化工课程方案-换热器.docVIP

化工原理课程设计 学 院： 化学工程学院 班 级： 姓 名： 学 号： 指导教师： 2010年 月 cp，1=2.22kJ/(kg·℃)；热导率λ1=0.W/(m·℃)；黏度μ1=.15×10-4 Pa·s 三、设计项目(说明书格式) 1、封面、任务书、目录。 2、设计方案简介：对确定的换热器类型进行简要论述。 3、换热器的工艺计算： 确定物性数据 估算传热面积 工艺结构尺寸 换热器核算：包括传热面积核算和换热器压降核算 4、换热器的机械设计 5、绘制列管式换热器结构图（CAD）。 6、对本设计进行评述。 7、参考文献 成绩评定 指导教师 2010年 6月 8 日  目 录1 设计方案简介 1.1 选择换热器类型 两流体温度变化情况：热流体柴油入口温度140℃，出口温度60℃；冷流体入口温度29℃，出口温度39℃。，t冷=（29+39）/2=34℃，t热=（140+）/2=℃， t热 t冷1.2 冷热流体流动通道的选择从两物流的操作压力看，走管程，由于循环冷却水较易结垢，若其流速太低，将会加快污垢增长速度，使换热器的热流量下，所以水走管程，走壳程。25×2.5的碳钢管，管内流速设为ui=1.0m/s。 2 换热器的设计计算 2.1 确定物性数据 定性温度：可取流体进口温度的平均值。 壳程的定性温度：t热=（140+）/2=0℃ 管程流体的定性温度： t冷=（29+39）/2=34℃根据定性温度，壳程和管程流体的有关物性数据。 的有关物性数据如下： 密度 ρ=994kg/m3 定压比热容 Cp=2.22kJ/(kg·℃) 热 λ1=0.14W/(m·℃) 粘度 μ=7.15×10-4Pa·s 冷却水在3℃的有关物性数据如下： 密度 ρi=994.kg/m3 定压比热容 Cpi=4.174kJ/(kg) 热 λi=0.6241W/(m·K) 粘度 μi=0.0007Pa·s 2.2 估算传热面积 2.2.1 热流量 Q1=m1Cp1t1=6500×2.22×（140-）=1.106kJ/h=319.4kW 2.2.2 平均传热温差 Δt1=60-29=31K，Δt2=140-39=101K 所以，Δtm=(101-31)/ln(101/31)=59.27K 2.2.3 冷却水用量 流量wi=Q1/ Cpi/Δti=1.15×106/4.174/(39-29)=2.755×104 kg/h 2.2.4 总传热系数 利用化工原理附表，根据两种流体的性质，可查出换热器总传热系数，取其值为350。 2.2.5 计算传热面积 考虑15%的面积裕度，S=1.15S=1.15×15.4=17.7m2 2.3 工艺结构尺寸 2.3.1 管径和管内流速 选用φ252.5传热管（碳钢），取管内流速 2.3.2依据传热管内径和流速确定单程传热管数 按单程管计算，所需的传热管长度 按单程管设计，传热管过长，宜采用多管程结构。取传热管长L=m，则该换热器管程数为 （管程） 传热管总根数 根2.3.3 平均传热温差校正及壳程数 平均传热温差校正系数 按单壳程，四管程结构，温差校正系数为 平均传热温差 2.3.4采用组合排列法，即每程内均按正三角形排列，隔板两侧采用正方形排列。 取管心距，则 横过管束中心线的管数 根2.3.5 壳体内径 采用多管程结构，取管板利用率，则壳体内径 圆整可取2.3.6 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，则切去的圆缺高度为。 取折流板间距，则 折流板数 块折流板圆缺水平装配。2.3.7 接管 壳程流体进出口接管：取接管内循环油品流速为，则接管内径为 取标准管径为。 管程流体进出口接管：取接管内循环水流速为，则接管内径为 取标准管径为。 2.41)壳程对流传热系数 对圆缺形折流板，可采取克恩公式 当量直径，由正三角形排列得 壳程流通截面积 壳程流体流速及其雷诺数分别为 普兰特准数 粘度校正 2)管程对流传热系数 管程流通截面积 管程流