化工原理课程设计纯苯冷凝器的设计

1、精选优质文档-倾情为你奉上化工原理课程设计 设计题目：纯苯蒸汽冷凝器的设计指导老师：邵圣娟系别：环境与安全工程系专业：安全工程班级学号：姓名：刘新龙目录1、2、专心-专注-专业一、设计任务:处理能力：1、常压下5950kg/h的纯苯蒸汽 2、设备型式：立式列管式冷凝器二、操作条件1、常压下苯蒸气的冷凝温度为80.1，冷凝液在饱和温度下排出。2、冷却介质：采用20自来水。3、允许管程压降不大于50KPa。三、设计内容本设计的工艺计算如下：此为一侧流体恒温的列管式换热器的设计1、确定设计方案两流体的温度变化情况热流体（饱和苯蒸气）入口温度 80.1，（冷凝液）出口温度 80.1 冷流体 水 入口温

2、度 20，出口温度 402、确定流体的流动空间 冷却水走管程，苯走壳程，有利于苯的散热和冷凝。3、计算流体的定性温度，确定流体的物性参数 苯液体在定温度（80.1摄氏度）下的物性参数（查化工原理附录）=815kg/,=3.09×Pa.s,=1.880KJ/kg.k ,=0.1255W/m.K, r=394.2kJ/kg。自来水的定性温度：入口温度：=20， 出口温度 =40则水的定性温度为：=（+）/2=（20+40）/2=30根据热量衡算方程：=（-）得=/（-）=1.65×394.2/4.173（40-20）=7.79kg/s（式中=1.65kg/s）两流体在定性温度下

3、的物性参数如下表流体物性温度密度Kg/粘度mPa.s比热容kJ/（kg.）导热系数W（m.）苯80.18150.3081.8800.1255水30995.50.8014.1730.617计算热负荷 =1.65×394.2=651.52kw5、计算平均有效温度差逆流温差=温差50故选择固定管板式换热器需加补偿圈6、选取经验传热系数k值 查化工原理课程及设计附录8，查的K取430850，暂取K=8507、估算传热面积 =15.58、结构尺寸设计（1）换热管规格、管子数、管长、管壳数的确定选传热管，内径，外径，材料为碳钢。传热管数量：取30根传热管长度：根据实际情况管子过长采用标准设计，取

4、传热管长L=2米，采用管程4，管子数为30×4=120 传热管排列和分程方法每程内按正方形排列。取管心距 隔板中心到离其最近一排管中心距离计算 各程相邻管的管心距为36mm位于管束中心线上的管束 壳体内径内内径采用多管结构，壳体内径可估算。取管利用率 ，则壳体内径为D=1.05Ptn=1.05×24×1200.75=318mm 取为350mm按卷制壳体的进级挡，可取D=350mm 壳体厚度b取10mm D=350mm,碳钢折流板 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=0.25×350=87.5mm故可以取h=90m

5、m 取折流挡板间距，则B=0.5×350=175mm 可取B为175mm。折流挡板数目NB=传热管长折流板间距-1=-1=11（5）接管 壳程流体进出口接管：取接管内气体流速为 1m/s，则接管内径为圆整后可取管内径为60mm。管程流体进出口接管：取接管内液体流速 =2.4m/s，则接管内径为可取管内径为65mm。四、换热器核算（1）换热器面积校核管程传热膜系数。计算管程流体流通面积管程流体流速及雷诺数 普朗特数 壳程传热膜系数。有相变时，蒸汽在垂直管外的对流传热系数为：因25.70.35LD= 长径比:立式应为46。 故采用立式，故取6600污垢热阻和管壁热阻。查附录9管外侧污垢热

6、阻=1.管内测污垢热阻=3.已知管壁厚度b=0.002m，碳钢在该条件下的热导率为45W/。总传热系数K。总传热系数K为 传热面积校核。计算传热面积S为 换热器的面积裕度为传热面积裕度合适，该换热器能够完成生产任务。换热壁温核算：管壁热阻很小，可忽略不计，取两边污垢热阻为零计算传热管壁温，则可按照下公式计算管壁温度：传热管平均壁温：壳体壁温可近似取壳程流体的平均温度，即T=80。壳体壁温和传热管壁温差为不需要设置温度补偿装置。（2）换热器内压降的核算管程阻力Re=29082，传热管粗超度0.01，查参考文献2中双对数坐标图得=0.04，=1.56m/s，=995.5kg/m，所以 小于50kP

7、a，符合要求。五、换热器主要结构尺寸和计算结果参数管程壳程流率/（Kg/h）280445950进（出）口温度/20(40)80.1(80.1)压力/MPa0.010.01物性定性温度/3080.1密度/（Kg/m3）995.5815定压比热容/kJ/kg·4.1731.881黏度/Pa·s0.8010.308热导率/W/(m·)0.6180.125普朗特数5.424.61设备结构参数型式管板式壳程数1壳体内径/mm350台数1管径/mm管心距/mm36管长/mm2000管子排列正三角形管数目/根120折流板个数/个11传热面积/m214.31折流板间距/mm175管程数2材质碳钢主要计算结果管程壳程流速/（m/s）1.560.478表面传热系数/W/(m2·)69256600污垢热阻/