化工原理课程设计全套

化工原理课程设计全套（包括图

纸）（总16页）-本页仅作为预览文档封面，使用时请删除本页-#化工课程设计说明书massachusettsinstituteoftechnology这里不能上传cad的文件，只好将图纸打包到网盘里面了：目的培养学生综合运用本门课程及有关先修课程的基础理论和基本知识去完成某项单元操作设备设计任务的实践能力。目标设计的设备必须在技术上是可行的，经济上是合理的，操作上是安全的，环境上是友好的。题目固定管板式冷却器的设计设计条件管程和壳程的压力均不大于0。6MPa,管程和壳程的压力降均不大于30KPa。被冷却的物料为己烷，物料从正常温度(：)被冷却，出口温度(T2)自定。冷却剂为自来软水，进口温度为30。C(t)，出口温度(t)自定。12设计步骤方案设计冷却剂的选用：自来软水换热器型式的选择：固定管板式流体壳程的选择：自来软水走管程，己烷走壳程流体流动方向的选择：双管程+单壳程工艺设计己烷的正常沸点(进口温度)T=91选定己烷的出口温度T=44oC2选定冷却剂的出口温度t=38oC2计算逆流传热的平均温度差At—At ( —38)—( )oAt =1 2= =ocm逆 ]At 668.74—38In—i In At 44—302校正传热平均温度差R=T 2tR=T 2t—t

21Dt—tP= 1T—t11 =3.09338—3038—30 =0.206568.74—30由二(R,P)查表得=,因为<<,满足要求。由此得:⑹ At二.At=xoC计算定性温度T和tTOC\o"1-5"\h\z小折 小逆 mmT=1( )1( 4om2 12 2t=1(t 1( ) om2 12 2(7)查出物料和冷却剂的物性参数物料名称己烷质量流量q=1400t/dm1比热容C:2428.34J.kg.k-1p粘度p=0.00023pa.s密度=624.89kg/m3导热系数=0.1047w・m-1k--1查出冷却剂的物性参数密度=994.3kg/m3粘度=0.00074pa.s比热容C:4174J.kg-1k-1p导热系数=0.6248w・m-1k-1⑻计算热负荷TOC\o"1-5"\h\zQ=qc( ) x2428.34x( 4m1P1 X(9)根据总传热系数K的大致范围，初选总传热系数K=470W/(m2.k)0(10)初算传热面积S0Q 973473.64S= = =104.64m20KAt 470x19.790m折根据工艺条件，选取公称压力PN=根据流体物性，选定换热管材为：碳素钢(13)由初算传热面积S和选定的公称压力PN,根据管壳式换热器行业标准0JB/T4715-92,初定换热器的工艺尺寸：.从行标中直接查取计算换热面积：S=m2.公称直径DN取600mm(卷制圆筒，圆筒内径为公称直径).管长L=4500mm.管壁x壁厚dxbmm：：①19x2mm0

.总管数：n=416.中心排管数：Nc=23.管程流通面积A=m2i.管子排列方式：正三角形.管心距：t=25mm.管程数：N=2P.壳程数：N=1S.折流板间距：h=300mm.折流板型式：25%圆缺形14.计算冷却剂的流量qm2_Qc(p2 2973473.64t~4174x()=29.153kg/s15.计算管程流速ui29.153=-mi-= ipA 994.3x0.0368=0.7967/si因为<<3m/s,所以满足要求。16.计算管程对流传热系数aiNu=Re0.8Prna=0.023一(—)(―P)idM入i自来水被加热，n取，代入数值:a=0.023i0.6248(

0.015xx994.3)0.0007427x=4197.87w(/m2.k).计算壳程当量直径d和流速ue04(— —)4(^3x 'x)d=-2 =—2 =0.01727med —x0.019A=h(D—Ncxd00

x(.6—23x.019)qq 1400x1000u=—o=—mo-= =0.53m/s0A pA 24x3600x624.89x0.048900因为<<s,所以满足要求。.计算壳程对流传热系数a0Nu=Re0.55Pri/3（上）。物料被冷却，（巴）取，将数值代入上式:N N九/dup、/N、/N、a=0.36一(-^-0)(__)(_)0dN九New八”0.1047/ xx .9 x 00八cu=0.36 ( )x( )x0.950.01727=w/(m2・k).根据冷热流体的性质及温度，在(GB151-99P140-141)选取污垢热阻R和Rd0diR=0.000176m2.k/mdiR=0.000176mi.klrnd0.计算总传热K1ddbd1—=—•—0-+R—©-•+—•—0-+R+—；其中Kaddid九dd。a0i i m 0九的确定：T=1/2x(T+t)，然后查表，利用内差法得到九=w.m-1.k-1Sm mmd-d0.019-0.015-0-lnln0.0190.015=0.0169d-d0.019-0.015-0-lnln0.0190.015=0.0169m14197.870.019x 0.015+0.000176x0.0190.0020.019 + x 0.01551.540.0169+0.0001761947.726解出k'=(m2，k).由k′计算传热面积S,Q973473.64S'== =88.4946mKAt 555.74x19.79m折

22.因为S-22.因为S-S-=109.3-88.4946=0.19035=19.04%,15%〈%109.3〈25%,所选换热器能完成任务。23.核算压力降0.015x0.7967x994.30.000742 =16010.050.000742取绝对粗糙度e=0.00015m爵二0.01查图得入管程压力降Zap=管程压力降Zap=ipu2 pu2))5-+3x iF*NN对于819mmx2mm的换热器，结构校正系数F=,tN=2,p代入数值：Zap(Zap(4x.)+3x9943X0.79672x1.5x2x1折流板数N=bL-0.14.5-0.1 = 1=140.3折流板数N=bL-0.14.5-0.1 = 1=140.3壳程压力降Zap=(a'AP')FN2ss0c其中F=0.5,f=5Re-0.228,N=23。代入数值得:0cAP'=0.5x5x24881.991x(2+)x3x.xAp'=N(2B、pu2)——0-=Pa=KPa因为10KPa〈KPa〈30KPa,故符合要求。管外Re==deueLN0.00023ON727X吧X管外Re==deueLN0.00023-c/ 2 . 义=20义( )义 =3075.01P”对于液体F=sZap=(a'a)fn0 ss=(+3075.01)xx因为10KPa〈KPa〈30KPa,故符合要求。3.结构设计(1)圆筒厚度查GB151-99P21表8得圆筒厚度为：8mm(2)椭圆形封头查JB/T4737-95,椭圆形封头与圆筒厚度相等，即8mm公称直径DN(mm)曲面高度h1(mm)直边高度h2(mm)碳钢厚度5(mm)内表面积Am2容积Vm2质量mkg6001502580.43740.035327.47(3)管箱短节厚度查GB151-99P20，管箱短节厚度与圆筒厚度相等，即8mm(4)压力容器法兰(甲型)

DNDD1D35d螺柱规格数量质量6007306906454023M2024(5)膨胀节因为T=72.715Cmt=37CmT-1=72.715C-37C=35.715C<50C,所以不需设置膨胀节mm(6)管板口445°

查(《化工单元设备设计》P25-27)得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kg6007306905986453610232877⑺分程隔板公称直径DN/mm隔板最小厚度8/mm碳素钢6008(8)分程隔板两侧相邻管中心距t=25mm,d=19mm,dx1.25=23.75mm<25mm0 0换热管中心距宜不小于倍的换热管外径，所设计的换热器不用机械方式清洗，采用正三角形排列换热器外径d/mm19换热器中心距S/mm25分程隔板槽两侧相邻管中心距S/mmn38(9)布管限定圆

换热器型式D/mmib/mm3布管限定圆直径D/mmL固定管板式6008584(10)拉杆的直径、数量和尺寸拉杆公称直径d/mmn数量基本尺寸拉杆直径d/mmL/mmaL/mmbb/mm1241915(11)拉杆孔

d=12mm,1=1.5d=1.5x12=18皿nn 2 n（12）换热管与管板的连接换热管规格外径义壁厚/mm换热管最小伸出长度最小坡口深度l/mm3l/mmi19x22（13）折流板的厚度和外径公称直径DN/mm换热管无支跨距l<300mm（折流板或支撑板的最小厚度）折流板名义外直径/mm折流板外直径允许偏差60040-0.8

（14）接管己烷液体进出口接管的直径计算7 VV~ : 4x1400x1000d=s=< =128.4mmi\uu33600x24x624.89x3.14x2采用弧59x4.5mm热轧无缝钢管，实际已烷进出口管内流速为4x1400x1000 1w,u= =1.82m/si24x3600x624.89x3.14x0.152冷却水进出口接管d，取u=2m/s,则2 2=193.1mmd= 29=193.1mm2 994.3x3.14x2采用弧33x4mm热轧无缝钢管，实际已烷进出口管内流速为:-1.77m/-1.77m/s23.14x994.3x0.19312（15）管法兰管子直径A/mm1法兰内径B/mm1螺栓孔中心圆直径公称直径DN/mm螺栓孔直径L/mm螺栓孔法兰外径D/mm法兰厚度C/mm