设计样本

化工原理课程设计

新疆工程学院

课程设计说明书

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题目名称：非标准系列管壳式卧式气体冷凝器的工艺设计

系 部： 化学与坏境工程系 专业班级： 煤 化 11 - 6（1）班 学生姓名： 沈 政 指导教师： 杨 智 勇 完成日期： 2012年12月7日

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化工原理课程设计

新疆工程学院

课程设计评定意见

课程设计任务书

2011学年 上学期2011 年 12 月 26 日

专业 设计题目 起止时间 设计目的： 通过对非标准系列管壳式卧式气体冷却器的设计，使我们了解该换热器的结构特点，并能根据工艺要求选择适当的类型，同时还能根据传热的基本原理，选择流程，确定换热器的基本尺寸，计算传热面积以及计算流体阻力。而且加强了我们的团队的合作精神、思考问题及语言表达能力。 煤化工生产技术 班级 煤化11-6（1）班 课程名称 指导教师 设计地点 化工原理 杨智勇 图书馆 教学楼 非标准系列管壳式卧式气体冷却器的工艺设计 2011年11月28日至12月 周数 2 设计任务或主要技术指标： 出反应器的混合气体经与进料物流换热后，用循环冷却水将其从110℃进一步冷却到60℃，之后，进入吸收塔吸收其中的可溶性组分。已知混合气体的流量为227801kg/h，（此数据变化四个数据）压力为6．9MPa，循环冷却水的入口温度29℃ 出口温度为39℃，试设计一台卧式列管式换热器。 设计进度与要求： 第一周即13日到20日将手写版的课程设计计算出来，21日到24日将电子档的编排结束，25日到26日检查有没有错误并且完善设计。 主要参考书及参考资料： 陆美娟，张浩勤（主编）朱士亮（主审）《化工原理》北京，化学工业出版社，2011 任晓光（主编）宋永吉、李翠清（副主编）《化工原理课程设计指导》北京化学工业出版社2007 教 师 （签名） 系（部）主任（签名） 年 月 日

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化工原理课程设计

摘要

列管式换热器又称管壳式换热器，是目前应用了广泛的一种换热设备，它结构紧凑简单，制造的材料范围广，处理能力大，适用性强，操作弹性大等诸多优点使它在换热器中占有主导地位。对此我们对换热器的工艺设计进行介绍。列管式换热器的设计资料较完善，已有系列化标准。目前我国列管式换热器的设计、制造、检验、验收按“钢制管壳式(即列管式)换热器”(GB151)标准执行。 列管式换热器的设计和分析包括热力设计、流动设计、结构设计以及强度校核。其中以热力设计最为重要。我们掌握了设计的一般步骤和方法

关键词：热量衡算 传热系数 传热面积 传热平均温差 折流挡板数 板间距

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化工原理课程设计

目 录

一、设计条件 ········································5 二、设计说明书 ······································5 1.设计原则 ·········································5 （1）满足工艺和操作的要求 ···························5 （2）满足经济上的要求 ·····························5 （3）保证安全生产 ································5 2、设计题目及原始数据 ································5 3、论述换热器总体结构(换热器型式、主要结构)的选择 ··········6 3.1管束及管壳分程 ····································6 3.1.1管束分程 ·······································6 3.1.2壳程分程 ·········································6 3.2传热管 ···········································6 3.3管子布置 ·········································6 3.4管板 ···········································7 3.5管子与管板的连接 ··································7 3.7折流板 ········································7 3.8壳体直径及厚度 ···································8 3.9管子在管板上的固定方法 ····························8 3.10主要附件 ·······································8 4、 核算换热器传热面积 A ······························9 4.1 流动空间的确定 ···································9 4.2初算换热器传热面积A' ·······························9 4.2.1 传热计算（热负荷计算） ····························9

?的计算 ·4.2.2有效平均温差?tm···························10

4.2.3 按经验值初选总传热系数K估 ·························10 4.2.4 初算出所需的传热面积A' ····························10 4.3 压力降的计算 ······································10 4.3.1 管程压力降?P0 ··································10 4.3.2 壳程的压力降 ?P0·································10 4.4 总传热系数K的校验 ·································11 4.4.1管程流体传热膜系数αi ······························12 4.4.2 壳程流体传热膜系数αO·······························13 4.5 校核平均温差 ······································14 4.6 校核换热面积 ······································14 5、设计结果概要(主要设备尺寸、衡算结果等) ····················17 6、参考文献············································18

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7、总 结···············································18

一．设计条件

表1-1 煤油与冷却水的操作参数 煤 油 冷 却 水 设计压力 进口温度出口温度流 量 进口温度 出口温度 流 量 （Mpa） （°C） （°C） （kg/s） （°C） （°C） （kg/s） 140 40 4.17 30 40 23.5 0.03

表1-2 煤油与冷却水的物性参数

名称 平均温度（℃） 比热kJ/kg·k 2.3 4.08 导热系数W/（m·k） 0.13 0.626 密度 kg/ m3 810 994 粘度（*10-3）Pa·S 0.91 0.725 热阻（*10-3）㎡·K/w 0.344 0.172 煤油 冷却水 90 35 二、设计说明书

1.设计原则：

（1）满足工艺和操作的要求

设计出来的流程和设备首先要保证质量，操作稳定，这就必须配置必要的阀门和计量仪表等，并且确定方案时，考虑到各种流体的流量，温度和压强变化应采取什么措施来调节，而在设备发生故障时，加修应方便。 （2）满足经济上的要求

在确定某些操作指标和选定设备型式以及仪表配置时，要有经济核算的观点，既能满足工艺和操作要求，又使施工简便，材料来源容易,造价低廉。如果有废热可以利用，要尽量节省热能，充分利用，或者采取适当的措施达到降低成本的目的。 （3）保证安全生产

在工艺流程和操作中若有爆炸、燃烧、中毒、烫伤等危险性,就要考虑必要的安全措施。又如设备的材料强度的演算，除按规定应有一定的安全系数外，还应考虑防止由于设备中压力突然升高或者造成真空而需要装置安全阀等。以上提到的都是为了保证安全生产所需要的。

设计方案也可能一次定不好，后来需要修改，但各物料流通路线和操作指标的改动都对后面的计算有影响，所以最好第一次确立就考虑周到些。

2.设计题目及原始数据

欲用工艺冷却水将15000kg?h?1的煤油从1400C冷却到400C,冷却水的进出口温度

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