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1、精品学习资源同学姓名：左子玲学号：09040070专业：环境工程班级： 成果：指导老师：柯斌清老师09402*化工原课程设计*换热器工艺初步设计设计时间： 2021 年 10 月 25 日至 2021 年 12 月 13 日环境与生命科学系欢迎下载精品学习资源目 录1 设计题目 22 设计条件 23 设计内容和要求 34 设计内容 34.1 挑选换热器的类型34.2 流淌方向 44.3 估算传热面积 44.3.1. 热流量 44.3.2. 平均传热温差 44.3.3. 传热面积 44.3.4冷却水用量 44.4 主体构件的工艺结构尺寸54.4.1管程数和传热管数54.4.2平均传热温差校正54
2、.4.3传热管的排列 54.4.4壳体内径 54.4.5折流板 64.4.6运算接口直径 64.5 换热器主要传热参数核算74.5.1 热量核算 74.5.2 壁温核算 94.5.3 换热器内流体的流淌阻力 压降95 运算结果总汇 10设计感想 11参考文献 12附录 :13欢迎下载精品学习资源1 设计题目管壳式卧式换热器设计2 设计条件某厂用循环冷却水甲苯从80 冷却到 50, 甲苯年处理才能为44500t/a ，压力为6.5MPa，循环冷却水的入口温度为25，出口温度为35，要求冷凝器答应压降不大于500000Pa；试设计一台管壳式卧式换热器完成该生产任务；每年按330 天运算，每天 24
3、h连续运行；表 1 主要物性参数定性温度/ 密度kg/m 3粘度mPa s比热容热导率708660.4551 91 kJ/kg K0.1273W/m K30994.30.7424.1740.624W/m 流体甲苯循环冷却水kJ/kg 3 设计内容和要求1 标题页2目录3 确定设计方案4传热面积运算5工艺结构尺寸运算6换热器校核7换热器主要结构参数和设计结果一览表8换热器工艺条件图9自设计使用该换热器的工艺流程图10 对本设计的评判11 参考文献欢迎下载精品学习资源4 设计内容4.1 挑选换热器的类型本设计中循环冷却水甲苯选用带有折流挡板的固定管板式换热器，这种换热器适用于以下情形：温差不大；温
4、差较大但是壳程压力较小；壳程不易结构或能化学清洗；本次设计条件满意第种情形；另外，固定管板式换热器具有单位体积传热面积大，结构紧凑、牢固，传热成效好，而且能用多种材料制造，适用性较强，操作弹性大，结构简 单，造价低廉，且适用于高温、高压的大型装置中；采纳折流挡板，可使作为冷却剂的水简洁形成湍流，可以提高对流表面传热系数，提高传热效率；4.2 流淌方向本冷却器的管程走循环冷却水，壳程走甲苯；热空气和冷却水逆向流淌换热；4.3 估算传热面积4.3.1. 热流量甲苯的质量流3W=44500t/a=44500 10 /330 24=5618.687 kg/h热流量为Q=WpcT 1T2 =5618.6
5、87 1. 91； do=25mm,di =20mm管子根数： n=A dol=41. 2 42中心线或中心线邻近管子根数nc=11取管程数为 2，就 N=n+拉杆 +5=42+6+5=534.4.2 平均传热温差校正平均传热温差校正系数=2=0.182温度校正系数为0.97欢迎下载精品学习资源平均传热温差校正为t m=tm =0.97 38=36.86 4.4.3 传热管的排列采纳组合排列法，即每程内均按正三角形排列，隔板两侧采纳正方形排列；其中，每程内的正三角形排列，其优点为管板强度高，流体走短路的机会少，且管外流体扰动较 大，因而对流传热系数较高，相同的壳程内可排列更多的管子；4.4.4
6、 壳体内径取管间距： t 32 mm ，就得 D=489.38mm可取 D 为 509mm4.4.5 折流板采纳弓形折流板，取弓形折流板圆缺高度为壳体内径的25%，就取折流板数 12，就折流板间隔： h=0.234.4.6 运算接口直径1. 运算循环冷却水进出口管径，设流速 u=0.5m/s所以选用直径为 65mm的管子；欢迎下载精品学习资源2. 运算甲苯进出口管径所以选用直径为 70mm的管子；4.5 换热器主要传热参数核算4.5.1 热量核算1 壳程对流传热系数对于圆缺形折流板，可采纳克恩公式ho =其中：当水做冷却剂时，粘度校正为=1.05当量直径，管子为正三角形排列时，de 0.020
7、2 m壳程流通截面积2So=hD1 =0.23 0.509 欢迎下载精品学习资源Reo=2696普朗特准数Pr =6.83因此，壳程水的传热膜系数ho 为0.551/3ho = 0.36 0.1273/0.0202 26966.83 1.02=329.6 W/m 2 管程对流传热系数其中： hi =管程流通截面积2Si =0.0066 m管程空气的流速及其雷诺数分别为22Gi =779115.2kg/h m=216.42 kg/s mRe=5833.45de=0.029 m普兰特准数Pr =4.96因此，管程空气的传热膜系数hi 为2=1548.64 W/m 3 基于管内表面积的总传热系数Ki
8、欢迎下载精品学习资源污垢系数：2-1管内侧 Ro 0.000344m W2-1管外侧 Ri 0.0005191m W-1管子材质金属的导热系数 116.3W m -1=0.00482解得： 208W/ m i此运算值与前面的初设值K =200 W/ m 2 的关系： 该换热器的传热系数裕度为满意换热器设计所要求的5%之内的范畴，初选的换热器合适；4传热面积换热器的实际传热面积Sp=3.14 0.025 42 2.9=9.56m 2该换热器的面积裕度为=18 %满意要求的 30%以下的范畴，该换热器符合实际生产要求；4.5.2 壁温核算因管壁很薄，且管壁热阻很小，该换热器用自来水作为冷却水，设定
9、冷却水进口温度为25，出口温度为35来运算传热管壁温度；传热管平均壁温=38.4 39查的在该温度下甲苯的粘度，水的粘度欢迎下载精品学习资源对管侧对壳侧4.5.3 换热器内流体的流淌阻力 压降1 管程流淌阻力管内流体在 Re=5833.45 时，查的摩擦阻力系数=0.011直管部分的压降：2 p1=31.73=565.46 Pa欢迎下载精品学习资源总压降： pi p1 + p2） 壳程阻力：用概算法：1 p =13.6kg/m 2）管侧，壳侧的压力缺失均满意要求，该设计可行欢迎下载精品学习资源流体密度 /）994.30.58660.5传热量 /kw59.6259.62总传热系数/208208传
10、热系数 /1548.64329.6污垢系数 /0.00033440.00051595 运算结果总汇换热器形式：管壳卧式换热面积 /m工艺参数：8.65表 2设计结果一览表名称物料名称管程循环水壳程甲苯操作压力 /MPa0.56.5操作温度 /4590流量 /kg/h ）5142.165618.687阻力降 Pa876.46133.416程数21举荐使用材料碳钢碳钢管子规格 25 2.5管数38管长 3000mm管间距/mm32排列方式正三角形折流板形式上下间距230mm壳体内径 /mm509切口高度127.25mm欢迎下载精品学习资源设计感想此次化工原理课程设计题目是“空气压缩机后冷却器设计”
11、，由于上学期彭老师对传热与换热设备相关内容讲得很具体，印象仍比较深，加上这学期正好学习了过程设备设计；另外，从图书馆借阅的几本书也特别具有参考性，所以总体来说这次课程设计没有遇到太大的难题；但不行否认的是设计过程很磨练人的耐心和毅力；一 数据运算这是设计第一阶段的主要任务；数据运算的精确性直接影响到后面的各阶段，这就需要我们具有极大的耐心；从拿到原始设计数据到确定最终参数，连续了将近一个星期：确定需要求的参数，查资料找公式、标准值等，一步一步进行运算；我在确定传热面积的时候， 由于取的管数太多导致后面得到的传热面积裕度超出规定范畴，所以又得回去再算一遍， 可见在设计过程中，细心是特别重要的，由
12、于它可以削减许多不必要的麻烦；二 查资料以前有个错误的熟识：查资料嘛，按部就班就可以了，简洁！但是这次课程设计却完全转变了我的熟识；其实查资料是很讲究技巧的，也是相对比较敏捷的；另外，我这次用到的参考资料有将近 10 种之多，这在之前是难以想象的；三 AutoCAD 绘图这是第一次尝试用专业绘图软件AutoCAD进行绘图；这个软件我们很熟识也很生疏，熟识是由于大一学工程制图时有接触到这个软件，生疏是由于正真会用或用得好的同学是凤毛麟角；但是，没有压力哪来动力，在下定决心之后，立刻借来几AutoCAD学习的资料，重温各种操作工具及技巧等；在预备了几天之后才开头正式画图，不断修改，差漏补缺，知道最
13、终完成整个设计图；四 完成设计说明书这是最终总结性的阶段；需要对前面的数据进行整理归纳，需要肯定的耐心；耐心、细心、决心是本次课程设计最大的感受； 最终，再次感谢柯老师在整个设计过程中赐予的尽心指导！欢迎下载精品学习资源参考文献【1】钟理 , 伍钦，马四朋 . 化工原理 上） . 北京，化学工业出版社，2021.8.【2】材料与零部件上） . 上海科学技术出版社 . 1982.7.【3】钱颂文 . 换热器设计手册，北京，化学工业出版社，2002.8【4】匡国柱 . 化工单元过程及设备课程设计. 北京，化学工业出版社， 2002【5】陈锦昌 . 运算机工程制图 . 广州，华南理工高校出版社， 2006.8.【6】郑津洋，董其伍，桑芝富. 过程设备设计 . 北京，化学工业出版社， 2021.1.【7】赵军 . 化工设备机械基础. 北京，化学工业出版社. 2000.欢迎下载精品学习资源附 录:1.符号说明表 3符号说明一览表符号代表意义符号代表意义W流量粘度G质量流速Pr普兰特准数Q热负荷热导率Tm对数平均温度传热膜系数K传热系数Re雷诺数温度修正系数r污垢系数A传热面积ft摩擦阻力系数l管长L管箱长度N管数Sc流道面积D壳内径d管径h折流板间隔P压强欢迎下载