80+50﹚/2=65℃<

27、;/p><p>  冷卻水的定性溫度為: t=﹙25+35) /2=30℃</p><p>  根據(jù)定性溫度,由已知圖表數(shù)據(jù)提供可得: </p><p>  甲苯在70℃下的有關(guān)物性數(shù)據(jù)如下: </p><p>  密度   ρo=886kg/m3</p><p>  比熱容  cpo=1.91kJ/(k

28、g·℃)</p><p>  熱導(dǎo)率   λo=0.1273 W/(m·℃)</p><p>  粘度   μo=0.000445Pa·s</p><p>  冷卻水在30℃下的物性數(shù)據(jù): </p><p>  密度   ρi=994.3kg/m3</p><p>  

29、定壓比熱容  cpi=4.174kJ/(kg·℃)</p><p>  熱導(dǎo)率   λi=0.624 W/(m·℃)</p><p>  粘度     μi=0.000742 Pa·s</p><p>  五.計(jì)算總傳熱系數(shù) </p><p><b>  (1)熱流量</b></p

30、><p>  由甲苯的年處理能力18000t/a可知:甲苯的流量為18000000/﹙330×24﹚=2272.73㎏/h Qo=Lcp1Δt1=2272.73×1910×(80-50)/3600 =36174.24kW</p><p>  (2) 冷卻水用量 qm2= Qo/cp2Δt2=36174.24/19100×3600=6818.18kJ

31、/h</p><p>  3)平均傳熱溫差△Tm=[﹙80-35﹚-﹙50-25﹚] /㏑[﹙80-35﹚/﹙50-25﹚]=34.03℃(4)初算傳熱面積 </p><p>  查表可得:假設(shè)K=600 W/m2 . oC</p><p>  A=Q/(KΔTm﹚=1.772m² 取安全系數(shù)1.3,A=2.3 m²</p>&l

32、t;p><b>  5、工藝結(jié)構(gòu)尺寸 </b></p><p> ?。?)管徑和管內(nèi)流速及管長 </p><p>  選用25×2mm傳熱管(碳鋼),管長取2m,則需要管字?jǐn)?shù)為N</p><p>  N=A/(πdl﹚=2.3/﹙3.14×0.025×2﹚=15﹙根﹚</p><p>

33、  為了便于鋪管,一般取管程的倍數(shù),即N=16﹙根﹚</p><p> ?。?)平均傳熱溫差校正及殼程數(shù) </p><p>  平均傳熱溫差校正系數(shù) </p><p>  按單殼程,雙管程結(jié)構(gòu),溫差校正系數(shù)應(yīng)查有關(guān)圖表。可得</p><p><b>  平均傳熱溫差</b></p><p> ?。?/p>

34、4)傳熱管排列和分程方法 </p><p>  采用組合排列法,即每程內(nèi)均按正三角形排列,隔板兩側(cè)采用正方形排列。取管心距t=1.25 d0,則 </p><p>  t=1.25×19=25(mm)</p><p>  隔板中心到離其最近一排管中心距離按式,計(jì)算</p><p>  Z=t÷2+6=18.5mm</

35、p><p>  各程相鄰管的管心距為37mm橫過管束中心線的管數(shù)</p><p><b> ?。?)殼體內(nèi)徑 </b></p><p>  采用多管程結(jié)構(gòu),取管板利用率η=0.7,則殼體內(nèi)徑為 </p><p>  圓整可取D=325mm </p><p><b> ?。?)折流板 <

36、;/b></p><p>  采用弓形折流板,取弓形折流板圓缺高度為殼體內(nèi)徑的25%,則切去的圓缺高度為h=0.25×325=81.25mm,故可取h=82 mm。 </p><p>  取折流板間距B=0.3D,則B=0.3×325=97.5mm,可取B為100。 </p><p>  折流板數(shù) NB=傳熱管長/折流板間距-1=2000/

37、100-1=19(塊)</p><p>  折流板圓缺面水平裝配。 </p><p><b> ?。?)接管 </b></p><p>  殼程流體進(jìn)出口接管:取接管內(nèi)硝基苯流速為 u=1..0 m/s,則接管內(nèi)徑為 </p><p>  圓整后可取管內(nèi)徑為60mm </p><p>  管程流體

38、進(jìn)出口接管:取接管內(nèi)冷卻水流速 u=2 m/s,則接管內(nèi)徑為 </p><p>  圓整后可取管內(nèi)徑為70mm</p><p><b>  6.換熱器核算 </b></p><p><b> ?。?)熱量核算 </b></p><p>  ①殼程對流傳熱系數(shù) 對圓缺形折流板,可采用凱恩公式 <

39、/p><p>  當(dāng)量直徑,由正三角形排列得 </p><p><b>  殼程流通截面積 </b></p><p>  殼程流體流速及其雷諾數(shù)分別為 </p><p><b>  普蘭特準(zhǔn)數(shù)</b></p><p><b>  p=6.449</b><

40、;/p><p><b>  粘度校正 </b></p><p> ?、诠艹虒α鱾鳠嵯禂?shù) </p><p><b>  管程流通截面積</b></p><p><b>  管程流體流速 </b></p><p><b>  普蘭特準(zhǔn)數(shù)</b&g

41、t;</p><p><b> ?、蹅鳠嵯禂?shù)K</b></p><p><b> ?、軅鳠崦娣eS</b></p><p>  該換熱器的實(shí)際傳熱面積Sp</p><p>  該換熱器的面積裕度為 </p><p>  傳熱面積裕度合適,該換熱器能夠完成生產(chǎn)任務(wù)。 </p

42、><p> ?。?)換熱器內(nèi)流體的壓力降 </p><p><b>  ①管程流動(dòng)阻力 </b></p><p>  ∑ΔPi=(ΔP1+ΔP2)FtNsNp</p><p>  Ns=1, Np=2, Ft=1.5</p><p>  由Re=18934,傳熱管相對粗糙度0.01/15=0.0067

43、,查莫狄圖得λi=0.0028 W/m·℃, </p><p>  流速ui=0.942m/s,ρ=994 .3kg/m3,所以 </p><p>  管程壓力降在允許范圍之內(nèi)。</p><p><b> ?、跉こ虊毫?lt;/b></p><p>  流體流經(jīng)管束的阻力 </p><p>

44、  流體流過折流板缺口的阻力 </p><p>  殼程壓力降也比較適宜。 </p><p><b>  三、設(shè)計(jì)結(jié)果一覽表</b></p><p><b>  表格 1</b></p><p><b>  四、對設(shè)計(jì)的評述</b></p><p>  

45、初次接觸化工原理課程設(shè)計(jì),還荒謬地以為是像其他課程一樣是實(shí)驗(yàn)類的,聽課的時(shí)候也一頭霧水,根本不知道該做什么,該怎么做,無從下手,只是覺得好難。有一段時(shí)間都在觀望。</p><p>  所以自己設(shè)計(jì)的時(shí)候只能是根據(jù)老師提供的模板,用新的數(shù)據(jù)代替舊的數(shù)據(jù),其他的公式完全照抄,花了一天時(shí)間,終于把計(jì)算部分完成了。裕度15%,在合理范圍內(nèi),但是,一看壓力降,徹底崩潰了,12多千帕,天啊,完全不合理。再細(xì)看模板和自己的設(shè)計(jì)

46、的時(shí)候,發(fā)現(xiàn)了很多問題,我的設(shè)計(jì)根本是行不同,果真用這設(shè)計(jì)的話,也是謀財(cái)害命。</p><p>  所以我決定重新來過。這時(shí)離交作業(yè)還有三天,做出來的裕度居然一直都在50%以上,重新分析計(jì)算的過程中也出現(xiàn)了幾次錯(cuò)誤,由于急于求成,算出來后的結(jié)果偏離太多,檢查才發(fā)現(xiàn)部分?jǐn)?shù)據(jù)出現(xiàn)了錯(cuò)誤,而且老師給的模板里面也有一些錯(cuò)誤,這樣照搬下去的一些公式就除了問題了,只好靜下來認(rèn)真地理解和消化原有的一些公式,這樣又一次重新算過。

47、</p><p>  因此,有花了一天的時(shí)間在計(jì)算上。</p><p>  那么接下來就是畫圖了,由于學(xué)過機(jī)械制圖,以為畫圖比較簡單,5個(gè)小時(shí)左右可以完成,誰知道,畫圖更難,這主要是因?yàn)樵谠O(shè)計(jì)的時(shí)候,沒有兼顧考慮到畫圖,因此設(shè)計(jì)出來的管數(shù)很難安排,冥思苦想了好久,換了好多方案,查了好多資料,換了多種排列方法,還是行不通。</p><p>  最終,只好把管數(shù)安排成易

48、于排列的數(shù)目,才解決了這個(gè)問題。</p><p>  其實(shí),在整個(gè)過程中,雖然遇到了很多問題,也犯了不少錯(cuò)誤,但是自己真的學(xué)到了很多東西,比如word文檔公式的運(yùn)用,比如如何使自己的設(shè)計(jì)更加合理,這就要求自己在設(shè)計(jì)前要詳細(xì)的考慮各種可能出現(xiàn)的問題和解決辦法,才能達(dá)到事半功倍的效果。我覺得,如何查找數(shù)據(jù)也很重要,假如自己查不到數(shù)據(jù),接下來的工作完全沒辦法做,假如查的數(shù)據(jù)是錯(cuò)誤的,那設(shè)計(jì)出來的東西也是錯(cuò)誤的,而且很可

49、能導(dǎo)致嚴(yán)重的后果。</p><p><b>  六、參考文獻(xiàn)</b></p><p>  《化工原理》,王志魁 編,化學(xué)工業(yè)出版社,2006.</p><p>  《化工設(shè)備設(shè)計(jì)》,潘國呂,郭慶豐 編著,清華大學(xué)出版社,1996.</p><p>  《化工物性算圖手冊》,劉光啟等 編著,化學(xué)工業(yè)出版社,2002.<

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