化工原理课程设计列管式换热器设计

环境工程化工原理课程设计列管式换热器设计

环境工程原理课程设计

用水冷却注射甘油的列管换热器的设计

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环境工程化工原理课程设计列管式换热器设计

目录

任务书 3 1.设计题目 3 2.设计条件 3 3.设计任务 3 设计方案简介 3 设计原则 3 1.满足工艺和操作要求 3 2.满足经济上的要求 3 3.保证安全生产 4 工艺计算及主体设备设计计算及选型 4 1.流体定性温度的确定 4 2.估算传热面积 4 3.选定换热器的概略尺寸 5 4.折流板 5 5.总传热系数的计算 6 （1）管侧传热系数 6 （2）壳侧传热系数 7 （3）污垢系数 7 （4）总传热系数 8 管壁温度 8 压力损失的计算 8 1.壳程的压力损失 8 2.管程的压力损失 9 换热器的结构设计 9 1.管束及管壳分程 9 2.传热管 10 3.管子布置 10 4.管板 11 5.管子与管板的连接 11 6.管板与壳体的连接 11 7.折流板 11 8.壳体直径及厚度 12 9.管子在管板上的固定方法 13 10.主要附件 13 11.材料选用 13 设计结果一览表 14 单壳程两管程的浮头式换热器图 14 对设计的评述 15

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任务书

一、设计题目：用水冷却注射甘油的列管式换热器的设计 二、设计条件 (1)甘油

处理量： 10～15kg/S、进口温度：100～120℃、出口温度：40～50℃、压强降：＜101.3kPa (2)冷却水

进口温度：（20～25范围选择）℃、出口温度：（30～35范围选择）℃ ，压强降：＜101.3kPa 三、设计任务：

(1)根据设计条件选择合适的换热器型号，并核算换热面积、压力降是否满足要求，并设计管道与壳体的连接，管板与壳体的连接、折流板数目、形式等。

(2)绘制列管式换热器的装配图。 (3)编写课程设计说明书。

设计方案简介

1.选择换热器的类型：题目要求以规定为列管式换热器

2.管程安排：从两物流的操作压力看，应使煤油走管程，循环冷却水走壳程。但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降；又被冷却的流体宜走壳程，便于散热。所以从总体考虑，应使循环水走管程，煤油走壳程。

设计原则

1.满足工艺和操作要求

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，并自确定方案时，考虑到各种流体的流量，温度和压强变化使采取什么措施来调节，而在设备发生故障时，加修应方便。

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2.满足经济上的要求

在确定某些操作指标和治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。

工艺计算及主体设备设计计算及选型

1. 流体定性温度的确定

对于一般气体和水等低黏度流体，其定性温度可取流体进出口温度的平均值。

T1 T2100 40

70℃22 t1 t230 20

冷流体的定性温度：Th 25℃

22 热流体的定性温度：Th

2.估算传热面积

查表知，甘油在平均温度下，70℃的比热容Cp1=2．8kj/（kg·℃），水在平均温度下，25℃的比热容Cp2=4．08kj/（kg·℃），则传热量 Q=qm1Cp1(T1 T2) =15×2．78×（100－40）=2520（kJ/s）

逆流时： t1 100 30 70℃； t2 40 20 20℃

Q2520

冷却水量：qm2 61.77kgs

CP2t2 t14.08 10

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对数平均温度： tm 逆

70 20

39.91℃

ln7020

假定冷却器为单壳程、双管程的1-2型换热器，则

修正系数的确定：p

t2 t130 20T1 T2100 40

0.125;R 6T1 t1100 20t2 t130 20

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