第5组(正戊烷冷凝器的设计).doc

2009级化学工程与工艺专业化工原理课程设计说明书 题 目：2.0104吨/年正戊烷冷凝器的设计姓 名：班级学号：指导老师：同组学生姓名：完成时间：2012年5月18日化工原理课程设计评分细则评审单元评审要素评审内涵评审等级检查方法指导老师评分检阅老师评分设计说明书35%格式规范是否符合规定的格式要求5-44-33-22-1格式标准内容完整设计任务书、评分标准、主要设备计算、作图、后记、参考文献、小组成员及承担任务10-88-66-44-1设计任务书设计方案方案是否合理及是否有创新10-88-66-44-1计算记录工艺计算过 程计算过程是否正确、完整和规范10-88-66-44-1计算记录设计图纸30%图面布置 图纸幅面、比例、标题栏、明细栏是否规范10-88-66-44-1图面布置标准标注文字、符号、代号标注是否清晰、正确10-88-66-44-1标注标准与设计吻合图纸设备规格与计算结果是否吻合10-88-66-44-1比较图纸与说明书平时成绩20%出勤计算、上机、手工制图10-88-66-44-1现场考察卫生与纪律设计室是否整洁、卫生、文明10-88-66-44-1答辩成绩15%内容表述答辩表述是否清楚5-44-33-22-1现场考察内容是否全面5-44-33-22-1回答问题回答问题是否正确5-44-33-22-1总 分综合成绩 成绩等级 指导老师 评阅老师 （签名） （签名） 年 月 日 年 月 日 目录1 设计任务书41-1设计题目41-2设计任务及操作条件 41-3设计说明书的内容 41-4设计图要求42 主要设备设计计算和说明52-1 确定流体流动空间52-2 确定流体的物理性质52-3 计算热负荷52-4 计算有效平均温度差52-5 选取经验传热系数K值62-6 估算换热面积62-7 工艺结构尺寸62-8 初选换热器规72-9 计算管程对流传热系数82-10计算压降93工艺设计计算结果汇总表114参考文献12后记13一、设计任务书1.设计题目：正戊烷冷凝器的设计。设计课题工程背景：炼油厂精馏塔塔顶冷凝器蒸汽主要是正戊烷，以此为原料设计一正戊烷冷凝器。 2.设计任务及操作条件 （1）处理量： 2.0104吨/年 （2）正戊烷冷凝温度为51.7，冷凝液于饱和液体下离开冷凝器； （3）冷却介质，地下水，入口温度：20； （4）允许压强降：不大于105Pa（5）每年按330天计，每天24小时连续运行 （6）设备型式 立式列管冷凝器 （7）设计项目 设计方案简介：对确定的工艺流程及换热器型式进行简要论述； 换热器的工艺计算：确定换热器的传热面积； 选择合适的立式列管冷凝器并进行较核计算； 绘制换热器总装配图。 3.设计说明书的内容 （1）课程名称、首页、目录及页码； （2）简述设计内容，自己设计的特点，引用的标准等； （3）热量衡算及初步估算换热面积； （4）冷凝器的选型及流动空间的选择； （5）工艺流程图； （6）冷凝器的校核计算； （7）结构及附件设计计算； （8）冷凝器的主要数据一览表； （9）设计结果评价； （10）附立式列管冷凝器总装图。 4.设计图要求 A2图纸绘制冷凝器装配图一张、两个局部放大图。CAD图自由选做1-2个部件。二、主要设备设计计算和说明1. 确定流体流动空间冷水走管程，正戊烷走壳程，有利于正戊烷的散热和冷凝。2. 计算流体的定性温度，确定流体的物理性质。正戊烷液体在定性温度（51.7）下的物性数据：=596kg/，。井水的定性温度：入口温度=20，出口温度为23。 井水的定性温度为 两流体的温差，故选固定管式换热器。 两流体在定性温度下的物性数据见下表流体温度/密度/(kg/)黏度比热容热导正戊烷51.75960.182.340.13井水21.59980.98384.1820.6013. 计算热负荷 kW4. 计算有效平均温度差逆流温差 5. 选取经验传热系数K值 根据管程走井水，壳程走正戊烷，总传热系数，现暂取K=500。6. 估算换热面积 7.工艺结构尺寸管径和管内流速管径为25mm 2.5mm，管内流速为ui=1.0m/s。管程数和传热管数根据传热管内径和流速确定单程传热管数ns=64（根）按单程管计算所需换热管的长度LL= m取传热管长l=2m，则该换热器的管程数为 =4/2=2 (管程)传热管的总根数=642=128 （根）壳体内径采用两管程结构，取管板利用率=0.7，则壳体内径D=1.05t450mm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25%，则切去的圆缺高度为h=0.25450=112.5，取h=113mm。取折流板间距为B=0.34D=0.34450=153mm。则折流板数NB=1=112 （块） 折流板圆缺水平面安装 拉杆直径为12mm，壳程入口应设置防冲挡板。 壳程流通截面积和壳程流体流速壳程流通截面积 接管 a 壳程接管 进口接管 取接管内蒸汽流速为10m/s,则接管内径mm出口接管 取结管内的液体流速为1.5m/s，则接管内径 b 管程水进出口接管 取接管内水流速为1m/s,则接管内径 d=160mm 8. 初选换热器规 立式固定板式换热器的规格如下： 公称直径D：450mm 管长L：2.0m 公称换热面积A：20 管子直径：25mm 2.5mm 管程数： 2 管子排列方式：正三角形 管数：128换热器的实际换热面积 9. 计算管程对流传热系数计算管程对流传热系数m3/s计算壳程对流传热系数 现假设管外壁温=30，则冷凝液膜的平均温度为，在此温度下的物性沿用饱和温度51.7下的数据，在层流下：确定污垢热阻 总传热系数 碳素钢：=45所选用换热器的安全系数为：表明该换热器的传热面积裕度符合要求。核算壁温与冷凝液流型 核算壁温时，一般忽略管壁热阻，按以下近似计算公式计算这与假设基本一致，可以接受。核算流型，冷凝负荷10. 计算压降 计算管程压降计算壳程压力降 壳程为恒温恒压蒸汽冷凝，其压降可忽略。由此可知，所选换热器合适。 三、工艺设计计算结果汇总表 换热器主要工艺结构参数和计算结果一览表参数管程壳程流率kg/h718922525.25温度（进/出)/20/2351.7/51.7物性参数定性温度/21.551.7密度/(kg/m3)998596比热容/kJ/kg/）4.1822.34黏度/mPas0.98380.18热导率/W/(m)0.6010.13普朗特数6.85设备结构参数型式固定管板式台数1壳体内径/mm450壳程数1管子规格25mm2.5mm管心距/mm32管长/mm2000管子排列正三角形管子数目/根128折流板数/块12传热面积/m219.0912折流板距/mm153管程数2材质碳钢主要计算结果管程壳程流速/(m/s)10.078传热膜系数/W/(m2)4165.4869.3污垢热阻/(m2/W)0.0001720.000172热负荷/Kw250.54传热温差/30.2传热系数/W/(m2)526.3裕度/%21.1四 、参考文献1. 上海医药设计院. 化工工艺设计手册(上、下). 北京：化学工业出版社，19862. 柴诚敬，张国亮等. 化工原理. 天津：高等教育出版社，20103. 卢焕章等.石油化工基础数据手册，北京：化学工业出版社，19824. 付家新，王为国，肖稳发主编. 化工原理课程设计，北京：化学工业出版社，20105. 时钧，汪家鼎等. 化学工程手册，. 北京：化学工业出版社，1986 后记通过此次课程设计，使我更加扎实的掌握了有关设计冷凝换热器方面的知识，在设计过程中虽然遇到了一些问题，但经过一次又一次的思考，一遍又一遍的检查终于找出了原因所在，也暴露出了前期我在这方面的知识欠缺和经验不足。实践出真知，通过亲自动手制作，使我们掌握的知识不再是纸上谈兵。 过而能改，善莫大焉。在课程设计过程中，我们不断发现错误，不断改正，不断领悟，不断获取。最终的检测调试环节，本身就是在践行“过而能改，善莫大焉”的知行观。这次课程设计终于顺利完成了，在设计中遇到了很多问题，最后在老师的指导下，终于迎刃而解。在今后社会的发展和学习实践过程中，一定要不懈努力，不能遇到问题就想到要退缩，一定要不厌其烦的发现问题所在，然后一一进行解决，只有这样，才能成功的做成想做的事，才能在今后的道路上劈荆斩棘，而不是知难而退，那样永远不可能收获成功，收获喜悦，也永远不可能得到社会及他人对你的认可！课程设计诚然是一门专业课，给我很多专业知识以及专业技能上的提升，同时又是一门讲道课，一门辩思课，给了我许多道，给了我很多思，给了我莫大的空间。同时，设计让我感触很深。使我对抽象的理论有了具体的认识。通过这次课程设计，我掌握了换热器的识别和测试；熟悉了各种换热器的功能和用途；了解了换热器的使用方法；以及如何提高换热器冷凝效果的性能等等，掌握了设计换热器的方法和技术，通过查询资料，也了解了换热器设计的一些常出现的问题。回顾起此课程设计，至今我仍感慨颇多，从理论到实践，在这段日子里，可以说得是苦多于甜，但是可以学到很多很多的东西，同时不仅可以巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相