化工原理课程设计任务书.doc

化工原理课程设计任务书1、设计题目：列管换热器器的设计工程背景：在石油化工生产过程中，常常需要将各种石油产品（如汽油、煤油、柴油等）进行冷却，本设计以某炼油厂冷却煤油产品为例，让学生熟悉列管式换热器的设计过程。设计的目的：通过对煤油产品冷却的列管式换热器设计，达到让学生了解该换热器的结构特点，并能根据工艺要求选择适当的类型，同时还能根据传热的基本原理选择流程，确定换热器的基本尺寸，计算传热面积及计算流体阻力。 2、设计参数原始数据：1、处理量：19.5*吨/每年2、煤油出口温度（C）：453、冷却循环水初始温度（C）：354、冷却循环水出口温度（C）：45工艺特点：1、逆流操作；2、煤油初始温度（C）：1453、允许压降（kg/cm2绝压）不大于105Pa4、每天按330天计，每天24小时连续运行设计内容：1、换热器的工艺计算和结构设计2、泵的设计或选型设计要求：1、画一张详细（最好带控制点的）工艺流程图2、画一张换热器结构图（1号图纸）3、编写一份规范的设计说明书3、设计内容1设计方案简介 ：对给定或选定的工艺流程、主要设备的型式进行简要的论述。 2主要设备的工艺设计计算 ：包括工艺参数的选定、物料衡算、热量衡算、设备的工艺尺寸计算及结构设计。 3典型设备的选型和计算：包括典型设备的主要工艺尺寸计算和设备型号规格的选定。 4工艺流程简图 ：以单线图的形式绘制，标出主体设备和辅助设备的物料流向、物料量、能流量和主要化工参数测量点。 5主体设备工艺条件图 ：图面上应包括设备的主要工艺尺寸、技术特性表和接管表。 目录中文摘要1、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145，出口温度45。冷流体（循环水）进口温度45，出口温度45。该换热器用循环冷却水冷却，冬季操作时进口温度会降低，考虑这一因素，估计该换热器的管壁温和壳体壁温之差较大，因此，初步确定选用带膨胀节的固定管板式式换热器。（2） 流动空间及流动的确定由于循环冷却水较易结垢，为便于水垢清洗，应使循环水走管程，油品走壳程。选用25mm*2.5mm的碳钢管，管内流速取=0.5m/s。2、确定物性数据定性温度：可取流体进口温度的平均值。壳程油的定性温度为管程流体的定性温度为根据定性温度，分别查取壳程和管程流体的有关物性数据。油在91下的有关物性数据如下：密度定压比热容导热系数黏度循环冷却水在36下的物性数据：密度定压比热容导热系数黏度3、计算总传热系数（1）热流量 (2) 平均传热温差（3）若忽略换热器的热损失，水的流量可由热量衡算球的2.计算平均传热温差，并确定壳程数逆流温差 由R和P查化工原理课程设计图2-13（a）得,所以又因，故可选用单壳程的列管式换热器。(3)初选换热器的规格 求传热面积需要先知道K值，根据资料查得煤油和水之间的传热系数在280850 W/(.)左右，先取K值为350W/(.)计算项目数据项目数据壳径D(DN)400mm管尺寸 19mmX2.0mm管程数Np（N）1管长l（L）6m管数n174管排列方式正三角形排列中心排管数nc14管心距32mm管程流通面积Si0.0307 m传热面积61.25m初估换热器的面积换热器的实际传热面积该换热器要求的总传热系数为：（四）、核算总传热系数（1）计算管程对流传热系数 因为W=1.26kg/hV=ARePr所以（液体冷却）（2）计算壳程对流传热系数换热器中心附近管排中流体流通截面积为式中h折流挡板间距，取300mm;t管中心距，对19mm2.0mm(碳钢)的管子，t=25mm因为W，所以由正三角形排列，得因为Re在范围内，故可用下式计算由于液体被加热取，所以 （3）确定污垢热阻（4）总传热系数管材为碳钢，导热系数，所以=选用该换热器时，要求过程的总传热系数为324.43 W/() ，在传热任务所规定的流动条件下，计算出=378.55 W/() ，所选择的换热器的安全系数为则该换热器传热面积的裕度符合要求。（五）计算压强降(1)计算管程压强降=（+）FNN前已算出： =0.552 m/s，Re=9555.1(湍流)。取碳钢管壁粗糙度=0.2mm,则，由摩擦系数图查得，所以=对于1.5，且，所以=（2）计算壳程压强降其中 F=1.15,N=1管子为正三角形排列，取F=0.5折流板间距 h=0.3m折流板数Re=Re=所以Pa10Pa从上面计算可知，该换热器管程与壳程的压强降均满足要求故所选换热器合适。（四）换热器主要结构尺寸和计算结果换热器型式：固定管板式换热器面积（）：49.7工艺参数名称管程壳程物料名称循环水油操作压力，MPa0.10.03操作温度，25/3540/138流体密度，kg/825995.7流速，m/s0.480.635传热量，kw1560总传热系数，w/k300污垢系数，k/w0.00020.000172阻力将，Pa2879.7320300程数11使用材料碳钢碳钢管子规格管数 200管长，mm6000管间距，mm30排列方式正三角形折流挡板型式上下间距，mm320切口高度25%结束语化工原理课程设计是培养个人综合运用本门课程及有关选修课程的基本知识去解决某一设计任务的一次训练，也起着培养学生独立工作能力的重要作用。 在换热器的设计过程中,我感觉我的理论运用于实际的能力得到了提升，主要有以下几点： (1)掌握了查阅资料，选用公式和搜集数据(包括从已发表的文献中和从生产现场中搜集)的能力； (2)树立了既考虑技术上的先进性与可行性，又考虑经济上的合理性，并注意到操作时的劳动条件和环境保护的正确设计思想，在这种设计思想的指导下去分析和解决实际问题的能力； (3)培养了迅速准确的进行工程计算的能力； (4)学会了用简洁的文字，清晰的图表来表达自己设计思想的能力。从设计结果可看出，若要保持总传热系数，温度越大、换热管数越多，折流板数越多、壳径越大，这主要是因为煤油的出口温度增高，总的传热温差下降，所以换热面积要增大，才能保证Q和K.因此，换热器尺寸增大，金属材料消耗量相应增大.通过这个设计，我们可以知道，为提高传热效率，降低经济投入，设计参数的选择十分重要.主要参考文献1 化工原理天津大学化工原理教研室编 天津：天津大学出