化工原理k课程设计

化工原理k课程设

计

…询官院

（论文）

题目名称苯-甲苯冷凝器工艺设计

课程名称化工原理

学生杵名罗伟

学号074097

系、专\也生化系级化学工程与工艺

指导教师胡建明

1月7日

目录

资料内容仅供参考，如有不当或者侵权，请联系本人改正或者删除。

课程设计任务

二、概

述....................................................

-5

三、设计依

据..................................................8

四、工艺设计计

算............................................8

五，物料横

算.................................................8

2.1精憎塔物料横

算...........................................8

2.2预热期物料横

算...........................................9

2.3冷凝器物料横

算..........................................10

2.4再沸器物料横

算...........................................II

六、热量横

算.................................................12

3.1预热器热量横

算...........................................12

资料内容仅供参考，如有不当或者侵权，请联系本人改正或者删除。

3.2冷凝器热量横

算...........................................13

3.3再沸器热量横

算...........................................15

七、设备设计与选

型...........................................17

八、设备设

计...................................................17

1、精憎塔理论塔板

数...........................................17

2、确定实际塔板数N,确定实际加料位置

x..................................................17

3流体流径选

择..............................................18

4冷凝器热负

荷..............................................18

5、流体两端温度的确

定.........................................18

6、总传热系

数.................................................19

7、换热面

积...................................................19

资料内容仅供参考，如有不当或者侵权，请联系本人改正或者删除。

8、初选管程及单管长

度............................................19

9筒体直径计

算..................................................19

10数据核

算.....................................................20

九、设备选

型.....................................................24

十、总

结............................................................

29

+参考文

献...................................................30

十二、致

谢..........................................................31

十三、附工程图

纸.................................................32

06级化学工程专业《化工原理》课程设计任务书

设计课题:苯■甲苯精憎装置进料冷凝器设计

一、设计条件

资料内容仅供参考，如有不当或者侵权，请联系本人改正或者删除。

1、年产苯：0吨

2、产品苯组成:C6H699%（质量分数，下同）、C6H5-CH3I%

3、原料液为常温液体;原料组成:C6H640%,C6H5-CH360%

4、分离要求:塔釜苯含量〈1%

二、设计内容

1、物料衡算（精储塔、预热器、冷凝器、再沸器）

2、热量衡算（预热器、冷凝器、再沸器）

3、精储塔理论塔板数

4、冷凝器热负荷计算

5、冷凝器换热面积计算

6、冷凝器结构、材质选择

7、冷凝器结构尺寸、工艺尺寸的设计计算等

8、冷凝器总传热系数的校核

9、冷凝器装配图的绘制

三、设计要求

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、工艺设计

选定工艺参数,对单个设备作出衡算示意图,进行物料衡算、热量

衡算,以表格形式表示衡算结果,其中的数据（非给定数据）及计算公式

（经验公式）必须交待来源（即何种参考书目,并在参考文献中列出）o

3、设备计算

资料内容仅供参考，如有不当或者侵权，请联系本人改正或者删除。

选择设备的结构形式,并说明理由。进行设备的结构尺寸和工艺尺

寸的设计计算。

4、辅助设备选型

典型辅助设备的主要工艺尺寸的计算,设备规格型号的选定。

5、设计说明书的编写

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：

⑴设计说明书封面;（2）设计任务书；⑶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。

6、绘制主要设备的装配图

用Ai图纸绘制预热器装配图（图面应包括设备主视图、俯（左）视

图局部视图等，并配备明细表、管口表、技术性能表、技术要求等）,

要求采用CAD制图。

指导老师：胡建明

资料内容仅供参考，如有不当或者侵权，请联系本人改正或者删除。

二00九年十二

月十四日

才既述

课程设计是综合应用本门课程和有关先修课程所学知识，完成以

单元操作为主的一次设计实践，是培养我们实际动手能力的一个重要

环节，是从学生走向工程师必然程序。经过课程设计能使我们掌握工

程设计的基本程序和方法，并在查阅技术资料，选用公式和数据，用简

洁的文字、图表表示设计结果及制图等能力方面得到一次基本训练。

在设计过程中我们更应该注重树立正确的设计思想和实事求是、严肃

认真的工作作风。为我们将来更快的融入社会，更好的适应新的工作

提供有力的保障。

本次课程设计仅对苯一甲苯混合液体的精储装置进行设计，设计

苯年产量为0吨。根据生产要求设计苯一甲苯精储装置，蒸憎是化工

生产中分离均相液体混合物的典型单元操作，其历史悠久，应用；泛。

资料内容仅供参考，如有不当或者侵权，请联系本人改正或者删除。

蒸憎的基本原理是招液体混合物部分汽化、全部冷凝，利用其中各个

组分挥发度不同而将其分离。其本质是液、气相间的质量传递和热量

传递。为使分离彻底，以获得较纯的产品，工业生产中常采用多次部分

汽化、多次全部冷凝的方法一一精储。

精憎过程一般是在塔设备内完成的。

预热器、冷凝器、再沸器是精储过程必不可少的设备。她们承

担着将物料预热、气化、冷凝等重要任务。而固定管板式换热器更

是因其具有工艺简单、造价低廉、工艺设计成熟、热效率较高等优

点而得到广泛的应用,特别在很多大工业生产中。

预热器是一种广泛使用的工艺设备，是化工行业中主要的工艺设

备之一。根据换热条件，采用水蒸气作为加热介质，选用列管式换热

器。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5L4C,温差较大因此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。由于介质为苯和木蒸气,

因此苯走管程,水蒸气走壳程。

冷凝器同样是一种广泛使用的精储工艺设备,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,先用列

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50C.不设置膨胀节。由于介质为苯蒸气和水,因比水走

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。

资料内容仅供参考，如有不当或者侵权，请联系本人改正或者删除。

原料液为含苯40%（质量分数,下同）、甲苯60%的混合溶液,温度

为20C。分离要求为塔釜苯含量不大于1%,塔顶产品含苯99%、甲苯

1%O年产量0（吨）。

苯：分子式c6H6,分子量78.11,相对密度0.8794g/cm3（20℃）。熔点

5.51C,沸点80.KC,燃点为562.22℃,在常温常压下是无色透明的液体,

并具强烈的特殊芳香气味，有毒。苯遇热、明火易燃烧、爆炸，苯蒸

气与空气混合物的爆炸限是1.4-8.0%。常态下，苯的蒸气密度为2.77,

蒸气压13.33kPa（26.1℃）。苯是常见的有机溶剂，不溶于水，能与乙

醇、氯仿、乙醛、二硫化碳、四氯化碳、冰醋酸、丙酮、油等混

溶，因此常见作合成化学制品和制药的中间体及溶剂。苯能与氧化剂

发生剧烈反应，如五氟化溟、氯气、三氧化铭、高氯酸、硝酰、氧

气、臭氧、过氯酸盐、（三氯化铝+过氯酸氟）、（硫酸+高镒酸盐）、

过氧化钾、（高氯酸铝+乙酸）、过氧化钺等。,苯是染料、塑料、合

成橡胶、合成树脂、合成纤维、合成药物和农药等的重要原料，也

是涂料、橡胶、胶水等的溶剂，也能够作为燃料。

甲苯：分子式CH3（C6H5）,分子量92.14,相对密度

0.866g/cm3（20C）o熔点-95C,沸点110.8C。在常温下呈液体状，无

色、易燃。不溶于水，溶于乙醇、乙醛和丙酮。甲苯容易发生氯化,

生成苯一氯甲烷或苯三氯甲烷，它们都是工业上很好的溶剂；它还容易

硝化，生成对硝基甲苯或邻硝基甲苯，它们都是染料的原料；它还容易

磺化，生成邻甲苯磺酸或对甲苯磺酸，它们是做染料或制糖精的原料。

甲苯的蒸汽与空气混合形成爆炸性物质，因此它能够制造梯思梯炸

药。

资料内容仅供参考，如有不当或者侵权，请联系本人改正或者删除。

分离苯与甲苯的生产工艺:精储法,膜分离法,萃取法。

本次设计采用浮阀精储塔。其优点为：

1.生产能力大，由于塔板上浮阀安排比较紧凑，其开孔面积大于泡

罩塔板，生产能力比泡罩塔板大20%-40%,与筛板塔接近。

2.操作弹性大，由于阀片能够自由升降以适应气量的变化，因此维持

正常操作而允许的负荷波动范围比筛板塔，泡罩塔都大。

3.塔板效率高，由于上升气体从水平方向吹入液层，故气液接触时间

较长，而雾沫夹带量小，塔板效率高。

4.塔的造价较低，浮阀塔的造价是同等生产能力的泡罩塔的50%-

80%,可是比筛板塔高20%—30%。

5.塔的造价较低，浮阀塔的造价是同等生产能力的泡罩塔的

50%—80%,可是比筛板塔高20%—30%。

资料内容仅供参考，如有不当或者侵权，请联系本人改正或者删除。

设计依据

1.1苯一甲苯精储装置进料冷凝器设计任务书

1.2产品苯组成:C6H699%（质量分数,下同）、C6H5-CH31%

1.3原料液为常温液体;原料组成:C6H640%,C6H5-CH360%

L4分离要求:塔釜苯含量〈1%

工艺设计计算

第一部分物料衡算

2.1精储塔物料衡算

2.1.1根据工业生产特点，取年平均工作日为300天，则平均苯产量

为：

GD=2°；），*T）=2777.78kg/h（本次设计以小时产量为计算基准）

300x24

资料内容仅供参考，如有不当或者侵权，请联系本人改正或者删除。

2.1.2精憎塔物料衡算示意图:

塔顶采出DXD

进料FXF塔底采出Wxw

2.1.3已知各组分质量分数:

组分塔釜进料出料

C6H61%40%99%

C6H5-CH399%60%1%

由于C6H6分子量为78,C6H5—CH3分子量为,则:

塔顶出料组成XD.2US=0.9915

99//X4-1/92

40/78

塔进料组成XF-40/78+60,92=0.4402

塔底出料组成xw=^%=0QU8

故各组分的摩尔分数为：

组分塔顶进料塔釜

C6H50.99150.44020.0118

C6H5—CH30.00850.55980.9882

产品的平均相对分子质量矶=09915x78+(1-0.9915)x92

78.12

故D=£IL=2ZZ1Z§=35.56kmol/h

Mf,78.12

2.1.4用摩尔分率计算进料量及塔顶采出量：

{F=D+W

FXF=DXD+WXW

资料内容仅供参考，如有不当或者侵权，请联系本人改正或者删除。

代入数据易解得:

F=81.32kmol/hW=45.76kmol/h

2.1.5精储塔物料衡算表

表2.1精憎塔物的料衡算表

出料

进料F

塔顶采出D塔底采出w

组分kmol/hkg/hwt%kmol/hkg/hwt%kmol/hkg/hwt%

苯35.782792.034035.262750990.5442.021

甲苯45.544188.05600.327.78145.224160.2899

35.562777.7810045.764202.3100

总量81.326980.08100

、=6980.08kg/h

2.2预热器物料衡算

2.2.1预热器是工作在精储塔与贮槽或者精储塔与精储原料的的提

供工序。根据精储的特点,可对其进行相应的物料衡算：

物料衡算示意图：

进料r出料

进料=出料

222热器物料横算表：

表2-2预热器物料横算表

进料出料

组分

kmol/hkg/hwt%kmol/hkg/hwt%

苯35.782792.034035.782792.0340

资料内容仅供参考，如有不当或者侵权，请联系本人改正或者删除。

甲苯45.544188.056045.544188.0560

总量81.326980.0810081.326980.08100

2.3冷凝器物料衡算

2.3.1物料横算示意图:

L,XD

2.3.2最小回流比的确定

由《化工原理》下册中例1-1附表3的苯■甲苯气液平衡数据:

t/℃80.1859095100105110

a2.542.512.462.412.37

X1.000D.7800.5810.4120.2580.1300

y1.000D.8970.7730.6330.4610.2690

由CAD作图（右图所示）:

可读出Y轴截距为:0.3943

故Xp=0"15=0.3943

Rmm+1„

则Rmin=L51

取R=1.5Rmin,

故R=2.27取R=2.3

2.3.3物料横算

V=(R+1)D=35.56X(2.3+1)

=117.35kmol/h

L=RD=2.3x35.56

=81.79kmol/h

2.3.4冷凝器物料衡算表

资料内容仅供参考，如有不当或者侵权，请联系本人改正或者删除。

表2-3冷凝器物料衡算表

出料

进料V

DL

组

kmol/hkg/hwt%kmol/hkg/hwt%kmol/hkg/hwt%

分

苯116.359075.719935.2627509981.096325.5499

甲

1.091.6710.327.7810.763.891

苯

总35.562777.7810081.796389.43100

117.359167.38100

量S=9167.38kg/h

2.4再沸器的物料衡算

2.4.1物料衡算示意图:

V,

L’,XW,Xw

2.4.2物料横算:

V=V'=117.35kmol/h

L'=V'+W=117.35+45.76=163.11

kmol

根据实际回流比作出平衡级

数图：

.0.4402—0.5513

资料内容仅供参考，如有不当或者侵权，请联系本人改正或者删除。

级数图

再沸器为第一层塔板,从图中读得第一层塔板的＞=0.0125

LxL=V'y+Wxw

163.11x=117.35x0.0125+45.76x0.0118

人二0.0123

2.4.3再沸器物料横算表

表244再沸器的物料衡算表

组分L/(kmol/h)W/(kmol/h)V/(kmol/h)人Xwy

苯2.010.54116.350.01230.01180.0125

甲苯161.145.221.00.98770.98820.9875

总量163.1145.76117.35111

第二部分热量衡算

在Excel上试差得各位置温度为：

位置进料塔顶塔釜

温度94.13℃80.5℃78.31℃

3.1预热器的热量衡算

3.1.1已知条件：本工艺采用0.1Mpa（绝压）饱和水蒸汽加药，物料

进料温度20C,出科温度为精福塔的泡点温度。

3.1.2变化过程:物料从20C升温到泡点温度,加热蒸汽从饱和蒸汽

变为饱和水。

3.1.3预热器物料组成表

预热器物料横算表

资料内容仅供参考，如有不当或者侵权，请联系本人改正或者删除。

进料出料

组分

kmol/hkg/hwt%kmol/hkg/hwt%

苯35.782792.034035.782792.0340

甲苯45.544188.056045.544188.0560

总量81.326980.0810081.326980.08100

3.1.4进、出料状态：

进口状态:20C,液态

出口状态:94.13C液态

3.1.5各组分热力学参数见下表：

根据已知条件查阅《化工原理》附表十⑴、附表十一⑴

表3-2预热器物料参数

组分CP(kJ/kg℃)汽化热（kj/kg）

苯1.84—

甲苯1.84—

水蒸气—2258(100℃)

3.1.6物料升温所吸收的热量

Q吸二(miCpi+m2cp2)At

=(2756.03x1.84+4224.05x1.84)x(94.13-20)

=952077.33kJ/h

假定热损失Q航3%Q放；由热平衡:0.97Q放二Q吸得

Q放=Q吸/0.97=981523.02kJ/h

3.1.7加热介质消耗量

假设加热蒸汽量为m,贝小

Q放981523.02日°】小

m=--=--------=434.69Kg/h

Y2258&

资料内容仅供参考，如有不当或者侵权，请联系本人改正或者删除。

3.2、冷凝器的热量衡算

40t：水

图2.2.全凝器热量衡算图

3.2.1用CAD作出笨-甲苯泡点、露点图

资料内容仅供参考，如有不当或者侵权，请联系本人改正或者删除。

3.2.2进料状况及冷却介质：

物料进料为气体,在露点温度下冷凝为液体,温度为80.5C,冷却介

质为冷却

进口温度20c,选定出口温度40co

3.2.3.冷凝器物料衡算表

出料

进料V

DL

组

kmol/hkg/hwt%kmol/hkg/hwt%kmol/hkg/hwt%

分

苯116.359075.719935.2627509981.096325.5499

甲

1.091.6710.327.7810.763.891

苯

总35.562777.7810081.796389.43100

117.359167.38100

旦

里£=9167.38kg/h

3.2.4各组分热力学参数见下表：

查《化学化工物性数据手册》得:汽化潜热(kJ/kg)

组分80℃100℃120℃

苯394.1379.3363.2

甲苯379.4367.1354.2

由内差法得:r苯=393.73kJ/kg,r甲苯=379.09kJ/kg

3.2.5计算放热量

Q放=9075.71x393.73+97.67x379.09=3610326.27kJ/h

3.2.6冷却介质量

20+40

冷凝水的平均温度:Tm二=30C

2

资料内容仅供参考，如有不当或者侵权，请联系本人改正或者删除。

查《化工原理》附录六(水的物理性质)：30t时,Cp=4.17kJ/(kg*C)

取Q吸=3%Q,则Q吸=97%Q放=0.97x3610326.27=350.48kJ/h

由Q吸=Cp水mat得:

冷却介质量由=务350201648=41950.37kg/h

CpQt4.174x(40-20)

冷凝器热负荷为:q=S;=361鬻27=1002.87%

36003600

3.3再沸器的热量衡算

110t37℃

采1.OKmol/h

110.048℃苯2.01Kmol/甲苯116.35Kmol/hll0.07℃

甲苯161.1OKmol/h0.54Kmol/h

甲苯45.22Kmol/h

120KPa120℃饱和水蒸汽

图2.3再沸器热量衡算图

由于进出口的温度相差较小，塔釜产品的显热变化能够忽略.

取进出口平均温度下的潜热tJ“48”0.37=1]0209℃

由《化工设计手册》下册图19.122得：

苯的潜热%=89Aca〃(4&)=372.376。/必

甲苯的潜热/=87kcal/(kg七)=364.008。/匕

。吸==114.04x372.376+10594.26x364.008=3898861A5kJ/h

资料内容仅供参考，如有不当或者侵权，请联系本人改正或者删除。

假定热损失。损=0.050放

e,7,=丝=3898861.15=4}04064.37V//?

,0.950.95

再沸器用0.3Mpa,133.3C饱和水蒸汽加热。

设备设计与选型

资料内容仅供参考，如有不当或者侵权，请联系本人改正或者删除。

第一部分设备设计

1、精憎塔理论塔板数

1.1精憎段操作线方程

精储段操作线：

R+1R+1

代入数据得:y=0.6946x+0.3028

l.2q线方程

物系为泡点进料,其热状态参数q=l

1.3提憎段操作线方程

提馆段操作线：产点9W

L+qF-W

代入数据得:y=1.4280x・0.00124

2、求取理论板数NT,确定实际塔板数N,确定实际加料位置x

乂明XFXd

资料内容仅供参考，如有不当或者侵权，请联系本人改正或者删除。

〃一塔顶与塔底的平均液相黏度,mPa•s.

塔顶与塔底平均温度，='S'「°'=95.595C

根据苯与甲苯的饱和蒸汽压公式能够计算出平均温度下的苯与甲

苯的饱和蒸汽压

苯：斤=1197.486/畋；甲苯：鸟'=485.81〃〃?伍

苯与甲苯能够看作悻想溶液

P1186c

a=—=------=2.4657

P；481

由《化工工艺设计手册》下册查得塔顶温度下苯与甲苯的液相黏

度

苯:0.3064mPa•s;甲苯:0.3069mPa•s

塔顶的//1=0.9915x0.3064+().0085x03069=0.3064mP^

由《化工工艺设计手册》下册查得塔底温度下苯与甲苯的液相黏

度

苯:0.2338mPa・s;甲苯：0.2449mPa•s

塔底的〃2=0.0118x0.2338+0.9982x0.2449=0.2448〃/Zs

Ai+〃2_0.3064+0.2448_

平均黏度：7=——/DO

22

-0245

ET=0.49(g)=0.49x(2.465x0.2756)-=0.5386

考虑到精储塔型式及结构比较高效，因此适当提高塔板效率

资料内容仅供参考，如有不当或者侵权，请联系本人改正或者删除。

ET=0.7000

2.3塔内实际塔板数N

N=2二=悬=27.14圆整后取28块（不包括再沸器）

Er0.7000

2.4实际加料位置x

x-———=14.28，圆整后取15块0

0.7000

3、流体流径的选择

根据流体流径的选择规则以得出结论:冷凝水走管间,物料走管

内。

4、冷凝器的热负荷q

Q3608052.23⑺小〜

q=—=----------=1002.24kJ/s

36003600

Q——管程流体吸收的热量

5、流体两端温度的确定

物料进口、出口温度为泡点温度80.5C

冷却介质进口温度20C,出口温度40c

传热温度差（按逆流方式计算）：

(T-ti-(T-t,)_(80.5-40)-(80.5-20)

△t=122=49.83℃

T-1in^9

T2-tl80.5-20

6、总传热系数

按照资料初选传热系数K=520W/m2c

7、换热面积S

S二.」002,24)0=38.68m2

KAt520x49.83

资料内容仅供参考，如有不当或者侵权，请联系本人改正或者删除。

8、初选管程数及单管长度

8.1确定管程流速：

根据资料管程流体速度取u=15m/s

8.2流通截面积A

苯、甲苯的笆度分别为p^=2.687kg/m\p甲苯=3.169kg/m3

由表2-1精镭塔物的料衡算表知ms甲不=91.76kg/h、ms苯

=9075.7lkg/h

3

则Vs=21^+q=U+22Z1Z!=3406.59m/h

P中栗P东3.1692.687

A=［理也=o,（）63m2

u3600x15

8.3单程换热管数n及管长L

选定换热管规格为925x2.5mm

则换热管数n===占嚓=200.6根

ndj3.14x20

取整得n=201根

单根管长L=U-=—山羽笆~~?=2.7m

nnd0201x3.14x25x10-3

取单管长度L=3m

9、筒体直径计算

9.1管中心距：t=1.25do=1.25x25=31.25mm;取t=32mm

最外列管中心距筒壁b-2d0=2x25=50mm

9.2中心线上布管数:本设计采用正三角形排列,则

nc=l.lVNn=1.17201=15.6;取整nc=16

资料内容仅供参考，如有不当或者侵权，请联系本人改正或者删除。

9.3筒体直径：DN=t(nc-l)+2b'=0.032x(16-1)+4x0.025=0.58m

圆整至规格式寸D=0.6m=600mm

10、数据核算

10.1按照算出数据在CAD中作

图：OOOOOooo__

OOOOOOOOOOO

OOOOOOOOOOOO

OOOOOOOOOOOOO

OOOOOOOOOOOOOO

OOOOOOOOOOOOOOO

OOOOOOOOOOOOOOOO

OOOOOOOOOOOOOOOO

QQOQQOOQQQOQQQP

OOOOOOOOOOOOOO

得实际管数n=217根

10.2实际换热面积及流通面积

S-nTidoL

=217x3.14x0.025x3

=51.1m2

A'=nTidi2/4=217x3.14x0.022/4=0.068m2

管程实际流速上=工3406.59=L39m/s

1A10.068x360()

则q=51-SB%］。。％.。％

S38.68

10.3当量直径为：

4(—r2--J2)4(—x322-—x252)

24°o_24_

矶3.14x25

资料内容仅供参考，如有不当或者侵权，请联系本人改正或者删除。

2

壳程流通面积：so=hD(l—%)=().15x0.6X=0.0197m

由附表六⑴查得:30C下的冷却水的密度p水=995.7kg/m3

V_41923.94

=0.6m/s

壳程流速:U。S7-0.0197x995.7x36(X)

因0.5m/s<0.6m/s<2.4m/s,故符合要求。

10.4流体流动阻力（压强降）的计算'

10.4.1管程流体阻力:摩擦阻力计算

2坐=（API+AP2）^NSNP

式中：AP1-----每程直管的压降，AP,

△P2一—局部阻力（包括回銮；进、出口等），

ADvPu~3Pu，

AP2=Z^—

乙乙

Ns-----壳程数

NP——为一壳程的管程数

Fi-----结垢校正因数，无因次。（p25x2.5mm的管子取Fi=1.4,

（pl9><2mm的管子取Fi=1.5

查附表四川得管程流体物理特性：

苯、甲苯密度分别为p^=2.687kg/m\p甲苯=3.169kg/m3

粘度分另U为N去=0.3067mPa•s、|i甲苯=0.3098mPa•s

故「平=ZPi%=0.9915X2.687+0.0085x3.169=2.69kg/m3

p=0.9915|i禾+0.0085|i甲苯=0.9915x0.3067+0.0085x

0.3098=0.3067mPa•s

资料内容仅供参考，如有不当或者侵权，请联系本人改正或者删除。

«UiP_().02x13.89x2.69

=2438.6

口0.3067x103

根据资料表1・2⑴选管壁粗糙度£=0.15

则》—=0.0075

20

由图1-25查得摩擦系数A=0.035

(

AR=X.l,巴二=().)35x—x2@xl3.89-=1362>34Pa

d20.022

3Pu23X2.69X13.89?

AP==778.务Pa

222

因此2维=(1362.34+778.48)x1.4x1x1=2997.15Pa

10.4.2壳程阻力损失

D(NB+1)PU：

△Po=Xs,

2

0J9

式中:Xs=1.72R；；R”当£

按壳程流通截面O

uo——so=hD^l-i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⑴得:

30匕下的水蒸气的密度0=995.7kg/m3黏度〃=0.8007

mPa•s

duP_0.02019x0.6x995.7

则：R=c0=15064

c0.8007x10〃

：0J919

Xos=1.72Rc=1.72x15064^=0,2765

资料内容仅供参考，如有不当或者侵权，请联系本人改正或者删除。

2

An0.6x(]9+l)995.7x0.6皿口”々QID

AP=0.2765x---------------x----------------=29450Pa=35.78kPa

O0.020192

10.5总传热系数的核算

1dondobdo1

K。di入dma。

1051管程传热系数%

查定性温度tm=(Ts+Tw)/2=(80.54+30)/2=55.25C下

苯、甲苯的物理特性参数:

由附录十七⑴查得:苯、甲苯的密度分别是。茎=841.52

kg/m3

P甲示

=833.79kg/m3

由附录十五川查得液态苯、甲苯的粘度分别是〃苯

=0.4057mPa•s、

〃装甲

=0.3934mPa•s

由附录十一⑴查得:液态苯、甲苯的导热系数分别是九苯

=133.39mW/mC

入甲苯二129.99mW/mC

由附录十一山查得:苯、甲苯的汽化潜热分别是AH苯

=410.62KJ/kg

△H甲苯二393.64KJ/kg

贝U：贝U：PL=0.9915X841.52+0.0085X833.79=841.45kg/m

PM101.33x78.12。。八八1/

pv=——=-----------------------------=2.899kg/m33

RT8.314x(55.25+273.15)匕

资料内容仅供参考，如有不当或者侵权，请联系本人改正或者删除。

〃L=0.9915x0.4056+0.0085x0.3933=0.4056〃Pa•s

XL=0.9915x133.38+0.0085x0.129.98=133.36mW/mC

△Hv=0.9915x410.6+0.0085x393.6=410.48kj/kg

△t=Ts-Tw=80.5-30=50.5V

管内冷凝传热膜系数求算：

水平管：q=0.555x(<33-A)4(卬//。用

4M

1/4

9.8x841.45x(841,45-2.889)(133.36x10-3)3x410.48x103

0.555x

0.4056x10-3x50.5x20x10-3

=1117.445

10.5.2壳程传热系数为

30C下冷却水的物理特性参数

查附表六⑴知:导热系数入=61.76x10-2W/mC

密度p=995.7kg/m3、黏度产0.8007mPa•s

普朗特数Pr=5.42

/xX/\0.14

则%=。36—Rfsp产—

'61.76x10-220.19x1Q-3x0,6x995.7

=0.36)055(5.42),/3xl

、20.19x1()30.8007x1()3

二3838.79

查附表二十二川知：管外污垢热阻氐。=1.7197乂10叫或1</讨

管内污垢热阻R产0.8598x10-4m2KAV

查资料P512附录⑸不锈钢导热系数A=16.93W/m2c

资料内容仅供参考，如有不当或者侵权，请联系本人改正或者删除。

"+Rdobd。_1

d+y^+Rs°+—

K。di入心a。

——竺”——十0.8598x1CT，x0.0250.0025x0.025十1.7197x10-4十!

------------1-------------------------------

1117.445x0.020.0216.93x0.02253838.79

=15.61X104

贝U：K=——1--=641W/m2<C

°o15.61x10-4

K

故换热设计符合要求。

第二部分设备选型

⑴封头

选取椭圆形封头,标准号为:JB/T4373-95,其厚度和同筒相等,

即6mm

资料内容仅供参考，如有不当或者侵权，请联系本人改正或者删除。

公称直径DN/mm曲面高度h/mm直边高度h2/mm厚度6/mm

600150256

(2)筒体

筒体长L=3000mm,公称直径DN=600mm,厚度8=6mm

tm=(20+40)/2=30C,Tm=80.5C

Tm-tm=80.5-30=50.5℃>50℃,故需设置膨胀节

(3)压力容器法兰(甲型)及垫片

公称直甲型平焊法兰/mm螺柱非金属软垫片

资料内容仅供参考，如有不当或者侵权，请联系本人改正或者删除。

6规格数量小

径DNDD,D3dD5

6007156806403218M1624639603

固定管板式换热器的管板的主要尺寸:

公称直径DD.D:iD,bcd螺栓孔数质量kg

6007156806206403261824

(5)布管限定圆