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1、化工原理课程设计I目目 录录设计目录 1 一 设计任务书 3 二 物性参数的确定 4 三 设计方案的确定 41 选择换热器的类型 42 流程安排 5 四 估算传热面积 51 换热器的热负荷 52 平均传热温差 63 传热面积 6 五 工程结构尺寸 71 管径和管内的流速 72 管程数和传热管数 73 平均传热温差校正及壳程数 74 传热管排列和分程方法 85 管体内径 86 折流板 87 其它附件 98 接管 9 六 换热器的核算 91 传热能力的核算 9管程传热膜系数 9污垢热住和关闭热阻 10壳程对流传热膜系数 10总传热系数 K 11传热面积裕度 112 换热器内流体的流动阻力 12 七
2、 换热器的主要工艺结构尺寸和计算结果表 13 八 设备参数的计算 141 壳体壁厚 142 接管法兰 153 设备法兰 154 封头管箱 155 设备法兰用垫片 156 管法兰用垫片 167 管板 168 支垫 169 设备参数总表 16 九 参考文献 17化工原理课程设计II十 学习体会与收获 18 十一 重要符号说明 20化工原理课程设计1设 计 任 务 书专业 高分子材料科学与工程班级 高分子 091姓名 华春光设计题目 循环水冷却器设计设计条件 1 设备处理量 76T/h2 循环水 入口温度 60 摄氏度 出口温度 45 摄氏度3 冷却水 入口温度 20 摄氏度 出口温度 30 摄氏度
3、4 常压冷却热损失 5%5 两侧污垢的热阻 0.00017( m2)/W6 初设 k= 900W/(m)设计要求1 设计满足以上条件的换热器并写出设计说明2 根据所选换热器患处设备装配图指导教师 ：杨长龙化工原理课程设计2二 计 算 物 性 参 数1、定性温度下两流体的物性参数（1）循环水定性温度 tm=52.5 密度 h=987.1kg/m3；比热容 Cph=4.175kJ/(kg.） 导热系数 h=0.6500W/(m) 粘度 h=0.00053328Pa.s(2) 冷却水定性温度 tm=25 密度 i=996.9kg/m3比热容 Cpi=4.179kJ/(kg.) 导热系数 i=0.60
4、83W/(m.) 粘度 i=0.0009025Pa.s三 设 计 方 案 的 确 立1.选择换热器类型：固定管板式换热器固定管板式换热器的两端和壳体连为一体，管子则固定于管板上，它的结构简单，在相同的壳体直径内，排管最多，比较紧凑，由于这种结构使壳侧清洗困难，所以壳程易用于不易结垢和清洁的流体。当管束和壳体之间温差太大而产生不用的膨胀时，常会使管子与管板的借口脱开，从而发生介质的泄露。为此常在外壳上焊一膨胀节，但它仅能减小而不能完全消除由于温差而产生的热应力，且在多程换热器中，这种方法不能照顾到管子的相对移动。由此可见，固定管板式换热器比较适合用于温度不大或较大但壳程压力不高的场合，所以此设计
5、易选用固定管板式换热器。化工原理课程设计3固定管板式换热器2.流程安排:由于是常温冷却，并且循环水相对比较洁净，所以选择循环水走管间,冷却水走管内，既有利于冷却水冷却效率，也可借助于外界温度加速循环水冷却。四估 算 传 热 面 积1.换热器的热负荷：Q=micpit=760004.175（60-45）95=4.759610kg/h=1321.9kw2.2.平均传热温差（对流传热）：t1=60-30=30 t2=45-20=25化工原理课程设计4t=27.4P=0.25 R=1.5 由 P、R 值查阅化工原理得 =0.96t，= =27.40.96=26.3由于 =0.960.8，所以选用换热器
6、为单壳程冷却水用量：hKgtcQm/3.1081963.传热面积：285.55mtKQSm考虑 15%的面积裕度：222.6415.185.55mS五. 工 程 结 构 尺 寸1.管径和管程流速：smui/2.15.225传热管，取管内流速选用2.管程数和传热管数依据传热管内径和流速确定单程管传热管数由得i2 isud4nVi2 isud4nV计算 mc=30.1Kg/ss/m0302.0m3cV化工原理课程设计5根81ns按单管程计算，传热总管长度为：m1.10nds0SL如果按单管程设计则传热管过长，宜采用多管程结构。现在取传热管长ml6，则该换热器的管程数为：根，261.10 pLLN传
7、热管总跟数：N=802=160（根）4.传热管排列和分程方法采用组合排列法，即每程内均按正三角形排列，隔板两侧采用正方型排列，取管心距 t=1.25d则 t=1.2525=31.2532（mm）隔板两侧相邻管心距为：mm44ac通过管束中心线的管数：根1616019. 119. 1ncN5.壳体内径采用多管程结构，取管板利用率，则壳体内径为：7 . 0mm68.548t05.1ND圆整可取：D=600（mm）6.折流板采用弓形折流板，取弓形折流板圆缺高度为壳体内经的 25%，则切去的圆缺高度为：h=0.25600=150（mm）取折流板间距 B=0.3D，则 B=0.3600=180（mm）取
8、 B=200（mm）折流板数：（块）折流板间距传热管长2912006001BN化工原理课程设计67.附件：选取拉杆直径为 12mm，拉杆数量为 4 根，壳程入口应设置防冲挡板。8.接管管程流体进出口接管：取接管内冷却水流速为：u=2m/s则接管内径：m138.0u4dV壳程流体进出口接管：取接管内循环水流速为：u=2m/s则接管内径；m116. 0u4dV所以取标准管：壳程接管：5.4127，管程接管：5.4146。六. 换 热 器 的 核 算1.传热能力核算管程传热膜系数：4 . 08 . 0PrRe23. 0i iid管程流速截面积：22 iim0251.0d4PT NNS管程流体速度：s
9、/m203.1ui26841eR14.6rPCW2 im/98.4722化工原理课程设计7污垢热阻和管壁热阻污垢热阻：Rsi=0.00017 ( m2)/W Rso=0.00017 (m2)/W管壁导热系数：CmWo/50WCmR/00005. 0500025. 0o壳程对流传热膜系数：14.03155.0 00)(PrRe36.0wedmde020.0025.014.3)025.0785.0032.023(422 mS02625.0)032.0025.01(60.020.0os/m8147. 0u0CWR2 0em/3046300053328. 01 .9878417. 00202. 042
10、.3r0P粘度校正 93. 0/14. 0wCW 2 0m/89.4746总传热系数 K ： 化工原理课程设计881.11011 dbd dd dd10s i0i0si ii00 RRK传热面积：2m62.45tKQS实际传热面积：2 0pm36.75dTLNS面积裕度：6519.0SSSHP2 换热器内流动的流动阻力 管程流动阻力：pstiNNFPPP)(212,22221uPu dlPi1sN2pN5.1tF由 Re=26841,传热管相对粗糙度 0.01/20=0.005，查莫狄图得 i=0.033w/moc i=1.199m/s =996.9kg/m3, 所以P1=0.033（6/0.
11、02）（1.1992996.9/2)=7094.06PaP2=2/2=3996.91.1992/2=2149.72Pa PaPi34.2773125 . 1)72.214906.7094(管程流动阻力在允许范围之内 。壳程阻力：P0=（P1+P2）FtNs Ft=1 Ns=1流体经管束的阻力：化工原理课程设计9P1=F0nc(NB+1)2/2 F=0.5 0=530463-0.228=0.4749 nc=15NB=29 0=0.8147m/sP0=0.50.474915(29+1)0.81472987.1/2=35003.6Pa流体经过折流板缺口的阻力损失：P2=NB(3.5-2B/D)2/2 B=0.20 D=0.60P2=29(3.5-20.2/0.6)0.81472987.1/2=26913.56Pa总阻力损失：P总=35003.6+26913.56=61917.16Pa壳程流动阻力在允许范围内 。七七. .换换 热热 器器 主主 要要 结结
