《丁二烯卧式冷凝器课程设计精品文档20页》由会员分享，可在线阅读，更多相关《丁二烯卧式冷凝器课程设计精品文档20页（24页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、湖南工业大学课程设计资料袋机械工程学院（系、部）2019- 2019学年第一学课程名称单元过程设备指导教师 职称学生姓名 专业班级学号题目 丁二烯卧式冷凝器成 绩 起止日期2019年12月_2日2019年1月里匕日目录清单序号材料名称资料数量备注1课程设计任务书12课程设计说明书13课程设计图纸2A1，A3各1张本科课程设计丁二烯卧式冷凝器学院（部）:机械工程学院专 业学生姓名过程装备与控制工程学号指导教师姓名：职称最终评定成绩2019年1月湖南工业大学本科课程设计丁二烯卧式冷凝器学院（部）：机械工程学院专业：过程装备与控制工程学号：学生姓名：指导教师：_2019 年1月课程设计任务书2019
2、 -2019 学年第一学期机械工程学院过程装备与控制工程专业过041 班级课程名称：单元过程设备设计题目：丁二烯卧式冷凝器完成期限：自 2019年工月 24 日 至 2019 年月 11 日共3 周内容及任务一、设计的主要技术参数某厂需将7500kg/h的丁二烯蒸汽冷凝。已知丁二烯蒸汽的冷凝温度为 40C,冷凝潜热为373kJ/kg。所用冷却水的进出口温度分别为15C和25C, 水侧和蒸汽侧的污垢热阻分别可取5.8x10一4m2.K/W和1.76x10一4m2.K/W。 试选用一台合适的水平列管式冷凝器二、设计任务1、设计方案简介2、工艺设计计算：主要有工艺参数的选定、物料衡算，热量衡算、设备
3、的工艺尺寸 计算及结构设计等。3、机械结构设计及校核三、设计成果1、设计说明书一份2、换热器装配图3、换热器管板零件图进 度 安排起止日期工作内容2019.12.24.12.26.拟定设计方案2019.12.27.2019.12.31换热器工艺设计计算2019.1.4.2019.1.7.换热器机械设计2019.1.8.2019.1.10.绘制换热器装配图与主要零件图2019.1.11.课程设计资料汇总交卷，答辩主 要 参 考 资料1、匡国柱，史启才，化工单元过程及设备课程设计.北京：化学工业出版社，20192、李功样，陈兰英，常用化工单元设备设计.广州：华南理工大学出版社，20193、贾绍义，
4、柴诚敬，化工原理课程设计.天津：天津大学出版社，20194、化工设备设计全书编辑委员会，化工设备设计全书一换热器.北京：化学工业出版社，20195、钱颂文，换热器设计手册.北京：化学工业出版社，2019.86、库潘，钱颂文，换热器设计手册.北京：中国石化出版社，2019.17、秦叔经，叶文邦，换热器.北京：化学工业出版社，20198、曾正明主编，机械工程材料手册.金属材料.北京：机械工业出版社，2019.69、王非，林英，化工设备用钢.北京：化学工业出版社，201910、孟庆森，王文先，吴志生主编，金属材料焊接基础.北京：化学工业出版社，201911、GB151-2019，管壳式换热器12、Y
5、B 4103-2000，换热器用焊接钢管13、JB/T 4717-92，U形管式换热器型式与基本参数14、JB/T 4715-92,固定管板式换热器型式与基本参数15、JB/T 4714-92，浮头式换热器和冷凝器型式与基本参数16、化工设备标准手册第一卷：金属材料17、化工设备标准手册第二卷：化工设备零部件18、金属焊接国家标准汇编199019、王松汉，石油化工设计手册.第3卷：化工单元过程.北京：化学工业出版社，2019指导教师（签字）:年 月 日系（教研室）主任（签字）：年 月 日.目录第1章 冷凝器工艺设计31.1 设计方案选择31.1.1选择冷凝器类型31.1.1.1流程安排31.1
6、.1.2 确定物性参数31.2 工艺结构设计31.2.1估算传热面积31.2.1.1 冷凝器的热流量41.2.1.2 冷却水用量41.2.1.3 平均传热温差41.2.1.4估算传热面积41.2.1.5 选择管径和管内流速 41.2.1.6 管程数和传热管数41.2.1.7 传热管排列和分程方法41.2.1.8 壳体内径51.2.1.9 折流板51.2.1.10其它附件51.2.1.11 接管51.3换热器核算51.3.1 热流量核算51.3.1.1. 壳程表面传热系数51.3.1.2. 管内表面传热系数61.3.1.3 污垢热阻和管壁热阻61.3.1.4 传热系数71.3.2 壁温核算71.
7、3.3 换热器内流体的流动阻力8第2章 冷凝器机械设计102.1结构设计102.1.1部件工艺结构和机械结构设计11第V页2.1.1.1 筒体内径确定112.1.1.2管箱结构设计112.1.1.3管箱法兰和管箱侧壳体法兰设计112.1.1.4固定端管板结构设计112.1.1.5 垫片选择112.1.1.6 鞍座选用及安装位置确定112.1.1.7 折流板布置112.2 强度计算122.2.1 筒体壁厚计算122.2.2 管箱筒节,封头厚度计算122.2.3固定管板计算13结论14参考文献15附录1 16第1章冷凝器工艺设计1.1设计方案选择选择设计方案的原则是要保证达到工艺要求的热流量，操作
8、上要安全可靠，结构上 要简单，可维护性好，尽可能节省操作费用和设备投资.1.1.1选择冷凝器类型冷凝丁二烯蒸汽，其温度为40C,用冷却水作冷却剂，水的进出口温度分别为15C 和25C.该温差不是很大,所以选择固定管板式卧式冷凝器.1.1.1.1流程安排因为冷却水较容易结垢，若其流速太低，会加快污垢增长速度，使冷凝器的热流量 下降，所以从总体考虑,应使冷却水走管程,丁二烯蒸汽走壳程.1.1.1.2确定物性参数定性温度：壳程气体的定性温度为T = (40 + 40)2 + 273 = 313K管程气体的定性温度为t = (15 +25).2 + 273 = 293K丁二烯蒸汽在40C时：密度P =
9、 160 kg； m2定压比压容 c = 0.0175k/(kg K)热导率P = 0.0175W.(m K)粘度P = 0.145 x 10 -3Pa s冷却水在20C时：密度p = 998.2 kg/m2根据定性温度查管程和壳程流体的有关物性数据如下：i定压比热容 c . = 4.183k/(kg K) 热导率 P = 0.599W(m K)粘度u = 1.004 x 10-3Pa s1.2工艺结构设计1.2.1估算传热面积1.2.1.1冷凝器的热流量Q = Dr = (7500/3600)373 = 777kW1.2.1.2冷却水用量(1.1)m = Q/C At = 777 x 10
10、-34.183 x (25 - 15) = 18.6( kg /s) = 66960( kg fh)Pl1(1.2)1.2.1.3平均传热温差AtmA = (40 -15) -(40 -25) -WKAt(40 -15)In InAt(40 - 25)2(1.3)1.2.1.4估算传热面积根据冷热流体的具体情况，参考换热器传热系数的大致范围1（见表3-1）假设K = 470W.(m2 K) 贝A = = 777以 =84.3(m2)(1.4)p K AT470 x19.61.2.1.5选择管径和管内流速选用4 25 x 2.5较高级冷拔传热管（碳钢），取u=0.5mUs.1.2.1.6管程数和
11、传热管数传热管内径和单程传热管数兀力 du18.6 998.20.785 x 0.022 x 0.05=118.7 r 119 (根)（1.5）按单程管计算，所需的传热管长度为L 气=竺= 9.02（m）（ 1.6）兀 d0n3.14x 0.025 x 119按单程管计算.传热管过长,宜采用多程管，现取传热管长l = 4.5m，则管程数为L 9 02Np = - = f r 2（管程）传热管总根数 % 119x2 238（根）1.2.1.7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 = 1.25d0，则t =1.25 x 25 31.25
12、 r 32（mm）隔板中心到离其最近一排管中心距离按 式（3-16）计算s = L + 6 = + 6 = 22（mm） 各相邻管的管心距为44mm.22管束的分程方法，每程各有传热管119根，其前后管箱中隔板设置和介质流通顺序按图3-14选取.1.2.1.8壳体内径采用多管程结构，壳体内径按式(3-19)估算.取管板利用率门=0.7，则壳体内径为D = 1.05 tN 尸和=1.05 x 32 238 和 =620(mm)(1.7)按卷制壳体的进级档圆整D = 600(mm)采用弓形折流板，取弓形折流板圆缺高度为壳体内径的25%,则切去的圆缺高度为 h = 0.25 x 600 = 150(
13、mm)取折流板间距 B = 0.35D，则 B = 0.35 x 600 = 210(mm),圆整取 B = 200(mm),折流板数N = ,传热管长-1 =郭-1 = 21.5机21(块)B折流板间距200折流板水平装配.1.2.1.10其它附件拉杆数量与直径按2表4-7和4-8选取,本冷凝器壳体内径为600mm,故其拉杆直 径为416拉杆数量不得少于4个.壳程入口处，应设置防冲挡板.3参考文献1 (d )图1.2.1.11 接管壳程流体进出口接管：取接管内气体流速广10m/s ,则接管内径为(1.8)(1.9)D =:坐=4 x 7500) 3600 x160 = 0.041t V 兀
14、u N3.14 x10圆整后取管内径为40mm.摘自HG2059397板式平焊钢制管法兰。管程流体进出口接管：取接管内液体流速与 = 1m/s，则接管内径为D =、：；(4x66960) (3600x屿=0.t 3.14 x 1圆整后取管内径为150mm.摘自HG2059597带颈对焊钢制法兰1.3换热器核算2化工单元过程及设备课程设计第135页 3化工单元过程及设备课程设计第138页1.3.1热流量核算1.3.1.1.壳程表面传热系数由公式a0)3=1.51Re1/34m Re = In pn = 2.08N 0.495n = 2.08 x 2380.409 = 31.20.000145 213-4 x (7500 . 3600) 一_ 160 2x9.8 x 0.0175 3 _=L51_ 4.5 x 0.000145 x 31.2 _a0结合以上三个公式a。
