《化工原理課程設計》指南

《化工原理課程設計》指南《化工原理課程設計》指南(doc8頁)

《化工原理課程設計》指導書

一、課程設計的目的與性質(zhì)

化工原理課程設計是化工原理課程的一個實踐性、總結性和綜合性的教學環(huán)節(jié)，是同學進一步學習、把握化工原理課程的重要組成部分，也是培育同學綜和運用課堂所學學問分析、解決實際問題所必不行少的教學過程。

現(xiàn)代工業(yè)要求相關工程技術人員不僅應是一名工藝師，還應當具備按工藝要求進行生產(chǎn)設備和生產(chǎn)線的選型配套及工程設計力量。化工原理課程設計對同學進行初步的工程設計力量的培育和訓練，為后續(xù)專業(yè)課程

題目Ⅱ：在生產(chǎn)過程中需將5000kg/h的某種油（在90℃時，密度為825kg/m3；定壓比容為2.22kJ/kg·℃；導熱系數(shù)為0.140W/m·℃；粘度為0.000715Pa·s；污垢熱阻為0.000172m2·℃/W）從140℃冷卻至40℃，壓力為0.3MPa，冷卻介質(zhì)采納循環(huán)水，循環(huán)冷卻水的壓力為0.4MPa，循環(huán)水的入口溫度為35℃，出口溫度為45℃。設計一列管式換熱器滿意上述生產(chǎn)需要。

題目Ⅲ：在生產(chǎn)過程中需將7000kg/h的某種油（在90℃時，密度為825kg/m3；定壓比容為2.22kJ/kg·℃；導熱系數(shù)為0.140W/m·℃；粘度為0.000715Pa·s；污垢熱阻為0.000172m2·℃/W）從140℃冷卻至40℃，壓力為0.3MPa，冷卻介質(zhì)采納循環(huán)水，循環(huán)冷卻水的壓力為0.4MPa，循環(huán)水的入口溫度為35℃，出口溫度為45℃。設計一列管式換熱器滿意上述生產(chǎn)需要。

四、課程設計的任務（內(nèi)容）要求與進度

1．搜集資料、閱讀教材，擬定設計方案(0.3周)

2．換熱器工藝設計及計算（物料衡算、能量衡算、工藝參數(shù)選定及其計算）(0.7周)

1)試算與初選換熱器規(guī)格

2)校核總傳熱系數(shù)K

3)校核管、殼程壓降

3．換熱器結構設計（設備的主要結構設計及其尺寸的確定等）(0.5周)

1)管板設計

2)殼體直徑及殼體壁厚的確定

3)管板與殼體的連接

4)管子與管板的連接

5)管箱設計

6）管程分程與折流板設計

7）接管設計

8）支坐設計

9）附件設計（密封圈、排氣管、排液管等）4．繪制設備裝配圖（包括設備的各類尺寸、技術特性表等，用1號圖紙繪制）(0.5周)

5．編寫設計說明書（包括封面、名目、設計任務書、概述或引言、設計方案的說明和論證、設計計算與說明、對設計中有關問題的分析爭論、設計結果匯總、

示例，了解題目相關的工藝與設備的學問，熟識工藝設計、計算和設備結構設計的方法、步驟；

2、依據(jù)設計任務書給定的生產(chǎn)任務和操作條件，進行工藝設計及計算；

3、依據(jù)工藝設計及計算的結果，進行設備結構設計；

4、以工藝設計及計算為基礎，結合設備結構設計的結果，繪制設備裝配圖；

5、編寫設計說明書對整個設計工作的進行書面總結，設計說明書應當用簡潔的文字和清楚的圖表表達設計思想、計算過程和設計結果。

六、成果評定標準

學習態(tài)度20分，技術水平與實際力量30分，論文(計算書、圖紙)撰寫質(zhì)量50分，詳見以下課程設計成果評定表。評定時可從設計過程狀況，提交的設計資料，答辯狀況等進行綜合評定。

課程設計成果評定表

項目分值

優(yōu)秀

(100≥x≥90)

良好

(90>x≥80)

中等

(80>x≥70)

及格

(70>x≥60)

不及格(x50℃，溫差應力較大，需考慮熱補償問題，故選擇兩臺單殼程浮頭式換熱器串聯(lián)操作。由管殼式換熱器系列標準，依據(jù)初步計算的傳熱面積S，選取換熱器規(guī)格尺寸為：

殼徑D公稱壓強Pg管子排列管子中心距t公稱面積S0管程數(shù)Np管數(shù)n折流板間距h

600mm16atm正三角形25mm130m24368300mm

管長L管徑d0殼程流通面積A0=hD(1－d0/t)管程流通面積Ai6m￠19×20.0414m2

0.0162m2

兩臺換熱器的實際傳熱面積為；

S0=2=2×3.14×0.019×(6－0.1)×368=259m2

式中：b—管板厚度，取b=50mm=0.05m采納此傳熱面積的換熱器所需的總傳熱系數(shù)為：

C

mWtSQKm026

00/2825

.5425910985.3=??=?=

2.校核總傳熱系數(shù)K(1)管程傳熱系數(shù)αi的計算u

udi

i

i

ρ

=

Re

而m

mmddi015.015221920==?-=-=δ

smAVuiii/32.10162

.08.76===

故4

3

10

73.210509.070132.1015.0Re?=???=

-i（湍流）

74

.9151.010509.01089.23

3=???==-λu

CPpri

(

)()

(

)C

mWPdar

i

i?=?==./162274.91073.2024

.0151

.0023

.0Re023

.023

.08

.04

3

.08.0λ

(２)殼程傳熱膜系數(shù)α0μ

ρ

000Reud=

而smAVu/803.00414

.07895.26000=?==

故1940

1027.6798

803.0019.0Re30=???=

-（滯流）

105

131.01027.6102.23

30=???==-λu

CPpr

而

μ

?λ

3

/16.00

023

.0rePRda=

說明：以上的準數(shù)方程，可參見《化工原理》上冊（天津高校編）。由于流體被加熱，取φμ=1.05

則

CmWa023/16.00/73605.1)105()1940(019

.0131

.023.0=????

=

（3）確定污垢熱阻Rs

從有關手冊查得：Rsi=0.0002m℃/W；Rso=0.0004m℃/W

（4）計算并校核總傳熱系數(shù)

C

mWdd

ddRsdbdRsKi

io

ioimmooo

02/352024

.01622024

.0015.0019.00002.0017.045019.0002.00004.073611

1

1

=?+?+??++=

+++

+=

αλα計

式中：λm—管壁導熱系數(shù)，取λm=45W/m℃

K計>K0，說明所選設備能滿意傳熱要求，設備

的平安系數(shù)為：

%25%100282

282

352%1000

=?-=

?-KKK計

3.校核管、殼程壓降（1）管程壓降的計算∑⊿Pi=(⊿P1+⊿P2)FtNpNs

Ft—結垢校正系數(shù)；Np—管程數(shù)；Ns—殼程數(shù)設：管壁粗糙度ε=0.1mm，ε/di=0.1/15=0.007，由圖查得：λ=0.036則

2

2

21/88002

32.1701015.06036.02mNudLPi=???==?ρλ

2

2

2

2/18302

32.1701323mNuP=??==?ρ

此例中Ft=1.5，Np=4，Ns=2

故：∑⊿Pi=(8800+1830)×1.5×4×2=1.28×105N/m2=0.128MPa（2）殼程壓降的計算

∑⊿Po=(⊿P1′+⊿P2′)FsNs此例中Fs=1.15

2

)

1(2

0001uNnFfPBρ+='

?

1

19405Re5228.0228

.00

0≈?==--f

F=0.5；n0=1.1n0.5=1.1×3680.5=21；NB=L/h－1=6/0.3－1=19則2

2

1/5362028.0798202415.0m