化工原理課程設計---列管式換熱器 (2)

1、<p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　一、設計任務書</b></p><p><b>　　二、設計計算</b></p><p><b>　　2.1確定設計方案</b></p><p>　　2.11選擇換熱器的類型 <

2、/p><p><b>　　2.12管程安排</b></p><p><b>　　2.2確定物性數(shù)據(jù)</b></p><p><b>　　2.3估算傳熱面積</b></p><p><b>　　2.31熱流量</b></p><p>&l

3、t;b>　　2.32冷卻水用量</b></p><p>　　2.33平均傳熱溫差</p><p>　　2.34初算傳熱面積</p><p><b>　　2.4工藝結構尺寸</b></p><p>　　2.41管徑和管內流速</p><p>　　2.42 管程數(shù)和傳熱管數(shù)</

4、p><p>　　2.43 平均傳熱溫差校正及殼程數(shù)</p><p>　　2.44 傳熱管排列和分程方法</p><p><b>　　2.45 殼體直徑</b></p><p><b>　　2.46折流板</b></p><p><b>　　2.47接管</b>

5、;</p><p><b>　　2.5換熱器核算</b></p><p>　　2.51傳熱面積校核</p><p>　　2.52換熱器內壓降的核算</p><p><b>　　三、設計結果匯總表</b></p><p>　　四、設計評述及設計收獲</p><

6、;p><b>　　五、參考資料</b></p><p><b>　　一、設計任務書</b></p><p>　　某生產(chǎn)過程中，反應器的混合氣體經(jīng)與進料物流換熱后，用循環(huán)冷卻水將其從110℃進一步冷卻至60℃之后，進入吸收塔吸收其中的可溶組分。已知混合氣體的流量為3×10㎏/h,壓力為6.9MPa,循環(huán)冷卻水的壓力為0.4MPa，循

7、環(huán)水的入口溫度為29℃，出口溫度為39℃，試設計一臺列管式換熱器，完成該生產(chǎn)任務。</p><p><b>　　二、設計計算</b></p><p><b>　　2.1確定設計方案</b></p><p>　　2.11選擇換熱器的類型 兩流體的溫度變化情況：</p><p>　　熱流體進口溫度

8、110℃，出口溫度60℃；</p><p>　　冷流體的進口溫度29℃，出口溫度為39℃。</p><p>　　該換熱器影片能夠循環(huán)冷卻水冷卻，冬季操作時，其進口溫度會降低，考慮到這一因素，估計該換熱器的管壁溫度好人殼體溫度之差較大，因此初步確定選用浮頭式換熱器。</p><p><b>　　2.12管程安排</b></p>&l

9、t;p>　　從兩物流的操作壓力看，應使混合氣體走管程，循環(huán)冷卻水走殼程。但由于循環(huán)冷卻水較易結垢，若其流速太低，將會加快污垢增長速度，使換熱器的熱流量下降，所以從總體考慮，應使循環(huán)水走管程，混合氣體走殼程。</p><p><b>　　2.2確定物性數(shù)據(jù)</b></p><p>　　定性溫度：對于一般氣體和水等低黏度流體，其定性溫度可取流體進、出口溫度的平均值。

10、故殼程混合氣體的定性溫度為</p><p>　　管程流體的定性溫度為：</p><p>　　已知混合氣體在85℃下的有關數(shù)據(jù)如下，； ；; 。</p><p>　　查得循環(huán)水在34℃下的物性數(shù)據(jù)：；；；。</p><p><b>　　2.3估算傳熱面積</b></p><p>　　2.31熱流量（

11、忽略熱損失）</p><p>　　2.32冷卻水用量（忽略熱損失）</p><p>　　2.33平均傳熱溫差 </p><p>　　先按照純逆流計算，得</p><p>　　2.34初算傳熱面積 由于殼程氣體的壓力較高，故可選取較大的K值。假設K=320W/(㎡.℃),則估算的傳熱面積為</p><p

12、><b>　　S估= </b></p><p><b>　　2.4工藝結構尺寸</b></p><p>　　2.41管徑和管內流速 選用較高級冷拔傳熱管（碳</p><p><b>　　鋼），取管內流速</b></p><p>　　2.42 管程數(shù)和傳熱管數(shù) 可依

13、據(jù)傳熱管內徑和流速確定單程傳熱管數(shù)</p><p>　　按單程管計算，所需的傳熱管長度為</p><p>　　按單程管設計，傳熱管過長，宜采用多管程結構。根據(jù)本設計實際情況，采用非標設計，現(xiàn)取傳熱管長l=7m，則該換熱器的管程數(shù)為</p><p>　　傳熱管總根數(shù) n=811×2=1622</p><p>　　2.43

14、平均傳熱溫差校正及殼程數(shù) 平均溫差校正系數(shù)計算如下</p><p>　　按單殼程，雙管程結構，查圖得</p><p>　　平均傳熱溫差 </p><p>　　由于平均傳熱溫差校正系數(shù)大于0.8，同時殼程流體流量較大，故取單殼程合適。</p><p>　　2.44 傳熱管排列和分程方法 采用組合排列法，即每程內均按正三角形

15、排列，隔板兩側采用正方形排列。</p><p><b>　　取管心距 , </b></p><p>　　隔板中心到離其最近一排管中心距離按式計算</p><p>　　各程相鄰管的管心距為44㎜</p><p>　　2.45 殼體直徑 采用多管程結構，殼體直徑可按式估算。取管板利用，則殼體直徑為</p>

16、<p>　　按卷制殼體的進級檔，可取D=1600㎜</p><p>　　2.46折流板 采用弓形折流板，取弓形折流板圓缺高度為殼體內徑的25%，則切去的圓缺高度為</p><p><b>　　故可取h=400㎜</b></p><p>　　取折流板間距B=0.3D（0.2D〈B〈D），則</p><p>&l

17、t;b>　　可取B為500㎜。</b></p><p><b>　　折流數(shù)目板 </b></p><p>　　2.47接管 殼程流體進出口接管：取接管內氣體流速為，則接管內徑則為</p><p>　　圓整后可取管內徑為350㎜</p><p>　　管程流體進出口接管：取接管內液體流速，則接管內徑

18、為</p><p>　　圓整后取管內徑為420㎜。</p><p><b>　　2.5換熱器核算</b></p><p>　　2.51傳熱面積校核</p><p>　?。?）管程傳熱膜系數(shù)。按式計算 </p><p><b>　　管程流體流通截面積</b></p&g

19、t;<p>　　管程流體流速和雷諾數(shù)分別為</p><p><b>　　普朗特數(shù)</b></p><p>　?。?）殼程傳熱膜系數(shù)。用式計算</p><p>　　管子按正三角形排列，傳熱當量直徑為</p><p><b>　　殼程流通截面積</b></p><p&g

20、t;　　殼程流體流速及其雷諾數(shù)分別為</p><p><b>　　普朗特數(shù)</b></p><p><b>　　黏度校正</b></p><p>　?。?）污垢熱阻和管壁熱阻。查附錄9，管外側污垢熱阻，管內測污垢熱阻。已知管壁厚度b=0.0025m，碳鋼在該條件下的熱導率為。</p><p>　?。?/p>

21、4）總傳熱系數(shù)K。總傳熱系數(shù)K為</p><p>　?。?）傳熱面積校核。依式可得所計算傳熱系數(shù)面積為</p><p>　　熱傳奇的實際傳熱面積裕度為S</p><p>　　傳熱面積裕度合適，該換熱器能夠完成生產(chǎn)任務。</p><p>　　2.52換熱器內壓降的核算</p><p><b>　　（1）管程阻力

22、</b></p><p>　　由Re=34858，傳熱管相對粗糙度0.01，查參考文獻[2]中雙對數(shù)坐標圖得，流速，所以，</p><p>　　管程流體阻力在允許范圍之內。</p><p>　?。?）殼程阻力。按下式計算</p><p><b>　　其中。</b></p><p>&l

23、t;b>　　流體流經(jīng)管束的阻力</b></p><p>　　流體流過折流板缺口的阻力</p><p><b>　　其中 ，，則</b></p><p><b>　　總阻力</b></p><p>　　由于該換熱器殼程流體的操作壓力較高，所以殼程流體的阻力比較合適</p>

24、<p><b>　　三、設計結果匯總表</b></p><p>　　換熱器主要結構尺寸和計算結果見附表</p><p>　　四、設計評述及設計收獲</p><p>　　這次課程設計是第一次真正意義上理論與實踐的結合，是對我們已學知識的一種升華，通過這次課程設計我學會很多。首先，提升了我的理論運用于實際的能力；以前眼中的“簡單公式”

25、在設計中突然變得很繁瑣，要結合很多的實際情況才能得以確定。以前總是認為一個文檔會有什么難得了，但是，這一次，讓我的想法大改變，不管是排版還是公式的編輯。接著，這次課程設計，讓我的變得更加細心、有耐心了。最后，給我最大的收獲是，認真、努力的去做一件事，就一定會有收獲的。</p><p>　　雖然為它付出了很多，但是，也還存在許多明顯的不足之處，例如，數(shù)據(jù)不夠準確等。</p><p>　　這次

26、課程設計讓我受益匪淺，也讓我看到了很多不足之處，在查找資料方面的欠缺，在心態(tài)方面等等，發(fā)現(xiàn)了問題，要勇于去改正，相信這次之后，我會更加努力的去提高專業(yè)知識，多多參加實踐活動。</p><p><b>　　五、參考資料</b></p><p>　　[1]申迎華，郝曉剛.化工原理課程設計.第一版.北京：化學工業(yè)出版社，2010年.</p><p>

27、　　[2]高安全，王迪，崔金海.化工設備機械基礎.第一版.北京：化學工業(yè)出版社，2010年.</p><p>　　[3]柴誠敬.化工原理（上、下冊）.北京：高等教育出版社，2005年.</p><p>　　[4]鄭曉梅.化工制圖.北京：化學工業(yè)出版社，2002年.</p><p>　　[5]潘國昌，郭慶豐.化工設備設計.北京：清華大學出版社，1996年</p&