化工原理课程设计04131.doc

学号31 江西理工大学 化工原理课程设计 说明书 专 业 生 物 工 程 学生班级 二 四 级 041 班 学生姓名 李广神 指导教师 吴速英 材料与化学工程学院 20 07 年 07 月 16 日 目 录 1 化工原理课程设计任务书 1 2 概述与设计方案简介 2 3 设计条件及主要物性参数表 3 4 工艺设计计算 分章节详细列出 4 5 设计结果汇总表 9 5 1 系统物料衡算表 9 5 2 设备操作条件及结构尺寸一览表 9 6 设计评述 对设计的评价和设计体会 10 7 设备工艺条件图 10 参考文献 12 主要符号说明 13 1 1 化工原理课程设计任务书 化工原理课程设计任务书 某厂拟建一个蓄水池 抽取清洁河水用作冷却水 主要目的 是为了给车间的产品 A 物理性质参考硝基苯 进行冷却 1 试根据以下工艺条件和设计要求设计合适的换热器 2 有关工 艺条件及要求如下 设计要求 设计要求 水温 夏季约 20 冬季约 5 A 产品的温度从 90 75 60 降为 60 50 40 用量 60 50 45 吨 小时 换热器管 壳程压降均不超过 0 3atm 2 2 概述与设计方案简介 概述与设计方案简介 填写正文内容 1 选择换热器的类型 热流体 环己烷 进口温度 90 出口温度 60 冷流体 水 进口温度 20 出口温度 40 夏季约 20 考虑到冬天进口水温为 5 换热器管壁与壳体温差大 故 选用带膨胀节的固定管板式换热器 2 由于循环清洁河水较易结垢 为了便于水垢清洗 应使循环清洁河水走 管程 物质 A 环己烷 走壳程 由于产品环己烷流量大 选用 38 3 的 碳钢 管内流速取 0 5 i u s m 3 3 设计条件及主要物性参数表 设计条件及主要物性参数表 填写正文内容 定性温度下物性参考数据 spau ckg kj c kg ct cT m 4 3 1039 4 006 2 726 30 2 4020 75 2 6090 cm w 12115 0 144 0 pr kgm100040 42 5 6176 0 108007 0 178 4 68 995 3 3 i i i i i pr cm w spa ckg kj c m kg 4 4 工艺设计计算 分章节详细列出 工艺设计计算 分章节详细列出 填写正文内容 一 计算总传热系数 1 热流量和冷却水用量 h kj Q h kj QnQ h kj mctQ h kj mctQ 7 7 3 6 2 5 1 106727859 1 104267586 1 019 30 16 84 1000100040 10741293 1 60 4 81 066 2 100040 101898 7 4 8190 066 2 100040 总 冷凝 h kg tc Q w ii i 200190 2017 4 106727859 1 7 总 2 管程 壳程传热系数和总传热系数 cm w pr d ud i i i i iii i 2 4 0 8 0 3 2398Re023 0 19896 0008007 0 68 9955 0032 0 Re cm w Td gr 2 4 1 4 32 4 1 0 32 373 1039 4 20038 0 12115 0 81 9 72616 84019 30 725 0 725 0 4 4 107197 1 10159 5 so si R R cm w R d d R d d k so i si ii 2 44 00 254 373 1 035 0 45 038 0 003 0 107197 1 10159 5 032 0 3 2398 038 0 1 1 1 3 平均传热温差 5 ct t t ct ct m 40 2 3050 267 1 1 303060 504090 2 1 2 1 由于 4 计算传热面积 2 457 40254 6 4646 m tk Q s m 总 考虑 15 的裕度 52615 1 2 mss 二 工艺结构尺寸 1 管程数和传热管数 140 5 0032 0 4 68 9953600 200190 4 2 2 根 ud v n i s 5604140 47 30 7 30 140038 0 14 3 526 0 根 管程 取 N N ml m dn s l p s 2 校正平均传热温差 ct P R m T 40 1 286 0 2090 2040 5 1 2040 6090 3 传热管排列 壳体内径 折流板 6 171 4000 7000 40013353 03 0 335133525 0 1335 8 0 560 4805 1 05 1 265601 11 1 483825 1 25 1 0 块 折流板 根 正三角形排列 b c N DB h mm N tD NN mmdt 4 接管 U 1 0m s 壳程接管内径 mmd u v d 140 139 0 114 3 7263600 4000044 管程接管内径 U 4 0m s mmd md 140 1333 0 414 3 68 9953600 2001904 三 换热器核算 1 热量核算 1 壳程对流传热系数 当量直径 由正三角形排列得 484 7 12115 0 1039 4 10066 2 8645 1039 4 72613757 0 038 0 Re 13757 0 048 0 038 0 1 335 1 4 0 7263600 4000 1 7263600 40000 0289 0 038 0 14 3 038 0 4 14 3 048 0 2 3 4 42 3 4 43 4 0 0 22 0 2 0 2 r e P s m t d BD u mddtd 7 cm w p d r e 432 484 7 8645 0289 0 12115 0 36 0 Re36 0 3 1 55 0 3 1 55 0 0 0 2 管程对流传热系数 管程流通截面积 cm w du s m u ms i i i i i 2 4 08 0 22 238342 5 19748 032 0 6176 0 023 0 42 5 Pr 19748 0008007 0 68 995496 0 032 0 Re 496 0 11253 0 68 9953600 200190 1125 0 140032 0 4 3 总传热系数 K K cm w R d d d d R d d S ii si ii 2 44 0 0 000 280 432 1 035 0 45 038 0 003 0 107197 1 10159 5 2383032 0 038 0 1 1 1 4 传热面积 s 8 415 415446 100 4467 26560 038 0 14 3 415 40280 3600 106727859 1 2 0 210 s ss H mnNlds m tK Q s p cp m 2 换热器内流体的流动阻力核算 1 管程流动阻力 查对粗糙度 0 05 38 0 0013 由 Re 19748 得 0 03 papap u p u d l p NNF NNFppp i i pst Psti 35455 5 70275 14 43 367 8 676 43 367 2 496 0 68 995 3 2 8 676 2 496 0 68 995 038 0 7 03 0 2 4 1 5 1 22 2 22 1 21 2 壳程流动阻力 8 管 papappNFppp pa u D B Np pa u NnFfp st B BC 5 35451560 115 1 8 338 2 72613757 0 335 1 4 0 2 5 3 17 2 2 5 3 5 1017 2 72613757 0 117 268645 5 5 0 2 1 2121 22 2 2 228 0 2 01 程流动阻力 壳程流动阻力都在允许范围之内 9 5 设计结果汇总表 设计结果汇总表 5 1 系统物料衡算表 5 2 设备操作条件及结构尺寸一览表 填写正文内容 表 换热器主要结构尺寸和计算结果 固定管板式换热器管程壳程 流速 kg h20019040000 温度 进 出 c 20 4090 60 压力 pa3545535455 定性温度c 3075 密度 kg m 3 995 68726 热容 ckg kj 4 1782 066 黏度 pa s0 00080070 000439 导热系数 cm w 0 61760 12115 物 性 参 数 普兰特常数5 420 144 型式膨胀节台数1 壳体内径 mm1335壳程数1 管径 mm 38 3 管子距 mm48 管长 mm7000管子排列 管数目 根 560折流板数 个 17 传热面积415折流板距 mm 140 设 备 结 构 参 数 管程数4材质碳钢 主要计算结果管程壳程 流速 m s0 4970 13757 传热膜系 cm w 2 2383432 污垢热阻0 00051590 00017197 阻力损失 pa7027 51560 热负荷 kw 4646 6 传热温差c 40 传热系数 cm w 2 280 裕度8 10 符号符号尺寸尺寸用途用途连接型式连接型式 a140 N D 循环清洁河水入口平面 b140 N D 循环清洁河水出口平面 c140 N D 环已烷入口凹凸面 d140 N D 环已烷出口凹凸面 e60 N D 排气口凹凸面 f60 N D 放净口凹凸面 6 设计评述 设计评述 对设计的评价和设计体会 评价 本设计每程采用正三角形排列 结构紧凑 各程之间采用正方形排列 方式 便于安装隔板 管子材料为碳钢 强度和压力都合适 也较经济 管子 选用 38 3 较大但总管子数较少 虽然设备占地面积大 但总的也较经 济 裕度为 8 不至于过度浪费 弓形折流板圆缺面水平装置 冷却剂采用 来源方便 价格低廉 使用安全的清洁河水 由于易结垢 走管程 体会 课程设计不同于平时作业及考试 我体会到工程实际问题的复杂性 在设计中需要在综合考虑下假设条件 即确定方案 选择流程 进行过程和 设备计算 算后需要对做出假设进行核算与论证 以此反复分析比较择优 选择理想和便于大规模生产的设计 课程设计是我们所学的知识应用于实践的一个舞台 它使我们增强 工程观念 提高设计能力 加强与巩固了书本理论知识 11 7 设备工艺条件图 设备工艺条件图 12 参考文献参考文献 1 化工设备设计全书编辑委员会 换热器设计 上海 上海科学技术出 版社 1998 2 大连理工大学化工原理教研室 化工原理课程设计 大连 大连理工 出版社 1997 3 贾绍义 柴诚敬 化工原理课程设计 天津 天津大学出版社 2002 4 郭年祥 化工过程及设备 北京 冶金工业出版社 2003 5 化学化工物性数据手册 化学工业出版社 2002 年版 6 换热器设计手册 化学工业出版社 2002 年版 13 主要符号说明主要符号说明 如果设计中使用了自定义的符号 则有必要解释说明 英文字母英文字母 B 折流板间距 m r 半径 m C 系数 无量纲 气化潜热 kJ kg d 管径 m R 热阻 Wcm 2 D 换热器外径 m 因数 f 摩擦系数 R