正戊烷冷凝器的工艺设计

正戊烷冷凝器的工艺设计 100kg/h 化工原理课程设计 Course Design of Principles of Chemical Industry 列管换热器的设计 目录 一、化工原理课程设计任务书 二、正戊烷冷凝器的工艺设计任务书 三、正戊烷冷凝器的工艺设计指导书 四、正戊烷冷凝器的工艺设计报告 一、化工原理课程设计任务书 （一）设计内容 1.根据生产任务的要求确定设计 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 (1)换热器类型的选择 (2)换热器内流体流入空间的选择 2.化工计算 (1)传热面积的计算 (2)管数、管程数及管子排列，管间距的确定 (3)壳体直径及壳体厚度的确定 3.换热器尺寸的确定及有关构件的选择 4.换热器流体阻力的计算及其输送机械的选择 5.绘制流程图及换热器的装配图 6.编写 说明书 房屋状态说明书下载罗氏说明书下载焊机说明书下载罗氏说明书下载GGD说明书下载 （二）设计要求： 1.在确定设计方案时既要考虑到工艺，操作的要求又要兼顾经济和安全上的要求。 2.在化工计算时要求掌握传热的基本理论，有关公式，要知道查哪些资料，怎样使用算图以及怎样选择经验公式，并进行优化设计。 3.要求根据国家有关 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 来选择换热器的构件 4.要求一部分学生利用计算机来辅助设计及优化设计方案 5.要求必须掌握固定管板式或浮头式列管换热器的设计 二、正戊烷冷凝器的工艺设计任务书 （一）设计名称 正戊烷冷凝器的设计 （二）设计条件 1.正戊烷、冷凝温度为51.7℃，冷凝液于饱和液体下离开冷凝器； 2.冷却介质，地下水，流量为7000kg/h，入口温度：20℃； 3.允许压强降，不大于105Pa； 4.每年按300天计；每天24 h连续运转。 （三）设计任务 1.合理的参数选择和结构设计 2.传热计算和压降计算：设计计算和校核计算 （四）设计说明书内容 1.传热面积 2.管程设计包括：总管数、程数、管程总体阻力校核 3.壳体直径 4.结构设计包括壁厚 5.主要进出口管径的确定包括：冷热流体的进出口管 6.流程图（以图的形式，并给出各部分尺寸）及结构尺寸汇总（以表的形式） 7.评价 8.参考文献 （五）设计进度 1.设计动员，下达设计任务书 0.5天 2.搜集资料，阅读教材，拟定设计进度 1天 3.设计计算（包括电算，编写说明书草稿） ２天 4.绘图、整理、抄写说明书 1.5天 三、正戊烷冷凝器的工艺设计指导书 （一）设计目的 通过对正戊烷冷凝器设计，达到让学生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。 总之，通过设计达到让学生自己动手进行设计的实践，获取从事工程技术工作的能力。 （二）设计的指导思想 1.结构设计应满足工艺要求 2.结构简单合理，操作调节方便，运行安全可靠 3.设计符合现行国家标准等 4.安装、维修方便 （三）设计要求 1.计算正确，分析认证充分，准确 2.条理清晰，文字流畅，语言简炼，字迹工整 3.图纸要求，图纸、尺寸标准，图框，图签字规范 4.独立完成 （四）设计课题工程背景 在石油化工生产过程中，常常需要将各种石油产品（如汽油、煤油、柴油等）进行冷却，本设计以正戊烷为例，让学生熟悉列管式换热器的设计过程。 （五）参考文献 1.化工过程及设备设计，华南工学院，1986 2.传热设备及工业炉，化学工程 手册 华为质量管理手册 下载焊接手册下载团建手册下载团建手册下载ld手册下载 第8篇，1987 3.化工设备设计手册编写组. 金属设备，1975 4.尾范英郎（日）等，徐忠权译，热交换设计物册，1981 5.谭天恩等. 化工原理(上、下册)化学工业出版社. （六）设计思考题 1.设计列管式换热器时，通常都应选用标准型号的换热器，为什么？ 2.为什么在化工厂使用列管式换热最广泛？ 3.在列管式换热器中，壳程有挡板和没有挡板时，其对流传热系数的计算 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 有何不同？ 4.说明列管式换热器的选型计算步骤？ 5.在换热过程中，冷却剂的进出口温度是按什么原则确定的？ 6.说明常用换热管的标准规格（批管径和管长）。 7.列管式换热器中，两流体的流动方向是如何确定的？比较其优缺点？ （七）部分设计问题引导 1.列管式换热器基本型式的选择 2.冷却剂的进出口温度的确定原则 3.流体流向的选择 4.流体流速的选择 5.管子的规格及排列方法 6.管程数和壳程数的确定 7.挡板的型式 （八）设计答辩指导 1.列管式换热器的型号，可查找化工过程及设备及换热器等书籍。 2.换热器强度设计可找化机同学或老师了解，并参照金属设备等资料 3.绘图可找制图老师了解，并参考机械制图，化工制图及制图标准等。 |化工原理课程设计报告 一 设计题目：正戊烷冷凝器的设计 二 课题条件（文献资料，仪器设备，指导力量） （一）设计任务 设计一冷凝器，冷凝正戊烷蒸气; 处理能力：100kg/h。 正戊烷蒸气压力：0.75kgf/cm2，其饱和温度为51.7 ，蒸发潜热为 冷却剂：自来软水，进口温度 出口温度 （二）操作条件： （1）生产方式：连续操作 （2）生产时间：每年以300天计算，每天24小时 （3）冷凝器操作压力为常压，管程和壳程的压力均不大于100kpa 三．设计任务 1.确定设计方案，绘制工艺流程图。 2.热力学计算 2.1热力学数据的获取 2.2估算传热面积 2.3工艺尺寸的计算 2.4面积核算 2.5壁温校核 2.6压降校核 3.结构设计 3.1冷凝器的安装 3.2管设计 3.3管心距设计 3.4管板设计 3.5折流板设计 3.6壳体设计 3.7接管设计 3.8封头设计 3.9法兰设计 3.10支座设计 3.11其他 4.设计计算结果汇总表 5.设计结果评价 6.绘制装配图 7.编制设计说明书 设计流程图 1.热力学数据的获取 正戊烷液体在定性温度（51.7℃）下的物性数据（查化工原理附录） 循环水的定性温度： 入口温度为 ，出口温度为 循环水的定性温度为 两流体的温差 ，故选固定管板式换热器 两流体在定性温度下的物性数据如下 物性 流体 温度 ℃ 密度 kg/m3 粘度 mPa·s 比热容 kJ/(kg·℃) 导热系数 W/(m·℃) 正戊烷 52 596 0.18 2.34 0.157 循环水 32.5 994 0.725 4.08 0.626 2.估算传热面积 （1）计算热负荷 qm,h=100/3600kg/s=0.0278kg/s （2）冷却水用量 qm,c= =9.65/4.08 15=0.158kg/s （3）计算有效平均温度差 正戊烷 51.7 51.7 冷却水 35 20 19.7 31.7 由于 =16.7/31.7=0.53 = （4）选取经验传热系数K值 根据管程走冷却水，壳程走正戊烷，总传热系数K现暂取： （5）估算换热面积 3.工艺尺寸计算 （1）管径和管内流速 选用Φ25×2.5mm较高级冷拔传热管（碳钢），取管内流速 u1=0.8m/s。 （2）管程数和传热管数 可依据传热管内径和流速确定单程传热管数 = (根） 按单程管计算，所需的传热管长度为 L= 按单程管设计，传热管过长，宜采用多管程结构。根据本设计实际情况，现 取传热管长l=3.0m，则该换热器的管程数为 = 传热管总根数 N=1×5=5(根） （3）平均传热温差校正及壳程数: 平均温差校正系数有 : R= P= 单壳程，双管程结构，查得 平均传热温差 ℃ 由于平均传热温差校正系数大于0.8，同时壳程流体流量较大，故取单壳 程合适。 （4）壳体内径 采用多管程结构，壳体内径可按下式估算。 横过管数中心线管的根数 （根） 卧式固定管板式换热器的规格如下： 公称直径D…………………………107mm 公称换热面积S……………………0.615m2 管程数 …………………………4 管数n………………………………5 管长L………………………………3m 管子直径…………………………… 管子排列方式………………………正三角形 （5）折流板 采用弓形折流板，取弓形折流板圆缺高度为壳体内径的20%，则切去的圆缺高度为h=0.20*107=21.4mm。 取折流板间距B=0.3D，则 B=0.3*107=32.1mm，可取B=30mm。 折流板数 N=传热管长/折流板间距-1=3000/30-1=99（块） 面积核算 （1）壳程表面传热系数 （2）管内表面传热系数.， 有 管程流体流通截面积 管程流体流速 普朗特数 （3）污垢热阻和管壁热阻 管外侧污垢热阻 管内侧污垢热阻 管壁热阻计算，碳钢在该条件下的热导率为50.29w/(m·K)。所以 （4） 传热系数 依式3-21有 （5）传热面积裕度 :可得所计算传热面积Ap为 5.压降校核 （1）计算管程压降 （ 结垢校正系数， 管程数， 壳程数） 取碳钢的管壁粗糙度为0.1mm，则 ，而 ，于是 对 的管子有 故, 管程压降在允许范围之内。 （2）计算壳程压降 按式计算 , , 流体流经管束的阻力 管子为正三角形排列 F=0.5 D=107mm 壳程流体流速及其雷诺数分别为： 取 0.5×0.335×2×(37+1)× =3029.74Pa 流体流过折流板缺口的阻力 , B=0.2m , D=0.6m Pa 总阻力 3029.74+25889.6=28972.7Pa 由于该换热器壳程流体的操作压力较高，所以壳程流体的阻力也比较适宜。 换热器主要结构尺寸和计算结果列表如下： 项目 结果 单位 换热器公称直径D 107 换热器管程数 p 5 -- 换热器管子总数Nt 5 根 换热器单管长度L 3 换热器管子规格 换热器管子排列方式 正三角形错列 -- 管心距 32 管板厚度T 22 折流板间距B 30 折流板个数NB 99 根 折流板外径 102 折流板厚度 5 传热负荷Q 9.65 KW 正戊烷蒸汽流量qm,h 0.0278 Kg/s 循环水流量qm,c 0.158 Kg/s 初选总传热系数Ko 650 W/m2.K 初步估算传热面积S 0.615 m2 管程流速 0.51 m/s 壳程传热系数 o 458.096 W/m2.K 管程传热系数 i 2776.9 W/m2.K 总传热系数K 325.5 W/m2.K 所需传热面积S 1.228 m2 管程压降 Pt 3083.1 Pa 壳层压降 Ps 25889.6 Pa 设计结果评价 通过分析管壳式换热器壳程传热与阻力性能特点,说明在采用能量系数Ｋ/Ｎ来评 价强化传热时,应更着眼于提高其换热性能。本设计中： ，Ｎ=ΔＰ1+ΔＰ2+ΔＰ3+ΔＰ4=28972.7Pa K/N=0.0112 满足要求，性能良好。 本设计通过对面积校核，压降校核，壁温校核等计算可知均满足要求，且传热效率为70%，能很好的完成任务。 经济和环境效益评价：生命周期方法是一种针对产品或生产工艺对环境影响进行评价的过程,它通过对能量和物质消耗以及由此造成的废弃物排放进行辨识和量化,来评估能量和物质利用对环境的影响,以寻求对产品或工艺改善的途径。这种评价贯穿于产品生产、工艺活动的整个生命周期,包括原材料的开采和加工、产品制造、运输、销售、产品使用与再利用、维护、再循环及最终处置。本设计中使用水作冷却剂，无污染，耗资少，无有害气体产生，整个过程简单，易操作，环境和经济效益良好。 本设计中面积，传热系数，压降等均有比较好的裕度保证，即使生产使用中出现比较大的误差，设备结构也能保证不出现打的安全损伤的事故，具有良好可靠的安全保证。