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1、设计题目：甲醇冷凝冷却器的设计系别专业：学生姓名 : 学号:起迄日期 :2015 年 06 月 03 日 2015 年 06 月 13 日指导教师 :精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 1 页，共 17 页 - - - - - - - - - - 化工原理课程设计任务书1课程设计的内容和要求（包括原始数据、技术要求、工作要求等）：设计方案设计任务及条件（1）处理能力10600kg/h 甲醇（2）设备形式列管式换热器（3）操作条件甲醇：入口温度64C，出口温度 50C，压力为常压。冷却介质：循环
2、水，入口温度30C，出口温度 40C，压力为。允许压降：不大于105Pa。每年按 330 天计，每天 24 小时连续运行。精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 2 页，共 17 页 - - - - - - - - - - 化工原理课程设计任务书2对课程设计成果的要求包括图表、实物等硬件要求：图表物料甲醇水温度入口6430出口5040质量流量 kg/h106009562设计压力 (MPa)常压3主要参考文献：柴诚敬主编 化工原理（高等教育出版社）贾绍义柴诚敬 主编 化工原理课程设计（天津大学出版社
3、）4课程设计工作进度计划：序号起 迄 日 期工作内容1设计实验内容和要求2按设计任务和条件计算实验结果3完成电子稿的设计主指导教师日期：年月日精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 3 页，共 17 页 - - - - - - - - - - 课程设计说明书设计名称化工原理课程设计2015 年6 月3 日化工原理课程设计说明书目录（一）课程设计的任务和要求：设计方案1（二）对课程设计成果的要求：图表2精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 -
4、 - - - - - - - - -第 4 页，共 17 页 - - - - - - - - - - （三）主要参考文献2（四）课程设计工作计划进度2（五）设计计算过程511（六）计算结果列表121、设 计题 目甲 醇 冷 凝冷 却器 的设 计2、设 计 任务 及 操 作条 件处理能 力10600kg/h甲 醇。设 备 形 式列 管式 换热 器操 作 条 件甲醇：入口温度64，出口温度 50，压力为常压。冷却介质：循环水，入口温度 30，出口温度 40，压力为。允许压降：不大于105 Pa 。每年按 330 天计，每天 24 小时连续运作。3、设计 要 求选 择 适宜 的列 管 式换 热 器
5、并进 行 核 算。精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 5 页，共 17 页 - - - - - - - - - - 设计方案1 确 定设 计 方 案（ 1） 选择 换 热 器的 类 型两 流体温 度 变 化情 况 ：热 流体进 口 温 度 64， 出 口 温度 50 冷 流 体。冷 流体进 口 温 度 30， 出 口 温度 40 。从 两流体 温 度 来看 ，换 热器 的 管 壁温 度 和 壳体 壁 温 之差 不 会 很大 ， 因此 初步 确 定选 用 列管 式 换 热器 。（ 2） 流动 空
6、 间 及流 速 的 确定由于 循 环 冷却水 易结垢 ，为 便 于 清 洗，应 使冷 却 水 走管 程 ，甲醇 走 壳程 。另 外 ，这 样 的 选 择可 以 使 甲醇 通 过 壳体 壁 面 向空 气 中 散热 ， 提高 冷 却 效果 。 同 时 ，在 此 选 择逆 流 。 选 用25mm 的 碳 钢管 ， 管内 流速 取 ui = s。2、 确 定物 性 数 据定 性 温度 ：可 取 流体 进 出口 温 度 的平 均 值 。壳 程 甲醇 的定 性 温度 为 ：64 50572管 程 循环 水的 定 性温 度 为：3524030t根 据 定性 温度 ， 分别 查 取壳 程 和 管程 流 体 的
7、有 关 物 性数 据 。甲 醇 在 57下 的 有 关物 性 数据 如 下 ：密 度o= kg/m3定 压 比热 容cpo=(kg )导 热 系数o=(m )粘 度o= Pas循 环 水在 35 下 的 物性 数 据 ：密 度i=994kg/m3定 压 比热 容cp i= kJ/(kg )精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 6 页，共 17 页 - - - - - - - - - - 导 热 系数i= W/(m )粘 度i= Pas3 计 算总 传 热 系数（ 1） 热流 量3oopoo106
8、002.629 1064 50108373W3600Qw ct（ 2） 平均 传 热 温差1212(6440)(50 30)t21.964-40lnln50-30mtttt（ 3） 冷却 水 用 量i3pii10837336009562.3kg /ct4.08104030OQwh（）（ 4） 总传 热 系 数 K 管 程传 热 系 数iiieid u p0.02 0.5 994137100.000725R4 . 0iipi8 .0iiiiiiicpudd023. 0）（）（30.80.40.6264.08 100.0007250.0231137100.020.626（）（m/2 .2733 W
9、(m2 ) 壳 程传 热 系 数假 设壳 程 的传热 系 数 o = 800 W/(m2 )；污 垢热 阻 为Rsi = m2 /W Rso = m2 /W管 壁的 导 热系数=45 W/(m )总传热系数 Kosomoioiiio1dbddddd1RRK1=0.0250.0250.0025 0.0251+0.00034+0.000172+2733.2 0.0200.02045 0.0225800=423W/(m2 )精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 7 页，共 17 页 - - - - -
10、 - - - - - 4、 计 算传 热 面 积2m10837311.69t42321.9QSmK考虑 15 的 面 积裕 度 ， S=S=5、 工 艺结 构 尺 寸（ 1） 管径 和 管 内流 速 及 管长选用 ? 25mm 传 热 管 (碳钢 )，取 管 内 流速 ui =s（ 2） 管程 数 和 传热 管 数依据传 热管 内 径 和流 速 确 定单 程 传 热管 数229562=17.02183.1436009940.0200.544siiVnd u根按单程管计算，所需传热管长度为213.44=9.513.140.025 18osSLmd n按单 程 管 设计，传 热 管 过 长，宜 采
11、 用多管 程结 构 。若 取 传 热 管长 L=6m， 换 热器 管 程 数为 2， 则13.44293.140.0256soSnd L根每 程 管数 为292=15 根管 内 流速2295620.57/3.1436009940.0201544iisVum sd n（ 3） 平均 传 热 温差 校 正 及壳 程 数平均传 热温 差 校 正系 数122164501.44030Rtt211140300.296430ttPt按单壳 程 、 双管 程 结 构查 温 差 校正 系 数 图表 。 可 得t0.94平均传热温差mtt0.9411.6910.99mt（ 4） 传热 管 排 列和 分 程 方法采
12、用 组 合 排列 法 ， 即每 程 内 均 按 正 三 角 形 排 列 ，隔 板 两 侧 采用 正 方形 排列 。 取管 心 距 t= d0， 则t=25= 32mm 精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 8 页，共 17 页 - - - - - - - - - - 横过管 束 中 心线 的 管 数1.191.19186csnn根（ 5） 壳体 内 径采用 双管 程结 构 ，取 管 板 利用 率=，则 壳 体 内径 为18=1.051.0532170.380.7snDtmm圆 整 可取 D180
13、mm （ 6） 折流 档 板采用 弓 形 折流板 ，取 弓 形 折流 板 圆 缺高 度 为 壳体 内 径的 ，则切 去 的圆 缺高 度 为h 180 取折 流 板 间距 B， 则B 180 90mm 折流 板 数 为60001=16690BN传热管长块折流档板间距折 流 挡板 圆缺 面 水平 装 配。（ 7） 接管壳 程 流 体进出 口接管取接 管 内 甲醇流 速为u1 s， 则 接 管内 径 为1144 106000.0383600755.773.143.5Vdmu圆 整 后可 取内 径 为 50mm 。管 程 流 体进出 口接管取接 管 内 循环水 流速u2m/s ， 则接 管内 径 为2
14、24495620.05336009943.141.2Vdmu圆 整 后可 取内 径 为 60mm 。6 换 热器 核 算（ 1） 热量 核 算 壳程对 流传 热 系 数对圆 缺 形 折流板 ，可采 用 凯 恩公 式10.550.143ooew0.36erdoRP （）当量 直 径 ，由正 三角形 排 列 得2222333.144()4 (0.0320.025 )24240.020m3.14 0.025oeotddd精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 9 页，共 17 页 - - - - - -
15、 - - - - 壳程 流 通 截面积2ood0.02510.090.1810.0035mt0.032SBD （）（）壳程 甲 醇 流速及 其雷诺 数 分 别为o0o106001.11m/3600 755.77 0.00350.020 0.86 755.77e333310.00039oeooVusSd uR普兰 特 准 数302.629100.00039r5.30.1919pooocP粘度 校正114.0w）（10.5523o0.19190.36333315.31 1851/ m0.020W（） 管程对 流传 热 系 数当 Rei 10000 ，60iLd时 可采 用 公 式0.80.40.0
16、23eriiiiiRPd管程流 通截 面 积222i3.141860.0200.0019m4242scinnd管程循 环水 流 速 及其 雷 诺 数分 别 为95621.41m/3600 994 0.00190.020 1.41 994e386630.000725iiiiiiiVusSd uR普兰特 准数30.80.42i4.08 100.000725r4.730.6260.6260.023323564.735435/ (0.020piiiicPWm ） 传热系 数 K精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - -
17、 - -第 10 页，共 17 页 - - - - - - - - - - 21ddbd1ddd10.0250.0250.00250.02510.0003440.00017254350.0200.020450.02251851697/ mooosisoiiimoKRRW（） 传热面 积 S21083737.5t69720.6mQSmK该 换热 器 的实际 传 热 面积 Sp2p3.14 0.0256 0.06(18-6) 5.60oTSd LNm（）该 换热 器 的面积 裕 度 为p14.1-7.5100%100%88%7.5SSHS传 热 面积 裕 度合 适， 该 换热 器 能 够完 成 生
18、 产任 务 。（ 2） 换热 器 内 流体 的 压 力降 管程流 动阻 力122212()=1.4=1=222itsptspiiiiiipppF N NFNNuuLppd其中，由 Re 32356 ，传热 管 相对 粗 糙 度0.10.00520d，查莫狄 图得i m ，流 速 uis， 994 kg/m3，所 以212269941.180.0357266a0.02029941.1832076a2PPPP45726620761.4 121.5691010aiPPaP管程总压力降（）管 程 压力 降在 允 许范 围 之内 。 壳程压 力降1211.15otsstPPPF NNF（）其中，精品资料
19、 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 11 页，共 17 页 - - - - - - - - - - 流 体流经 管束 的 阻力210.2280.228211(1)220.55Re5333310.479390.86/755.770.860.50.479(391)236442ooocBocBouPFf nNFfnNumsPPa其中，流 体流过 折流 板 缺 口的 阻 力2222245o2(3.5)20.15 ,0.322 0.15755.77 0.86(3.5)39 (3.5)27250 a20.3227
20、250 236441.15 15.444 1010ooBooBuBPNDBm DmuBPNPDPPaPa其中壳程总压力降（）壳 程 压力 降也 在 允许 压 力降 范 围 内。经 上 述 计 算 和 核 算， 可 知 所选 工 艺 参数 符 合 条 件， 即 设 计 的换 热 器能 满足 生 产要 求 。设 计 结 果精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 12 页，共 17 页 - - - - - - - - - - 主 要 符 号 说 明设 备 名 称甲 醇 冷凝 冷 却 器换热器 形式列管式
21、 换 热 器设 备 型 号G300工 艺 参 数序 号名 称单位管 程壳 程1物 料 名 称循环 水甲 醇2操 作 压 力Pa常 压3操 作 温 度30 进 /40 出64 进 /50 出4流 量kg/h9562106005流 体 密 度kg/m39946定 压 比 热容kJ/(kg )7流 速m/s8传 热 量W1083739平 均 温 度差10总 传 热 系数W/m2 K49711换 热 面 积m22112传 热 系 数W/ （m2 ）5435185113污 垢 系 数m2 K/W14阻 力 降kPa15程 数2116使 用 材 料碳 钢碳 钢17直 径mm2518018长 度mm6000
22、19管 子 规 格18 根 ，管 间 距 32mm ， 排 列20折流 档 板 规格66 块， 间 距 90mm ， 切 口 水平 高 度 %21说 明 ：参 照 标 准 JB/T4715-92精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 13 页，共 17 页 - - - - - - - - - - 甲 醇的 定 性 温度T循环 水 定 性温 度t甲 醇 密 度o循环 水 密度i甲 醇定 压 比 热容cpo循 环水定 压比热 容cpi甲醇 导 热 系数o循环 水 导 热系 数i甲 醇 粘 度o循环 水
23、 粘度i甲 醇 流 量wo循环 水 流量wi热 负 荷Qo平均传 热 温差tm总传 热 系 数K管程 雷 诺数Re温差 校 正 系数t管 程、 壳 程 传热 系 数i、o初 算初 始 传 热面 积S传 热管 数sn初 算实 际 传 热面 积S管 程 数pN壳 体 内 径D横过 中 心 线管 数CN折流 板 间 距B管 心 距t折 流 板 数NB接 管内 径1d、2d管程 压 力 降iP当 量直 径ed壳程 压 力 降oP面 积裕 度H换 热器 壁 面 内、外 侧的 污 垢 热阻Rsi、 Rso管板 利 用率切 去的 圆 缺 高度h壳程 流 通 截面 积So普兰 特 准 数Pr换 热器 实 际
24、传热 面 积Sp精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 14 页，共 17 页 - - - - - - - - - - 精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 15 页，共 17 页 - - - - - - - - - - 精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 16 页，共 17 页 - - - - - - - - - - 精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 17 页，共 17 页 - - - - - - - - - -