化工原理课程设计VIP

生命科学学院化工原理课程设计（2009 级）题 目 甲醇冷凝冷却器的设计 专 业 生物工程 班 级 2009 级生物工程（2）班 学 号 0931250057 学生姓名 徐芳 指导教师 胡华南 完成日期 2012 年 6 月 18 日 （二） 、课程任务计划书1、设计题目甲醇冷凝冷却器的设计2、设计任务及操作条件（1）处理能力 22000kg/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，出口温度 50，压力为常压。冷却介质：循环水，入口温度 30。出口温度 40，压力为 0.3MPa。允许压降：不大于 510Pa。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。二、方案设计（一） 、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 64，出口温度 50冷流体。冷流体进口温度 30，出口温度 40。从两流体温度来看，估计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。（2）流动空间及流速的确定 由于甲醇的粘度比水的大，因此冷却水走管程，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，提高冷却效果。同时，在此选择逆流。选用 252.5 的碳钢管，管内流速取 ui=0.5m/。 （二） 、确定物性数据 定性温度：可取流体进口温度的平均值。 壳程硝基苯的定性温度为： 572064T管程流体的定性温度为： 3t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下的有关物性数据如下： 密度 o=791 kg/m3定压比热容 c po=2.495kJ/(kg)导热系数 o=0.212W/(m)粘度 o=0.000597 Pas冷却水在 35下的物性数据： 密度 i=994kg/m3定压比热容 c pi=4.08 kJ/(kg)导热系数 i=0.626 W/(m)粘度 i=0.000725 Pas（三） 、计算总传热系数 （1）热流量 Qo=Wocpot o=220002.495(64-50)=7.68105kJ/h=213.3kW（2）平均传热温差 9.2130-546ln)()(lnt21 tm（3）冷却水用量 hgQWO /k.182408.7tcipi ）（4）总传热系数 K 管程传热系数 1370025.9udie R4.0ip8.iii cd23.0）（）（ 4.038.062.75117.6. ）（ ）（ m/273W壳程传热系数 假设壳程的传热系数 o=6000 W/(m 2)； 污垢热阻 Rsi=0.000344 m2/W , Rso=0.00017197 m 2/W管壁的导热系数 =45 W/(m) osmoiio 1dbd1 RK 601079.25.402.5034.2.7350 ）（ /6W（四） 、计算传热面积 23m 5.19.2760t mKQS考虑 15的面积裕度，S=1.15 S=1.1512.5=14.38m2（五） 、工艺结构尺寸 （1）管径和管内流速及管长 选用 25mm2.5mm 传热管(碳钢)，取管内流速 ui=0.5m/s，选用管长为 6m（2）管程数和传热管数 依据传热管内径和流速确定单程传热管数 根35.02.785.0)3694/(12uid4/is VN按单程管计算其流速为 sm/48.43.13)/(4nu2s2i （3）平均传热温差校正及壳程数 平均传热温差校正系数 .10456R8.32P按单壳程，单管程结构，温差校正系数应查有关图表。可得 95.0t平均传热温差 ttm（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=1.25 d0，则 t=1.2525=31.2532(mm)横过管束中心线的管数 根804.73519.CN（5）壳体内径 采用单管程结构，取管板利用率 =0.7，则壳体内径为 m2385/0.72./t. D圆整可取 D240mm （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径的 35，则切去的圆缺高度为 h0.3524084mm，故可取 h90mm。 取折流板间距 B0.6D，则 B0.6240144mm ，可取 B 为 150。 折流板数 NB=传热管长/折流板间距-1=6000/150-1=39(块)折流板圆缺面水平装配。 （7）接管 壳程流体进出口接管：取接管内硝基苯流速为 u15m/s，则接管内径为 m021.154.3960/82u4d1 ）（V圆整后可取管径为 20mm。 管程流体进出口接管：取接管内冷却水流速 u1.5 m/s，则接管内径为 067.5.143960/82d2 ）（取内径为 67mm 无缝钢管。（六） 、换热器核算 （1）热量核算 壳程对流传热系数 对圆缺形折流板，可采用凯恩公式 14.0w3/15.0oeord36. ）（ PR当量直径，由正三角形排列得 m02.025.143)2()42( 22 oedt壳程流通截面积 78.50t1oo ）（）（BDS壳程流体流速及其雷诺数分别为 2.59607.1982e/m8.36/uoRs）（普兰特准数 03.21.45.r3P粘度校正 4.0w）（ ）（ 23/15.0o m/.95872960.136. W管程对流传热系数 4.08.ii red23.PR管程流通截面积 22i m0439./)5(.75.0S管程流体流速 3290507.412Res/.1.6/83uii ）（普兰特准数 ） 24.08.0i3 /(5873295.062.8.4r mWP传热系数 K ）（ 2osmoiio/6.713 3.195807.25.402.5034.508. 1dbd1WR传热面积 S 23m 4.18.20671t mKQ该换热器的实际传热面积 Sp 2op 3ld）（NS该换热器的面积裕度为 %.4.16%0p SH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 Pi=(P 1+P 2)FtNsNpNs=1, Np=2, Ft=1.4 uudl22i1 ，由 Re32905，传热管相对粗糙度 0.01/200.0005，查莫狄图得 i 0.0 245W/m， 流速 ui1.2m/s ，994 kg/m3，所以 a2.074.10247.56a.193a.562.9460.i 221 PPP）（管程压力降在允许范围之内。壳程压力降 1,2oFtNstNs）（流体流经管束的阻力 PaPNnf ufPBco oBco 6.29180.791)3(849.05,)(18021 流体流过折流板缺口的阻力 paP PuDBNmBoo k4.632918.306.291 a8.308.07).5()5.3(40,12).(o 222 ）（总 压 力 降 壳程压力降也在合理压力降范围内。 三、设计结果一览表表格 1换热器形式：列管式换热器换热面积（m 2）:16.3工艺参数名称 管程 壳程物料名称 冷却水 甲醇操作压力，Pa 0.3Mpa 常压操作温度， 30/40 64/50流量，kg/h 10269.6 22000流体密度，kg/m 3 994 791流速，m/s 1.2 0.980传热量，kW 213.3总传热系数，W/m 2K 776传热系数，W/（m 2） 713.6 1958.3污垢系数，m 2K/W 0.000344 0.00017197阻力降，Pa 20704.2 33330.8程数 1 1推荐使用材料 碳钢 碳钢管子规格 mm 25mm2.5mm管数 35 管长 mm:6000管间距，mm 32 排列方式 正三角形折流板型式 立式 间距，mm 150 切口高度 35%壳体内径，mm 240 保温层厚度，mm 未知四、总结随着暑假日子的到来，课程设计也开始了。在我们六个人的努力下，经过几天的奋战，我们一组的化工课程实验设计终于完成了。在没有做课程设计以前觉得课程设计只是对这几年来所学知识的单纯总结，但是通过这次做课程设计发现自己的看法有点太片面。课程设计不仅是对前面所学知识的一种检验，而且也是对自己能力的一种提高。通过这次课程设计使我明白了自己原来知识还比较欠缺。自己要学习的东西还太多，以前老是觉得自己什么东西都会，什么东西都懂，有点眼高手低。通过这次课程设计，我才明白学习是一个长期积累的过程，在以后的工作、生活中都应该不断的学习，努力提高自己知识和综合素质。再加上已经有一年左右的时间没有看过化工