《化工原理課程設(shè)計(jì)》指南

《化工原理課程設(shè)計(jì)》指南《化工原理課程設(shè)計(jì)》指南(doc8頁)

《化工原理課程設(shè)計(jì)》指導(dǎo)書

一、課程設(shè)計(jì)的目的與性質(zhì)

化工原理課程設(shè)計(jì)是化工原理課程的一個(gè)實(shí)踐性、總結(jié)性和綜合性的教學(xué)環(huán)節(jié)，是同學(xué)進(jìn)一步學(xué)習(xí)、把握化工原理課程的重要組成部分，也是培育同學(xué)綜和運(yùn)用課堂所學(xué)學(xué)問分析、解決實(shí)際問題所必不行少的教學(xué)過程。

現(xiàn)代工業(yè)要求相關(guān)工程技術(shù)人員不僅應(yīng)是一名工藝師，還應(yīng)當(dāng)具備按工藝要求進(jìn)行生產(chǎn)設(shè)備和生產(chǎn)線的選型配套及工程設(shè)計(jì)力量?；ぴ碚n程設(shè)計(jì)對(duì)同學(xué)進(jìn)行初步的工程設(shè)計(jì)力量的培育和訓(xùn)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(shí)，密度為825kg/m3；定壓比容為2.22kJ/kg·℃；導(dǎo)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(shè)計(jì)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(shí)，密度為825kg/m3；定壓比容為2.22kJ/kg·℃；導(dǎo)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(shè)計(jì)一列管式換熱器滿意上述生產(chǎn)需要。

四、課程設(shè)計(jì)的任務(wù)（內(nèi)容）要求與進(jìn)度

1．搜集資料、閱讀教材，擬定設(shè)計(jì)方案(0.3周)

2．換熱器工藝設(shè)計(jì)及計(jì)算（物料衡算、能量衡算、工藝參數(shù)選定及其計(jì)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(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（設(shè)備的主要結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及其尺寸的確定等）(0.5周)

1)管板設(shè)計(jì)

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(shè)計(jì)

6）管程分程與折流板設(shè)計(jì)

7）接管設(shè)計(jì)

8）支坐設(shè)計(jì)

9）附件設(shè)計(jì)（密封圈、排氣管、排液管等）4．繪制設(shè)備裝配圖（包括設(shè)備的各類尺寸、技術(shù)特性表等，用1號(hào)圖紙繪制）(0.5周)

5．編寫設(shè)計(jì)說明書（包括封面、名目、設(shè)計(jì)任務(wù)書、概述或引言、設(shè)計(jì)方案的說明和論證、設(shè)計(jì)計(jì)算與說明、對(duì)設(shè)計(jì)中有關(guān)問題的分析爭(zhēng)論、設(shè)計(jì)結(jié)果匯總、

示例，了解題目相關(guān)的工藝與設(shè)備的學(xué)問，熟識(shí)工藝設(shè)計(jì)、計(jì)算和設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的方法、步驟；

2、依據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書給定的生產(chǎn)任務(wù)和操作條件，進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)及計(jì)算；

3、依據(jù)工藝設(shè)計(jì)及計(jì)算的結(jié)果，進(jìn)行設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；

4、以工藝設(shè)計(jì)及計(jì)算為基礎(chǔ)，結(jié)合設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的結(jié)果，繪制設(shè)備裝配圖；

5、編寫設(shè)計(jì)說明書對(duì)整個(gè)設(shè)計(jì)工作的進(jìn)行書面總結(jié)，設(shè)計(jì)說明書應(yīng)當(dāng)用簡(jiǎn)潔的文字和清楚的圖表表達(dá)設(shè)計(jì)思想、計(jì)算過程和設(shè)計(jì)結(jié)果。

六、成果評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)

學(xué)習(xí)態(tài)度20分，技術(shù)水平與實(shí)際力量30分，論文(計(jì)算書、圖紙)撰寫質(zhì)量50分，詳見以下課程設(shè)計(jì)成果評(píng)定表。評(píng)定時(shí)可從設(shè)計(jì)過程狀況，提交的設(shè)計(jì)資料，答辯狀況等進(jìn)行綜合評(píng)定。

課程設(shè)計(jì)成果評(píng)定表

項(xiàng)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(yīng)力較大，需考慮熱補(bǔ)償問題，故選擇兩臺(tái)單殼程浮頭式換熱器串聯(lián)操作。由管殼式換熱器系列標(biāo)準(zhǔn)，依據(jù)初步計(jì)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(qiáng)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(tái)換熱器的實(shí)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(jì)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(zhǔn)數(shù)方程，可參見《化工原理》上冊(cè)（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(guān)手冊(cè)查得：Rsi=0.0002m℃/W；Rso=0.0004m℃/W

（4）計(jì)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(jì)

式中：λm—管壁導(dǎo)熱系數(shù)，取λm=45W/m℃

K計(jì)>K0，說明所選設(shè)備能滿意傳熱要求，設(shè)備

的平安系數(shù)為：

%25%100282

282

352%1000

=?-=

?-KKK計(jì)

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

Ft—結(jié)垢校正系數(shù)；Np—管程數(shù)；Ns—?dú)こ虜?shù)設(shè)：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(jì)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