化工原理课程设计苯甲苯冷凝器工艺设计

1、要求严格按照邵阳学院毕业设计（论文）格式进行编写。设计说明书应按顺序包括以下内容： (1)设计说明书封面；(2)设计任务书； (3)目录； (4)概述（设计方案简介）； (5)工艺计算（物料衡算、热量衡算）； (6)设备设计（主要设备设计、辅助设备设计或选型）； (7)设计总结、评述； (8) 参考资料； (9)致谢；（10）附工程图纸。预热器装用饱和水蒸汽对冷流体加热属于一侧为恒温流体的传热。由于传热温差为51.4，温差较大所以需在壳体上设置膨胀节。由于物料需要拆卸清洗，故要采用浮头式换热器。浮头式换热器适用于壳体与管束间壁温差较大或壳程介质易结垢的场合。由于介质为苯和水蒸气，所以苯走管程，

2、水蒸气走壳程。冷凝器同样是一种广泛使用的精馏工艺设备,在炼油,化工行业中是主要的工艺设备之一。根据换热条件,采用水作为冷却介质,选用列管式换热器.用自来水对热流体冷却属于一侧为恒温流体的传热。由于传热温差小于50，不设置膨胀节。由于介质为苯蒸气和水，所以水走壳程，苯走管程。工业再沸器主要有容积式与虹吸式两种，本次设计选用容积式再沸器，用水蒸气作为加热介质，物料走管程，蒸气走壳程。6980.082777.786980.086980.089167.382777.780.1Mpa6980.086980.08阅化工原理附表十1、附表十一。进口温度20，选定出口温度409167.382777.78查化工

3、原理附录六（水的物理性质）：30时，Cp=4.17kJ/(kg*)水冷却介质进口温度20,出口温度40 传热温度差（按逆流方式计算）： 总传热系数按照资料初选传热系数K=520W/m2 根据资料管程流体速度取u=15m/s 流通截面积A 苯、甲苯的密度分别为苯=2.687kg/m3、甲苯=3.169 kg/m3 由 得实际管数n=217根 实际换热面积及流通面积SA 管程实际流速=1.39m/s 则 当量直径为：由附表六1查得：30下的冷却水的密度水=995.7kg/m3 因0.50.62.4 流体流动阻力（压强降）的计算 管程流体阻力：摩擦阻力计算 式中：P1每程直管的压降， P2局部阻力（

4、包括回弯；进、出口等）， NS壳程数 NP为一壳程的管程数 Fi 结垢校正因数，无因次。252.5mm的管子取Fi=1.4， 192 mm的管子取Fi=1.5 查附表四1得管程流体物理特性： 苯、甲苯密度分别为苯=2.687kg/m3、甲苯=3.169kg/m3 粘度分别为苯=0.3067mPas、甲苯=0.3098mPas 故 kg/m3=0.9915苯 +0.0085甲苯 =0.99150.3067+0.00850.3098=0.3067 mPas 根据资料表1-21选管壁粗糙度=0.15 则 由图1-25查得：摩擦系数=0.035 Pa 所以Pa 壳程阻力损失 式中：； uo按壳程流通截

5、面计算所得的壳程流速NB折流挡板数目,de壳程的当量直径 查附录九1得：30下的水蒸气的密度=995.7kg/m3黏度=0.8007 mPas 则： Pa=35.78kPa 总传热系数的核算 管程传热系数 查定性温度tm=(Ts+Tw)/2=(80.54+30)/2=55.25下苯、甲苯的物理特性参数:由附录十七1查得：苯、甲苯的密度分别是苯=841.52 kg/m3甲苯=833.79kg/m3 由附录十五1查得：液态苯、甲苯的粘度分别是苯=0.4057mPas、苯甲=0.3934mPas 由附录十一1查得：液态苯、甲苯的导热系数分别是苯=133.39mW/m 甲苯=129.99mW/m 由附

6、录十一1查得：苯、甲苯的汽化潜热分别是H苯=410.62KJ/kg H甲苯=393.64KJ/kg则：则：L=0.9915841.52+0.0085833.79=841.45 kg/m3 V= kg/m3 L=0.99150.4056+0.00850.3933=0.4056Pas L=0.9915133.38+0.00850.129.98=133.36mW/m H v=0.9915410.6+0.0085393.6=410.48 kJ/kg t=Ts-Tw=80.5-30=50.5管内冷凝传热膜系数求算: 水平管： = =1117.445壳程传热系数 30下冷却水的物理特性参数 查附表六1知：

7、导热系数=61.76 10-2W/m 密度=995.7kg/m3、黏度=0.8007 mPas 普朗特数Pr=5.42则 = = 3838.79 查附表二十二1知：管外污垢热阻Rso=1.719710-4m2K/W管内污垢热阻Rsi=0.859810-4m2K/W 查资料P512附录5 不锈钢导热系数=16.93 W/m2 = = 15.6110-4 则：W/m2 故换热设计符合要求。第二部分 设备选型 封头选取椭圆形封头，标准号为：JB/T 437395，其厚度和圆筒相等，即6mm公称直径DN/mm曲面高度h1/mm直边高度h2/mm厚度/mm600150256筒体 筒体长L=3000mm，

8、公称直径DN=600mm，厚度=6mm tm =(20+40)/2=30，Tm =80.5 Tmtm=80.530=50.550，故需设置膨胀节压力容器法兰（甲型）及垫片公称直径DN甲型平焊法兰/mm螺柱非金属软垫片DD1D3d规格数量D5d56007156806403218M1624639603管板固定管板式换热器的管板的主要尺寸：公称直径DD1D3D4bcd螺栓孔数质量kg6007156806206403261824布管限定圆换热器形式Di/mmb3/mm布管限定圆直径DL/mm固定管板式600拉杆的直径、数量和尺寸：拉杆公称直径dn/mm数量基本尺寸拉杆直径d/mmLa/mmLb/mmb

9、/mm1241615252.0拉杆孔 dn=12mm l2=1.5dn=1.512=18mm换热管与管板的连接换热管规格：外径壁厚/mm换热管最小伸出长度l1/mm最小坡口深度l2/mm19222接管 A、冷凝水进出口接管的直径计算取u=2m/s时 采用1084mm热轧无缝钢管，实际物料进出口管内流速为： B、物料蒸气进出口接管的直径计算 取u2=13.89m/s，则： 采用32512.5mm热轧无缝钢管，实际蒸气进出口管内流速为：管法兰管子直径A1/mm法兰内径B1/mm螺栓中心圆直径K/mm公称直径DN/mm螺栓孔直径L/mm螺栓孔数量n法兰外径D/mm法兰厚度C/mm法兰理论重量kg物料进口325328395300231244022物料出口57591