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1、1化工原理课程设计说明书姓 名： 班 级： 应化 BG082 系 别： 药化学院 指导教师： 日 期： 2011.01.10 2化工原理课程设计任务书1. 设计题目：固定管板式冷却器的设计2. 设计条件：（1） 处理能力：Kg（混合气）/；（2） 设备形式：标准列管式换热器； （3） 操作条件： 混合气：入口温度 110，出口温度 60；压力不大于0.6MPa； 冷却介质：自来水入口温度为 30，出口温度为 38，压力不大于 0.6MPa； 允许压强降：管程、壳程压强降均不大于 100kPa，50 kPa；（4） 物性参数：物性流体温度/m 3mPasCpKJ/(Kg)W/（m混合气体 85
2、90 1.510-2 3.297 0.0279井水 34 994.3 0.742 4.174 0.6243. 设计计算内容：（1）传热面积、换热管根数；（2）确定管束的排列方式、程数、折流板的规格和数量等；（3）壳体的内径；（4）冷、热流体进、出口管径；（5）核算总传热系数；（6）管壳程流体阻力校核。4. 设计成果：（1）设计说明书一份；（2）换热器工艺条件图；5. 设计时间：一周。3目 录化工原理课程设计任务书 .2一、 设计概述1.1 设计目的及意义： .51.2 固定管板式换热器的特点二、 确定物性数据 .6三、 确定设计方案： .63.1 选择换热器的类型： .63.2 流体流入空间的
3、选择 .7四、 估算传热面积 .74.1 计算传热量 Q.74.2 传热温差 mt.8五、 初算传热面积 .8六、 确定换热器工艺结构尺寸 .86.1 选管子规格 .86.2 总管数和管程数 .86.3 确定管子在管板的排列方式： .96.4 壳体内径的确定 .946.5 折流板 .106.6 其他附件 .106.7 接管 .106.71管程流体进出口接管 .106.72壳程流体进出口接管 .11取接管内流体流速 u=1.8m/s .11七、 换热器校核 .117.1 传热面积的校核 .117.11 传热温差的校正 .117.12 总传热系数 K 的计算 .117.3 流体流动阻力的核算 .1
4、47.31管程流体阻力 .147.32.壳程流体阻力 .14八、 设计结果汇总 .15九、 设计评述 .17十、 参考文献 .171. 王明辉化工单元过程课程设计 ，北京，化学工业出版社，2002.175一、 设计概述1.1 设计目的及意义：化工原理课程设计是完成基础课程及化工原理课之后，进一步学习化工设计技术的基础知识，培养化工设计能力的重要教学环节，该训练的目的是使学生学会如何运用化工单元操作的基本原理、基本规律以及常用设备的结构和性能的等知识去解决工程上的实际问题；是培养学生正确树立工程观念和严谨的科学作风。通过课程设计，使我们初步掌握化工单元操作设计的基本程序和方法，熟悉查阅技术资料、
5、国家技术标准，正确地选用公式和数据，运用简洁的文字和工程语言正确表达设计思想和结果；提高学生综合运用所学知识，独立解决实际问题的能力。1.2 固定管板式换热器的特点 固 定 管 板 式 换 热 器 的 两 端 管 板 和 壳 体 制 成 一 体 ， 当 两 流 体 的 温 度 差 较 大 时 ，在 外 壳 的 适 当 位 置 上 焊 上 一 个 补 偿 圈 ， （ 或 膨 胀 节 ） 。 当 壳 体 和 管 束 热 膨 胀不 同 时 ， 补 偿 圈 发 生 缓 慢 的 弹 性 变 形 来 补 偿 因 温 差 应 力 引 起 的 热 膨 胀 。 特 点 ： 结 构 简 单 ， 造 价 低 廉 ，
6、 壳 程 清 洗 和 检 修 困 难 ， 壳 程 必 须 是 洁 净 不易 结 垢 的 物 料 。 固 定 管 板 式 换 热 器 主 要 有 外 壳 、 管 板 、 管 束 、 封 头 压 盖 等 部 件 组 成 。 固定 管 板 式 换 热 器 的 结 构 特 点 是 在 壳 体 中 设 置 有 管 束 ， 管 束 两 端 用 焊 接 或 胀 接的 方 法 将 管 子 固 定 在 管 板 上 ， 两 端 管 板 直 接 和 壳 体 焊 接 在 一 起 ， 壳 程 的 进 出口 管 直 接 焊 在 壳 体 上 ， 管 板 外 圆 周 和 封 头 法 兰 用 螺 栓 紧 固 ， 管 程 的 进
7、 出 口 管直 接 和 封 头 焊 在 一 起 ， 管 束 内 根 据 换 热 管 的 长 度 设 置 了 若 干 块 折 流 板 。 这 种换 热 器 管 程 可 以 用 隔 板 分 成 任 何 程 数 。 固 定 管 板 式 换 热 器 结 构 简 单 ， 制 造 成 本 低 ， 管 程 清 洗 方 便 ， 管 程 可 以 分成 多 程 ， 壳 程 也 可 以 分 成 双 程 ， 规 格 范 围 广 ， 故 在 工 程 上 广 泛 应 用 。 壳 程 清洗 困 难 ， 对 于 较 脏 或 有 腐 蚀 性 的 介 质 不 宜 采 用 。 当 膨 胀 之 差 较 大 时 ， 可 在 壳体 上 设 置 膨 胀 节 ， 以 减 少 因 管 、 壳 程 温 差 而 产 生 的 热 应 力 。 固 定 管 板 式 换 热 器 的 特 点 是 ： 1、 旁 路 渗 流 较 小 ； 2、 造 价 低 ； 3、 无内 漏 ； 4、 固 定 管 板 式 换 热 器 的 缺 点 是 ， 壳 体 和 管 壁 的 温 差 较 大 ， 易 产 生 温6差 力 ， 壳 程 无 法 清 洗 ， 管 子 腐 蚀 后 连 同 壳 体 报 废 ， 设 备 寿 命 较 低 ， 不 适 用 于壳 程 易 结 垢 场 合 。二、 物性参数物性流体温度/m 3mPasCpKJ/(Kg
