化工原理课程设计方案左子玲.docx

* 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: 09040070
专业：环境工程班级: 09402
成绩：
指导教师：柯斌清老师
设计时间：2018年10月25日至2018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
流动方向 4
估算传热面积 4
. 热流量 4
. 平均传热温差 4
. 传热面积 4
冷却水用量 4
主体构件的工艺结构尺寸 5
管程数和传热管数 5
平均传热温差校正 5
传热管的排列 5
壳体内径 5
折流板 6
计算接口直径 6
换热器主要传热参数核算 7
热量核算 7
壁温核算 9
换热器内流体的流动阻力 ( 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，压力为
,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
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天计算，每天24h
连续运行。
表1主要物性参数
流体
定性温度
/C
密度
kg/m3
粘度
mPa- s
比热容
热导率
甲苯
70
866

1. 91 kJ/(kg - K>
/(m - K>
循环冷却水
30



kJ/(kg -C >
/(m -C >
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

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。

热流量
甲苯的质量流
3
W=44500t/a=44500 X 10/(330 X 24>= kg/h
热流量为
Q=Wp(T i — T2> = X <80 — 60)
= kJ/h
=
平均传热温差
=38 C

初步设定设K' =200 W- m-2「C-1。则估算的传热面积为
，则A=

kg/h


选用$ 25 x （碳钢管＞;d°=25mm,d=20mm 管子根数：n=A+ nd°|=~ 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+!杆+5=42+6+5=53

平均传热温差校正系数
.口 = I =2
LrJ
=Izil
=
温度校正系数为
「.引x
=
平均传热温差校正为△ tm=回X^t m = X 38=( C >

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=