化工原理課程設計純苯冷凝器的設計

1、精選優(yōu)質文檔-傾情為你奉上化工原理課程設計 設計題目：純苯蒸汽冷凝器的設計指導老師：邵圣娟系別：環(huán)境與安全工程系專業(yè)：安全工程班級學號：姓名：劉新龍目錄1、2、專心-專注-專業(yè)一、設計任務:處理能力：1、常壓下5950kg/h的純苯蒸汽 2、設備型式：立式列管式冷凝器二、操作條件1、常壓下苯蒸氣的冷凝溫度為80.1，冷凝液在飽和溫度下排出。2、冷卻介質：采用20自來水。3、允許管程壓降不大于50KPa。三、設計內容本設計的工藝計算如下：此為一側流體恒溫的列管式換熱器的設計1、確定設計方案兩流體的溫度變化情況熱流體（飽和苯蒸氣）入口溫度 80.1，（冷凝液）出口溫度 80.1 冷流體 水 入口溫

2、度 20，出口溫度 402、確定流體的流動空間 冷卻水走管程，苯走殼程，有利于苯的散熱和冷凝。3、計算流體的定性溫度，確定流體的物性參數(shù) 苯液體在定溫度（80.1攝氏度）下的物性參數(shù)（查化工原理附錄）=815kg/,=3.09×Pa.s,=1.880KJ/kg.k ,=0.1255W/m.K, r=394.2kJ/kg。自來水的定性溫度：入口溫度：=20， 出口溫度 =40則水的定性溫度為：=（+）/2=（20+40）/2=30根據(jù)熱量衡算方程：=（-）得=/（-）=1.65×394.2/4.173（40-20）=7.79kg/s（式中=1.65kg/s）兩流體在定性溫度下

3、的物性參數(shù)如下表流體物性溫度密度Kg/粘度mPa.s比熱容kJ/（kg.）導熱系數(shù)W（m.）苯80.18150.3081.8800.1255水30995.50.8014.1730.617計算熱負荷 =1.65×394.2=651.52kw5、計算平均有效溫度差逆流溫差=溫差50故選擇固定管板式換熱器需加補償圈6、選取經驗傳熱系數(shù)k值 查化工原理課程及設計附錄8，查的K取430850，暫取K=8507、估算傳熱面積 =15.58、結構尺寸設計（1）換熱管規(guī)格、管子數(shù)、管長、管殼數(shù)的確定選傳熱管，內徑，外徑，材料為碳鋼。傳熱管數(shù)量：取30根傳熱管長度：根據(jù)實際情況管子過長采用標準設計，取

4、傳熱管長L=2米，采用管程4，管子數(shù)為30×4=120 傳熱管排列和分程方法每程內按正方形排列。取管心距 隔板中心到離其最近一排管中心距離計算 各程相鄰管的管心距為36mm位于管束中心線上的管束 殼體內徑內內徑采用多管結構，殼體內徑可估算。取管利用率 ，則殼體內徑為D=1.05Ptn=1.05×24×1200.75=318mm 取為350mm按卷制殼體的進級擋，可取D=350mm 殼體厚度b取10mm D=350mm,碳鋼折流板 采用弓形折流板，取弓形折流板圓缺高度為殼體內徑的25%，則切去的圓缺高度為h=0.25×350=87.5mm故可以取h=90m

5、m 取折流擋板間距，則B=0.5×350=175mm 可取B為175mm。折流擋板數(shù)目NB=傳熱管長折流板間距-1=-1=11（5）接管 殼程流體進出口接管：取接管內氣體流速為 1m/s，則接管內徑為圓整后可取管內徑為60mm。管程流體進出口接管：取接管內液體流速 =2.4m/s，則接管內徑為可取管內徑為65mm。四、換熱器核算（1）換熱器面積校核管程傳熱膜系數(shù)。計算管程流體流通面積管程流體流速及雷諾數(shù) 普朗特數(shù) 殼程傳熱膜系數(shù)。有相變時，蒸汽在垂直管外的對流傳熱系數(shù)為：因25.70.35LD= 長徑比:立式應為46。 故采用立式，故取6600污垢熱阻和管壁熱阻。查附錄9管外側污垢熱

6、阻=1.管內測污垢熱阻=3.已知管壁厚度b=0.002m，碳鋼在該條件下的熱導率為45W/?？倐鳠嵯禂?shù)K?？倐鳠嵯禂?shù)K為 傳熱面積校核。計算傳熱面積S為 換熱器的面積裕度為傳熱面積裕度合適，該換熱器能夠完成生產任務。換熱壁溫核算：管壁熱阻很小，可忽略不計，取兩邊污垢熱阻為零計算傳熱管壁溫，則可按照下公式計算管壁溫度：傳熱管平均壁溫：殼體壁溫可近似取殼程流體的平均溫度，即T=80。殼體壁溫和傳熱管壁溫差為不需要設置溫度補償裝置。（2）換熱器內壓降的核算管程阻力Re=29082，傳熱管粗超度0.01，查參考文獻2中雙對數(shù)坐標圖得=0.04，=1.56m/s，=995.5kg/m，所以 小于50kP

7、a，符合要求。五、換熱器主要結構尺寸和計算結果參數(shù)管程殼程流率/（Kg/h）280445950進（出）口溫度/20(40)80.1(80.1)壓力/MPa0.010.01物性定性溫度/3080.1密度/（Kg/m3）995.5815定壓比熱容/kJ/kg·4.1731.881黏度/Pa·s0.8010.308熱導率/W/(m·)0.6180.125普朗特數(shù)5.424.61設備結構參數(shù)型式管板式殼程數(shù)1殼體內徑/mm350臺數(shù)1管徑/mm管心距/mm36管長/mm2000管子排列正三角形管數(shù)目/根120折流板個數(shù)/個11傳熱面積/m214.31折流板間距/mm175管程數(shù)2材質碳鋼主要計算結果管程殼程流速/（m/s）1.560.478表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)/W/(m2·)69256600污垢熱阻/