化工原理课程设计 09040070左子玲.doc

化工原理课程设计__09040070左子玲* 化工原课程设计*
换热器工艺初步设计
学生姓名: 左子玲学号:
专业: 环境工程班级: 09402
成绩:
指导教师: 柯斌清老师

设计时间:2011年 10月25日至2011年12月13日
环境与生命科学系
目录
1 设计题目 2
2 设计条件 2
3 设计内容和要求 3
4 设计内容 3
选择换热器的类型 3
4
估算传热面积 4
4
4
4
4
5
5
5
5
5
6
6
7
7
9
(压降) 9
5 计算结果总汇 10
设计感想 11
参考文献 12
附录: 13
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,甲苯年处理能力为44500t/a,,循环冷却水的入口温度为25,出口温度为35,要求冷凝器允许压降不大于Pa;试设计一台管壳式卧式换热器完成该生产任务。每年按330天计算,每天24h连续运行。
表1 主要物性参数
流体
定性温度/℃
密度
kg/m3
粘度
mPa·s
比热容
热导率
甲苯
70
866

kJ/(kg·K)
/(m·K)
循环冷却水
30


kJ/(kg·℃)
/(m·℃)
3 设计内容和要求
(1)标题页
(2) 目录
(3) 确定设计方案
(4) 传热面积计算
(5) 工艺结构尺寸计算
(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)对本设计的评价
(11)参考文献
4 设计内容
选择换热器的类型
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,这种换热器适用于下列情况:①温差不大;②温差较大但是壳程压力较小;③壳程不易结构或能化学清洗。本次设计条件满足第②种情况。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、坚固,传热效果好,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。
采用折流挡板,可使作为冷却剂的水容易形成湍流,可以提高对流表面传热系数,提高传热效率。

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动换热。
估算传热面积

甲苯的质量流
W=44500t/a=44500×103/(330×24)= kg/h
热流量为
Q=Wcp (T1-T2) =××(80-60)
=.8 kJ/h
=

= =38℃

初步设定设K‘=200 W·m-2·℃-1。则估算的传热面积为
m2
,则A=

Wo = kg/h


选用φ25×(碳钢管);do=25mm,di=20mm
管子根数:n=A÷πdol=≈42
中心线或中心线附近管子根数nc=11
取管程数为2,则N=n+拉杆+5=42+6+5=53

平均传热温差校正系数
==2
==
温度校正系数为
×
=
平均传热温差校正为△tm=×△tm’=×38=( ℃)

采用组合排列法,即每程内均按正三角形排列,隔板两侧采用正方形排列。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。

取管间距:t =32 mm ,则
得D=
可取D为509mm

采用弓形折流板,取弓形折流板圆缺高度为壳体内径的25%,则
取折流板数12,则折流板间隔:h= =