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1、化工原理课程设计 摘 要化工原理课程设计是理论联系实际的桥梁， 是进行体察工程实际问题复杂性的初 次尝试。通过化工原理课程设计，达到综合运用化工原理课程的基本知识，基本原理 和基本计算，进行融会贯通、独立思考，在规定的时间内完成指定的化工单元操作设 计任务，具有初步进行工程设计的能力；达到熟悉工程设计的基本内容，掌握化工单 元操作设计的主要程序和方法；提高和进一步培养分析和解决工程实际问题的能力。此设计为釜残液冷却剂的初步设计，是一钟列管式换热器，能将釜残液从高温冷却到适当温度，釜残液走管程，冷却剂走壳程。随着化学工业发展及能源价格的提高，换热器在化工生产中占有很重要的地位。列管式换热器的优点
2、是单位传热面积大，结构紧凑，紧固传热效果好，能用多种材料，价格低廉。根据以往生产资料作为设计的数据，并进行计算，从而确定具体型号。并用AutoCAD绘制平面布置图,主要配置装配图及收回控制点的工艺流程图,最终完成设计说明书。关键词:釜残液;冷却器;初步设计 AbstractPrinciples of chemical engineering course is designed to serve as a bridge between theory and practice, is to observe the complexity of engineering practical probl
3、ems early attempts. Through the principles of chemical engineering course design, the integrated use of basic knowledge of the principles of chemical engineering course, basic principle and basic calculation, to achieve mastery through a comprehensive, independent thinking, within the prescribed tim
4、e to complete the design tasks designated by the chemical unit operations, has the ability of the preliminary engineering design; To familiar with the basic content of engineering design, grasps the chemical single yuan operation design of the main procedures and methods; To improve and further deve
5、lop our ability to analyze and solve practical problems. This design as the kettle surface residue is agent of preliminary design, is a shell and tube heat exchanger, clock can be cooling to the appropriate temperature, the residual liquid from the hot kettle residual liquid tube side, the shell sid
6、e of the coolant walk. With the development of chemical industry and the increase in the price of energy, heat exchanger occupies very important position in the chemical production. Shell and tube heat exchanger is a heat transfer area is large, the advantages of compact structure, tighten the heat
7、transfer effect is good, can use a variety of materials, low prices. Based on previous production as a design of data and calculation, to determine the specific type. Assembly drawing with AutoCAD drawing layout, the main configuration and take back the control points of process flow diagram, finall
8、y complete the design specification.Keywords: kettle residual liquid; Cooler; The preliminary design目 录摘 要1Abstract21.前言42.设计目的及要求52.1目的52.2要求53.设计任务书63.1设计题目63.2设计任务及操作条件63.3设计已知条件63.4设计内容64.设计方案84.1列管式换热器的计算84.2辅助设备的计算及选择85.换热器设计工艺计算95.1初选设备规格95.2工艺结构尺寸105.3换热器核算115.4计算压强降126.辅助设备的选择156.1换热器封头的选择和
9、尺寸156.2管箱166.3隔板166.4法兰的选取166.5设置法兰垫片186.6接口法兰186.7排水孔法兰186.8拉杆直径及拉杆数196.9支座197.数据汇总208.主要符号表229.附录2310.参考文献2511设计心得体会261.前言化工原理课程设计是化工原理教学的一个重要环节，是综合应用本门课程和有关先修课程所学知识，完成以单元操作为主的一次设计实践。通过课程设计使学生掌握化工设计的基本程序和方法，并在查阅技术资料、选用公式和数据、用简洁文字和图表表达设计结果、制图以及计算机辅助计算等能力方面得到一次基本训练，在设计过程中还应培养学生树立正确的设计思想和实事求是、严肃负责的工作
10、作风。在不同温度的流体间传递热能的装置称为热交换器，简称为换热器。在换热器中至少要有两种温度不同的流体：一种流体温度较高，放出热量；另一种流体则温度较低，吸收热量。在工程实践中有时也会存在两种以上流体参加换热的换热器，但它的基本原理与前一种情形并无本质上的差别管壳式换热器(shellandtubeheatexchanger)又称列管式换热器。是以封闭在壳体中管束的壁面作为传热面的间壁式换热器。在管壳式换热器中，传递热量的间壁为圆管形。一些小直径的管子固定在管板上形成一组管束，管束外套有圆筒形薄壳，冷热流体分别走管内与管间，这两种流体通过间壁的热传导和间壁表面上流体的对流而进行热量交换。由于管束
11、和壳体结构的不同，管壳式换热器可以进一步划分为固定管板式、浮头式、填料函式和U型管式。这种换热器结构较简单，操作可靠，可用各种结构材料（主要是金属材料）制造，能在高温、高压下使用，是目前应用最广的类型。2.设计目的及要求2.1目的熟悉查阅文献资料，搜集有关数据，正确选用公式。在兼顾技术先进性，可行性，经济上合理性的前提下，综合分析设计任务要求，确定化工工艺流程，进行设备选型，并提出保证过程正常，安全更有所需要的检测盒测量参数，同事还要考虑环境保护的有效措施。准确而迅速的进行过程计算和主要设备的工艺设计计算。用精炼的语言，简洁的文字，清晰地图表来表达自己的设计及计算结果。通过化工原理设计可以巩固
12、CAD制图何从课外的学习中培养自学的能力，以及学习的方向通过化工原理课程设计，可以复习已经学过的换热器内容，可以更好的了解换热器。2.2要求通过化工原理设计，要求能综合运用本课程和前修课程的基本知识，进行融汇贯通的独立思考，在规定的时间完成指定的化工设计任务，从而得到化工设计的初步训练。通过化工原理设计，要求能了解工程设计的基本内容，掌握化工设计的主要程序和方法，培养血红色呢过分析和解决工程实际问题的能力。通过化工原理的课程设计，能梳理正确的设计思想，培养学生分析和解决工程实际问题的能力。学生要了解自己所设计的内容，在设计中要用到CAD的知识，所以要对CAD有一定的了解。在制作图纸的（利用CA
13、D）过程中，要考虑和利用到工程制图的标准。这要求工程制图要有一定的功底和认识。3.设计任务书3.1设计题目釜残液冷却器的设计3.2设计任务及操作条件1、 设计任务处理能力（釜残液流量） 6.01 kgs设备型式 列管式换热器 2、 操作条件釜残液 入口温度102.3,出口温度40 冷却介质水入口温度30,出口温度40 管程和壳程的压强降 不大于130kPa 换热器的热损失 忽略 3、 厂 址 齐齐哈尔地区 3.3设计已知条件1、定性温度下两流体的物性参数（1）釜残液定性温度tm=71.15 密度h=986kg/m3；比热容Cph=4190J/(kg.) 导热系数h=0.662W/(m) 粘度h
14、=0.00054Pa.s(2) 水定性温度tm=35.0 密度c=996kg/m3比热容Cpc=4180J/(kg.) 导热系数c=0.618W/(m) 粘度c=0.000804Pa.s2、管内外两侧污垢热阻分别是Rsi= Rso =1/4600( m2)/W 3、管壁导热系数w=17.5 W/( m)3.4设计内容1、设计方案的选择及流程说明2、工艺计算3、主要设备工艺尺寸设计 （1）冷却器结构尺寸的确定 （2）传热面积、两侧流体压降校核 （3）接管尺寸的确定4、辅助设备选型与计算5、设计结果汇总6、换热器装配图(1号图纸)7、设计评述8、参考资料*总传热系数K暂取为600W/m2。(是多次
15、试算后得出的值,设计任务书中不含此项)4.设计方案4.1列管式换热器的计算4.1.1试算初选设备规格4.1.1.1根据流体物性及工艺要求，确定流体通入的空间。4.1.1.2计算流体的定性温度，以确定流体的物性数据。4.1.1.3根据从传热任务计算热负荷。4.1.1.4计算平均温度差，并校核。4.1.1.5依据总传热系数的经验范围，选定总传热系数K选值。4.1.1.6由总传热速率方程m=KSt，初步标出传热面积S，并确定换热器的基本尺寸，选择设备规格。4.1.2工艺结构尺寸的选定和计算4.1.2.1根据传热器规格，选定固定管板式换热规格尺寸即确定管程数，管数，管长以及管直径，并确定管程数。4.1.2.
