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1、Harbin Institute of Technology课程设计说明书（论文）课程名称： 化工原理 设计题目： 列管换热器的设计与选用 院 系： 化工与化学学院 班 级： 2333333 设 计 者： 吉安娜 学 号： 2333333333 指导教师： 徐衍岭 设计时间： 2016年11月11日 （仅供交流学习之用，请在下载后24h内删除）哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学课程设计任务书 姓 名：吉安娜 院 （系）：化工与化学学院 专 业：占卜学 班 号：23333333 任务起至日期： 2016年 11 月 01 日至 2016 年 11 月 17 日 课程设计题目： 列管换热器的设计与选用
2、已知技术参数和设计要求：1. 处理能力：10.125104吨/年（年开工天数300天，每天开工24小时）2. 操作条件：温度：苯：入口温度：80 出口温度：40水：入口温度：25 出口温度：30（25+510）允许压力：不大于60KPa3. 设备型式：列管式换热器 工作量： 工作计划安排： 同组设计者及分工： 指导教师签字_ 年 月 日 教研室主任意见： 教研室主任签字_ 年 月 日*注：此任务书由课程设计指导教师填写。哈尔滨工业大学课程设计说明书（论文）一、 设计条件4. 处理能力：10.125104吨/年（年开工天数300天，每天开工24小时）5. 操作条件：温度：苯：入口温度：80 出口
3、温度：40水：入口温度：25 出口温度：30（25+510）允许压力：不大于60KPa6. 设备型式：列管式换热器二、 设计方案1. 估算传热面积，初选换热器型号1) 确定出口温度一般来说，设计时冷却水两端温度差可取为510。缺水地区选用较大的温度差，水资源丰富地区选用较小的温度差。哈尔滨地处北方，水资源相对缺乏，故选择冷却水较大的温度差10，即冷却水的出口温度为35。2) 基本物理性质数据冷却介质为循环水，取入口温度为：25，出口温度为：35苯的定性温度：Tm=80+402=60水的定性温度：tm=(25+35)2=30两流体的温差：Tm-tm=60-30=30查表，知两流体在定性温度下的物
4、性数据如下：表1. 苯和水在定性温度下的物性数据流体名称密度/m3比热KJ/()粘度 mPas导热系数W/(m)苯836.61.8280.3810.151水996.354.1760.8520.6133) 计算热负荷（不计热损失） 苯的质量流量qm1=10.12510410330024=14062.5Kgh 热负荷Q=qm1cp1T1-T2=14062.536001.82810380-40=2.86105W 冷却水消耗量qm2=Qcp2(t2-t1)=2.8610536004.17610335-25=2.47104Kgh4) 确定流体的流径该设计任务的热流体是苯，冷流体为水，本换热器处理的是两流
5、体均不发生相变的传热过程，为使苯通过壳壁面向空气中散热，提高冷却效果，且水易结垢，令苯走壳程，水走管程。5) 计算平均温度差暂按单壳程、双管程考虑，先求逆流时平均温差。苯 80 40 t1=T1-t2=80-35=45冷却水 35 25 t2=T2-t1=40-25=15t1t2=4515=32故 tm逆=t1-t2lnt1t2=T1-t2-(T2-t1)lnT1-t2T2-t1=80-35-(40-25)ln80-3540-25=27.31计算R和PR=T1-T2t2-t1=80-4035-25=4 P=(t2-t1)(T1-t1)=(35-25)（80-25）=0.18由书本P147图4-
6、25（a）查得温度校正系数=0.90，又0.8，故单壳程、双管程可行，其平均温度差如下tm=tm逆=0.9027.31=24.5796) 选取总传热系数，估算传热面积参考书本P152表4-7，选用总传热系数K估=500W/(m2K)，则A估=QK估tm=2.8610550024.579=23.27m27) 初选换热器型号由于两流体温差Tm-tm=60-30=3050，且允许压强降不大于50kPa，故可选择固定管板式换热器。 流程的选定由于循环冷却水较易结垢，为便于水垢清洗，选定循环水走管程；为了便于苯的散热，减少冷却剂用量，选定苯走壳程。 流体流速的选择由书上P174表4-9、表4-10可知：
7、水为易结垢液体，且在定性温度下，水的粘度 w=0.852mPas104 (湍流)取管壁粗糙度=0.1mm，d1=0.120=0.005，由关系图中查得=0.036，所以P1=Ld1ui22=0.03660.02996.351.1522=7.12PaP2=3ui22=3996.351.1522=1.98Pa管程压强降：Pi=（P1+P2）FtNpNs=7.12+1.981.441=50.96Pa60KPa故管程压强降50.96Pa2000（湍流）故壳程流体摩擦因数：f0=5.0Re0-0.228=5.010671.59-0.228=0.603所以P1=Ff0ncNB+1u022=0.40.603
8、1019+1836.60.18022=653.79Pa 流体流经折流板口的阻力P2=NB3.5-2hDu022=193.5-20.30.4836.60.18022=515.01Pa 壳程压强降：P0=P1+P2FtNs=653.79+515.011.151=1344.12Pa60KPa故壳程压强降1344.12Pa60KPa，符合工艺要求。计算表明，管程和壳程的压强降都能满足设计的要求。2. 核算换热器总传热系数1) 管程对流传热系数已算出Rei=2.69104故Pri=Cp=4.1761030.85210-30.613=5.804i=0.023dRei0.8Pri0.4=0.0230.6130.02(2.69104）0.85.8040.4=4982.54Wm-2K-12) 壳程对流传热系数0=0.36dRei0.55Pri13(w)0.14已算出Re0=10671.59故Pr0=Cp=1.8281030.38110-30.151=4.61 粘度校正 ()1故0=0.36deRei0.55Pri13(w)0.14=0.360.1510.02710671.590.554.611/310.14=550.40Wm-2K-13) 参考教材附
