化工原理?yè)Q熱器課程設(shè)計(jì)--列管式換熱器的工藝設(shè)計(jì)和選用

1、<p><b>　　.</b></p><p>　　列管式換熱器的工藝設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)二</p><p>　　題 目 列管式換熱器的工藝設(shè)計(jì)和選用 </p><p>　　課 程 名 稱 化工原理課程設(shè)計(jì) </p><p>　　專(zhuān) 業(yè)

2、 化學(xué)工程與工藝 </p><p>　　班 級(jí) B 08化工2班 </p><p>　　學(xué) 生 姓 名 </p><p>　　學(xué) 號(hào) </p><p>　　指 導(dǎo) 教 師

3、 </p><p>　　設(shè)計(jì)起止時(shí)間：2010 年9月6日至2010 年 9月17 日</p><p>　　設(shè)計(jì)題目：列管式換熱器的工藝設(shè)計(jì)和選用</p><p><b>　　設(shè)計(jì)條件</b></p><p>　　4、某生產(chǎn)過(guò)程要求用冷卻循環(huán)水將有機(jī)液體產(chǎn)品從120℃冷卻至40℃，冷卻循環(huán)水的進(jìn)口溫度為30

4、℃，出口溫度為45℃。有機(jī)液體產(chǎn)品的流量為3.5×104kg/h，設(shè)計(jì)要求管程壓降均不大于60kPa。試設(shè)計(jì)一臺(tái)列管式換熱器，完成該生產(chǎn)任務(wù)。</p><p><b>　　設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)的內(nèi)容</b></p><p><b>　　1、目錄；</b></p><p>　　2、設(shè)計(jì)題目及原始數(shù)據(jù)（任務(wù)書(shū)）；</p&

5、gt;<p>　　3、論述換熱器總體結(jié)構(gòu)（換熱器型式、主要結(jié)構(gòu)）的選擇；</p><p>　　4、換熱器加熱過(guò)程有關(guān)計(jì)算（物料衡算、熱量衡算、傳熱面積、換熱器型號(hào)、殼體直徑等）；</p><p>　　5、設(shè)計(jì)結(jié)果概要（主要設(shè)備尺寸、衡算結(jié)果等）；</p><p>　　6、主體設(shè)備設(shè)計(jì)計(jì)算及說(shuō)明</p><p><b>

6、　　目錄</b></p><p>　?。ㄒ唬┐_定設(shè)計(jì)方案4</p><p>　?。ǘ┐_定物性數(shù)據(jù)4</p><p>　?。ㄈ┯?jì)算總傳熱系數(shù)4</p><p>　　1.熱負(fù)荷的計(jì)算4</p><p>　　2.平均傳熱溫差4</p><p><b>　　3.估K值

7、5</b></p><p>　　4.由K值估算傳熱面積5</p><p><b>　　5.冷卻水用量5</b></p><p>　?。ㄋ模┕に嚱Y(jié)構(gòu)尺寸5</p><p>　　1.管徑、管長(zhǎng)、管數(shù)5</p><p>　　2.管子的排列方法5</p><p&

8、gt;　　3.殼體內(nèi)徑的計(jì)算6</p><p><b>　　4.折流板6</b></p><p>　　5.計(jì)算殼程流通面積及流速6</p><p>　　6.計(jì)算實(shí)際傳熱面積6</p><p>　　7.傳熱溫差報(bào)正系數(shù)的確定6</p><p>　　8.管程與殼程傳熱系數(shù)的確定6</

9、p><p>　　9.傳熱系數(shù)的確定7</p><p><b>　　10、傳熱面積8</b></p><p><b>　　11、附件8</b></p><p>　　12、換熱器流體流動(dòng)阻力9</p><p>　?。ㄎ澹┙Y(jié)果概要10</p><p>

10、<b>　?。┛偨Y(jié)11</b></p><p>　?。ㄆ撸﹨⒖嘉墨I(xiàn)12</p><p><b>　?。ò耍└戒?2</b></p><p><b>　?。ㄒ唬┐_定設(shè)計(jì)方案</b></p><p><b>　　1、選擇換熱器類(lèi)型</b></p

11、><p>　　兩流體的溫度變化情況：</p><p>　　熱流體進(jìn)口溫度為120，出口溫度為40</p><p>　　冷流體進(jìn)口溫度為30，出口溫度為45</p><p>　　從兩流體的溫度來(lái)看，估計(jì)換熱器的管壁溫度和殼體壁溫之差不會(huì)很大，因此初步確定選用固定管板式換熱器</p><p><b>　　2、流徑安排

12、</b></p><p>　　由于循環(huán)水較易結(jié)垢，為便于水垢清洗，應(yīng)使循環(huán)水走管程，有機(jī)液體走殼程。</p><p><b>　?。ǘ┐_定物性數(shù)據(jù)</b></p><p><b>　?。ㄈ┕浪銈鳠崦娣e</b></p><p><b>　　1.熱負(fù)荷的計(jì)算</b>

13、</p><p><b>　　2.平均傳熱溫差</b></p><p><b>　　3.估K值</b></p><p>　　4.由K值估算傳熱面積</p><p><b>　　=</b></p><p><b>　　5.冷卻水用量</b&

14、gt;</p><p><b>　?。ㄋ模┕に嚱Y(jié)構(gòu)尺寸</b></p><p>　　1.管徑、管長(zhǎng)、管數(shù)</p><p>　　2.管徑選擇 選用傳熱管（碳鋼），管長(zhǎng)l=6m</p><p><b>　　計(jì)算管數(shù) </b></p><p>　　估算館內(nèi)流速 取管內(nèi)流速=

15、0.57m/s>0.5</p><p><b>　　故可按單管程設(shè)計(jì)</b></p><p>　　3.確定管子在管板上的排列方法式</p><p>　　確定排列方法 采用正三角形排列</p><p>　　管子與管板采用焊接結(jié)構(gòu)。</p><p><b>　　計(jì)算管心距 <

16、/b></p><p>　　4.殼體內(nèi)徑的計(jì)算 </p><p>　　取管板利用率為η=0.8</p><p><b>　　則殼體內(nèi)徑 </b></p><p><b>　　圓整 </b></p><p><b>　　5.折流板</b></

17、p><p><b>　　圓缺高度的計(jì)算 </b></p><p><b>　　折流板間距 </b></p><p><b>　　折流板數(shù)量 </b></p><p>　　5.計(jì)算殼程流通面積及流速</p><p><b>　　計(jì)算流通面積

18、</b></p><p>　　計(jì)算殼程流體流速 </p><p>　　6.計(jì)算實(shí)際傳熱面積</p><p>　　7.傳熱溫差報(bào)正系數(shù)的確定</p><p><b>　　查表：</b></p><p>　　8.管程與殼程傳熱系數(shù)的確定</p><p>　　殼程表

19、面?zhèn)鳠嵯禂?shù) </p><p>　　當(dāng)量直徑，由正方形排列得：</p><p><b>　　殼程流通截面積：</b></p><p><b>　　殼程流體流速：</b></p><p><b>　　雷諾數(shù)：</b></p><p><b>　　

20、普蘭特準(zhǔn)數(shù)：</b></p><p><b>　　粘度校正</b></p><p><b>　　管程表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)</b></p><p><b>　　管程流體流速：</b></p><p><b>　　雷諾數(shù)：</b></p>&

21、lt;p><b>　　普蘭特準(zhǔn)數(shù)：</b></p><p><b>　　9.傳熱系數(shù)的確定</b></p><p><b>　　的查取</b></p><p>　　管外側(cè)污垢熱阻 =1.7197</p><p><b>　　管內(nèi)側(cè)污垢熱阻 </b>

22、;</p><p>　　管壁熱阻 碳鋼在該條件下的熱導(dǎo)率為45，</p><p><b>　　則</b></p><p><b>　　的計(jì)算</b></p><p><b>　　的確定</b></p><p><b>　　10、傳熱面積<

23、;/b></p><p><b>　　11、附件</b></p><p><b>　　拉桿數(shù)量</b></p><p>　　本換熱器殼體內(nèi)徑為325mm，故其拉桿直徑為，拉桿數(shù)量不得少于4個(gè)。</p><p>　　殼程流體接管直徑：取接管內(nèi)液體流速為，</p><p>

24、<b>　　則接管內(nèi)徑為</b></p><p>　　管程流體接管直徑：取接管內(nèi)液體流速為，</p><p><b>　　則接管內(nèi)徑為</b></p><p>　　12、換熱器流體流動(dòng)阻力</p><p><b>　　管程流體阻力</b></p><p>

25、;　　由，傳熱管對(duì)粗糙度，查莫狄圖得 </p><p><b>　　每程直管壓降 </b></p><p><b>　　每程回彎壓降 </b></p><p><b>　　總壓降</b></p><p><b>　　殼程流體阻力</b></p&g

26、t;<p><b>　　管速壓降 </b></p><p><b>　　折流板缺口壓降</b></p><p><b>　　總壓降</b></p><p><b>　?。ㄎ澹┙Y(jié)果概要</b></p><p>　　換熱器主要結(jié)構(gòu)尺寸和計(jì)算結(jié)果見(jiàn)

27、下表：</p><p><b>　?。┛偨Y(jié)</b></p><p><b>　　1、結(jié)果</b></p><p>　　估算管內(nèi)流速 ，在0.5~3范圍內(nèi)，符合要求。</p><p>　　由計(jì)算得管長(zhǎng)，取單程管長(zhǎng)，符合要求。</p><p>　　換熱器的長(zhǎng)度與殼體直徑之比，

28、在6~10之間，符合要求。</p><p>　　殼程流體流速 ，在0.2~1.5范圍內(nèi)，符合要求。</p><p>　　傳熱溫差校正系數(shù)，符合要求。</p><p>　　，在1.15~1.25范圍內(nèi)，符合要求。</p><p>　　，在1.15~1.25范圍內(nèi)，符合要求。</p><p>　　管程流體阻力，符合要求。&

29、lt;/p><p>　　殼程流體阻力，符合要求。</p><p><b>　　2、心得體會(huì)</b></p><p>　　換熱器廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中，在其間占據(jù)著重要的地位。</p><p>　　通過(guò)這次化工原理課程設(shè)計(jì)，了解了很多關(guān)于換熱器的知識(shí)，換熱器的選型，換熱器結(jié)構(gòu)和尺寸的確定，以及計(jì)算換熱器的傳熱面積和流體阻力等等。

30、其中感受最多的就是在運(yùn)算中需要謹(jǐn)慎以及耐心。往往一個(gè)公式的代錯(cuò)便會(huì)造成一步錯(cuò)、步步錯(cuò)的局面。這就對(duì)我們選擇工程類(lèi)學(xué)科的學(xué)員提出了要求。仔細(xì)、是一種能力也是一種態(tài)度。這也是以后我們?cè)诠ぷ髦胁豢苫蛉钡囊环N素質(zhì)。</p><p>　　估值，是一個(gè)不斷嘗試不斷重復(fù)的過(guò)程，而這個(gè)過(guò)程，總不會(huì)一帆風(fēng)順。不管在人生的什么階段，我們總會(huì)遇到挫折，而我們需要的便是克服這些挫折的勇氣，永遠(yuǎn)不輕言放棄。</p><

31、p>　　不管怎么說(shuō)，課程設(shè)計(jì)總算接近尾聲了。感謝在此過(guò)程中同學(xué)給與的幫助，特別感謝傅老師在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程給予的悉心指導(dǎo)。</p><p><b>　?。ㄆ撸﹨⒖嘉墨I(xiàn)</b></p><p>　　【1】《化工原理課程設(shè)計(jì)》 賈紹義 柴誠(chéng)敬 主編 天津大學(xué)出版社 </p><p>　　【2】《化工原理（上）》 夏青

32、陳常貴 主編 天津大學(xué)出版社</p><p>　　【3】《化工原理課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)》 任曉光 主編 化學(xué)工藝出版社</p><p>　　【4】《化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)》 董大勤 主編 化學(xué)工藝出版社</p><p><b>　?。ò耍└戒?lt;/b></p><p>　　ChemCAD

33、運(yùn)行結(jié)果</p><p>　　TABULATED ANALYSIS</p><p>　　------------------</p><p>　　Overall Data:</p><p>　　Area Total m2 10.05 % Excess 83.74&

34、lt;/p><p>　　Area Required m2 5.16 U Calc. W/m2-K 590.49</p><p>　　Area Effective m2 9.48 U Service W/m2-K 321.37</p><p>　　Area

35、 Per Shell m2 9.48 Heat Duty MJ/h 1.03E+003</p><p>　　Weight LMTD C 94.91 LMTD CORR Factor 0.9888 CORR LMTD C 93.85</p><p>　　Shellside Data:</p><p&g

36、t;　　Crossflow Vel. m/sec 9.2E-002 EndZone Vel. 8.0E-002 Window Vel. 1.6E-001</p><p>　　Film Coef. W/m2-K 2158.05 Reynold's No. 2669</p><p>　　Allow Press. Drop

37、 MPa 0.03 Calc. Press. Drop MPa -0.01</p><p>　　Inlet Nozzle Size m 0.15 Press. Drop/In Nozzle MPa 0.00</p><p>　　Outlet Nozzle Size m 0.15 Press.

38、 Drop/Out Nozzle MPa 0.00</p><p>　　Mean Temperature C 30.00</p><p>　　Rho V2 IN kg/m-sec2 35.16 Press. Drop (Dirty) MPa -0.01</p><p>　　Stream Ana

39、lysis:</p><p>　　SA Factors: A 7.74 B 70.23 C 16.27 E 5.76 F 0.00</p><p>　　Ideal Cross Vel. m/sec 0.13 Ideal Window Vel. m/sec 0.19</p><p>　　Tubeside

40、 Data:</p><p>　　Film Coef. W/m2-K 1603.99 Reynold's No. 38686</p><p>　　Allow Press. Drop MPa 0.03 Calc. Press. Drop MPa 0.01</p><

41、p>　　Inlet Nozzle Size m 0.15 Press. Drop/In Nozzle MPa 0.00</p><p>　　Outlet Nozzle Size m 0.15 Press. Drop/Out Nozzle MPa 0.00</p><p>　　Interm. Nozzle Size

42、 m 0.00 Mean Temperature C 125.00</p><p>　　Velocity m/sec 1.01 Mean Metal Temperature C 67.47</p><p>　　Clearance Data:</p><p>　　Baffle

43、 m 0.0032 Outer Tube Limit m 0.2900</p><p>　　Tube Hole m 0.0008 Outer Tube Clear. m 0.0350</p><p>　　Bundle Top Space m 0.00

44、00 Pass Part Clear. m 0.0000</p><p>　　Bundle Btm Space m 0.0000</p><p>　　Baffle Parameters:</p><p>　　Number of Baffles 5</p&

45、gt;<p>　　Baffle Type Single Segmental</p><p>　　Inlet Space m 0.342 </p><p>　　Center Space m 0.300 &l

46、t;/p><p>　　Outlet Space m 0.342 </p><p>　　Baffle Cut percent 25.000 </p><p>　　Baffle Overlap m 0.05

47、0 </p><p>　　Baffle Cut Direction Horizontal</p><p>　　Baffle Cut Basis Diameter</p><p>　　Number of Int. Baffles

48、 0</p><p>　　Baffle Thickness m 0.003 </p><p><b>　　Shell:</b></p><p>　　Shell O.D. m 0.35 Orientation

49、 H</p><p>　　Shell I.D. m 0.33 Shell in Series 1</p><p>　　Bonnet I.D. m 0.33 Shell in Parallel 1</p><p>　

50、　Type AEW Max. Heat Flux Btu/ft2-hr 0.00</p><p>　　Imping. Plate Impingement Plate Sealing Strip 5</p><p><b>　　Tubes:</b>

51、</p><p>　　Number 64 Tube Type Bare</p><p>　　Length m 2.00 Free Int. Fl Area m2 0.00</p><p>　　Tu

52、be O.D. m 0.025 Fin Efficiency 0.000</p><p>　　Tube I.D. m 0.020 Tube Pattern SQUAR</p><p>　　Tube Wall Thk. m

53、 0.003 Tube Pitch m 0.032</p><p>　　No. Tube Pass 4</p><p>　　Inner Roughness m 0.0000560</p><p>　　Resistances:</p><p>　　

54、Shellside Film m2-K/W 0.00046</p><p>　　Shellside Fouling m2-K/W 0.00018</p><p>　　Tube Wall m2-K/W

55、 0.00005</p><p>　　Tubeside Fouling m2-K/W 0.00018</p><p>　　Tubeside Film m2-K/W 0.00062</p><p>　　Refer

56、ence Factor (Total outside area/inside area based on tube ID) 1.250</p><p>　　Pressure Drop Distribution:</p><p>　　Tube Side Shell Side</p><p>　　Inlet

57、 Nozzle MPa 0.0000 Inlet Nozzle MPa 0.0000</p><p>　　Tube Entrance MPa 0.0008 Impingement MPa 0.0000</p><p>　　Tube MPa 0.

58、0065 Bundle MPa 0.0002</p><p>　　Tube Exit MPa 0.0022 Outlet Nozzle MPa 0.0000</p><p>　　End MPa 0.0020 Total Fric. MPa

59、 0.0003</p><p>　　Outlet Nozzle MPa 0.0000 Total Grav. MPa -0.0061</p><p>　　Total Fric. MPa 0.0115 Total Mome. MPa 0.0000</p>

60、;<p>　　Total Grav. MPa 0.0000 Total MPa -0.0059</p><p>　　Total Mome. MPa -0.0000 </p><p>　　Total MPa 0.0115 </p>