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1、设计题目： 甲醇冷凝冷却器的设计系 别专 业：学生姓名：学号:起迄日期： 2015年06月03日2015年06 月13日 指导教师：化工原理课程设计任务书1. 课程设计的内容和要求(包括原始数据、技术要求、工作要求等)：设计方案设计任务及条件(1) 处理能力10600kg/h甲醇(2) 设备形式列管式换热器(3) 操作条件 甲醇：入口温度64-C,出口温度50C,压力为常压。 冷却介质：循环水，入口温度30BC,出口温度40 C,压力为。 允许压降：不大于105Pa。 -甸 每年按330天计，每天24小时连续运行。化工原理课程设计任务书2. 对课程设计成果的要求（包括图表、实物等硬件要求）：图
2、表物料1甲醇水温度。C入口6430出口5040质量流量kg/h106009562设计压力（MPa）常压3. 主要参考文献：柴诚敬主编化工原理（髙等教育出版社）贾绍义 柴诚敬主编 化工原理课程设计（天津大学出版社）4课程设计工作进度计划:序号起迄日期工作内容1设计实验内容和要求2按设计任务和条件计算实验结果3完成电子稿的设计1主指导教师:日期：年月日课程设计说明书设计名称 化工原理课程设计2015 年 6 月 3日化工原理课程设计说明书（一）课程设计的任务和要求：设计方案1（二）对课程设计成果的要求：图表2（三）主要参考文献2（四）课程设计工作计划进度2（五）设计计算过程511（六）计算结果列表
3、121、设计题目甲醇冷凝冷却器的设计2、设计任务及操作条件处理能力 10600kg/h甲醇。设备形式 列管式换热器操作条件 甲醇：入口温度64C,出口温度50C,压力为常压。 冷却介质：循环水，入口温度30C,出口温度40C,压力为。 允许压降：不大于10 Pa。 每年按330天计，每天24小时连续运作。3、设计要求选择适宜的列管式换热器并进行核算。设计方案1. 确定设计方案(1) 选择换热器的类型两流体温度变化情况：热流体进口温度64C ,出口温度5(TC冷流体。冷流体进口温度30C ,出口温度40C o从两流体温度来看，换热器的管壁温度和壳体壁温之差不会很 大，因此初步确定选用列管式换热器
4、。(2) 流动空间及流速的确定由于循环冷却水易结垢，为便于清洗，应使冷却水走管程，甲 醇走壳程。另外，这样的选择可以使甲醇通过壳体壁面向空气中散 热，提髙冷却效果。同时，在此选择逆流。选用025mniX的碳钢管, 管内流速取Ui二So2、确定物性数据定性温度：可取流体进出口温度的平均值。壳程甲醇的定性温度为：T=64 + 50=5rc2管程循环水的定性温度为：30+402根据定性温度，分别查取壳程和管程流体的有关物性数据。 甲醇在57匸下的有关物性数据如下：密度P o= kg/m；i定压比热容cPo= (kg C )导热系数Ao=(mC)粘度p o= Pas循环水在35C下的物性数据：密度定压
5、比热容 导热系数P i=994kg/m35产 kJ/(kg C) A i= W/(m C)P i= Pa s粘度3.计算总传热系数(1) 热流量0 = vv cn Ar = 1122 x 2.629 x IO3 x (64 -50) = 108373W 0 po 03600)(2) 平均传热温差21.9C二,A/., 64-40In In - A/250-30(3)冷却水用量Q()108373x3600呵 一 CpE - 4.08x103x(40-30) -9562.3kg/h(4)总传热系数攵管程传热系数R =皿e i0.02x0.5x9940.000725= 13710 二0.023生(如
6、严(沁严4 丛A0.626= 0.023x2x113710叭(空込遊严0.02= (m2 C) 壳程传热系数假设壳程的传热系数。= 800 W/ (m2C );污垢热阻为J =* C /W亿。=川匸/W管壁的导热系数久二45 W/(mC ) 总传热系数K盏+時+签现+0.0250.025 0.0025x0.025 八“心巾 1+0.00034 x10.000 722733.2x0.0200.02045x0.0225800=423W/(m2 C)4、计算传热面积5. = = 108373 =H6WKA. 423x21.9 考虑15%的面积裕度，S=XSf = X =5、工艺结构尺寸（1）管径和管
7、内流速及管长选用0 25mm X传热管（碳钢），取管内流速ut- =s（2）管程数和传热管数ns = = 17.02 18ftl-Jfw, 3600x994xx0.0202 x05 44按单程管计算，所需传热管长度为r S13.44L=依据传热管内径和流速确定单程传热管数=951dons 3.14x 0.025 x 18按单程管设计，传热管过长，宜采用多管程结构。若取传热管 长26m,换热器管程数为2,则坷=竺一 =29根ndtyL 3.14x0.025x6每程管数为2二15根VIL =299562 “ /,= 0.57/7? / S-d；n3600 x 994 x - 0.0202 x 15
8、管内流速 44(3) 平均传热温差校正及壳程数平均传热温差校正系数= Tl-T1 = 64-50 = 1 4匚440 30口 =迂型=029Tq 64-30按单壳程、双管程结构查温差校正系数图表。可得 惩二 0.94平均传热温差tm = Nm= 0.94X 11.69 = 10.99C(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 用正方形排列。取管心距t= do,则t= X 25二心 32mm横过管束中心线的管数耳=1.19 庆=19xJ7 = 6 根(5) 壳体内径采用双管程结构，取管板利用率二，则壳体内径为=17O.38/7/7?D=1.0510000,
9、二6 O时可采用公式d,a. =O.O23/?e.8Pr044管程流通截面积冬 2 Zkz/k ) = Ud X 0.0202 X = 0.0019m24 I 2 丿 42管程循环水流速及其雷诺数分别为95623600x994x0.0019=1.41m/5V 瓦普兰特准数= 4.08x105000725 = 4.730.6260.020x1.41x9940.000725-=38663 a = 0.023 xx 32356$ x 4.73=5435W / (m2 C)0.020 传热系数KK=1蔬+啧+卷+心+B0.0255435x0.020+0.000344 x牆+鶴磐+。窗2+禽= 697W
10、/(m2.C) 传热面积s5 = = 108373 =7W697 x 20.6该换热器的实际传热面积Sp =7Td(LNT = 3.14x 0.025 x (6 - 0.06) x (18-6) = 5.60m2 该换热器的面积裕度为5-514 1-7 5H =一 x 100% 二-x 100% 二 88%S7.5传热面积裕度合适，该换热器能够完成生产任务。(2)换热器内流体的压力降管程流动阻力为= 3、+ bpJBN N 卩其中Ft =1.4, Ns =1, Nf=2PM；2r9/?=凡L Piuj a 2E 0 1查莫狄图得由於= 32356,传热管相对粗糙度千=壬=0.005d 20X
11、j = m C ,流速 ih = s, P = 994 kg/m：，,所以20.035X 亠 x99Z氏=7266 丹1 0.020 2=3x994x1.1822=2076Pa管程总压力降工乂 = (7266 + 2076)xl.4xlx2 = 1.569xlO4P6/ 105Pa管程压力降在允许范围之内。壳程压力降 y,5+A/p FtNx 其中Ns = 1,刁=1.15流体流经管束的阻力斥=/九(心+1)竽* 其中F = 0.5 f()=5x Re228 = 5 x 333310*228 = 0.47 n. = 9, g = 39, uo= 0.86m/s :.= 0.5X0.47x9x(39+l)x 7/7;().86_ = 23644Pu流体流过折流板缺口的阻力2 D其中B = 0.15m, D = 0.3m:.AA = Nb(3.5 -)込=39x (3.5 - 2x()J-
