化工原理课程设计——管壳式换热器课程设计(安全系数为1625%)decs.docx
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1、目录化工原理理课程设设计任务务书设计概述述试算并初初选换热热器规格格1. 流流体流动动途径的的确定2. 物物性参数数及其选选型3. 计计算热负负荷及冷冷却水流流量4. 计计算两流流体的平平均温度度差5. 初初选换热热器的规规格工艺计算算1. 核核算总传传热系数数2. 核核算压强强降经验公式式设备及工工艺流程程图设计结果果一览表表设计评述述参考文献献化工原理理课程设设计任务务书化工原理理课程设设计任务务书一设计计任务用初温为为20的冷却却水,将将流量为为(40000+2000学号)kkg/hh的95%(体积积分率)的的乙醇水水溶液从从70冷却到到35;设计计压力为为1.66MPa,要求求管程和和
2、壳程的的压降不不大于330kPPa,试选用用适当的的管壳式式换热器器。二设计计要求每个设计计者必须须提交设设计说明明书和装装配图(A2或或A3)。1设计计说明书书必须包包括下述述内容:封面、目目录、设设计任务务书、设设计计算算书、设设计结果果汇总表表、符号号说明、参考文献以及设计自评等。 2设计计计算书书的主要要内容应应包括的的步骤: 1) 计计算热负负荷、收收集物性性常数。根据设计任务求出热流体放热速率或冷流体吸热速率,考虑了热损失后即可确定换热器应达到的传热能力Q;按定性温度确定已知条件中未给出的物性常数。2) 根根据换热热流体的的特性和和操作参参数决定定流体走走向(哪哪个走管管程、哪哪个
3、走壳壳程);计算平平均温差差。3)初步步估计一个个总传热热速率常常数K估,计算算传热面面积A估。4) 根根据A估初选标准准换热器器;5) 换换热面积积的核算算。分别别按关联联式求出出管内、外外传热膜膜系数,估估计污垢垢热阻,求求出总传传热速率率常数KK核,得出出所需传传热面积积A需,将A需与A实际进行行比较,若若A实际比A需大15%-255%,则则设计成成功;否否则重新新计算。6)管程程和壳程程压力降降的核算算。7) 接管尺寸寸的计算算。3符号号说明的的格式:分为为英文字字母、希希腊字母母,要按按字母排排序,要要写出中中文名称称和单位位;4参考考文献的的格式:按GB777144-877的要求求
4、。一、设计计题目:设计一台台换热器器二、操作作条件:1、乙醇醇水溶液液:入口口温度770,出口口温度335。2、冷却却介质:循环水水,入口口温度220。3、允许许压强降降:不大大于300kPaa。三、设备备型式:管壳式换换热器四、处理理能力:80000Kg/h五、设计计要求:1、选定定管壳式式换热器器的种类类和工艺艺流程。2、管壳壳式换热热器的工工艺计算算和主要要的工艺艺尺寸的的设计。3、设计计结果概概要或设设计结果果一览表表。4、设备备简图。(要要求按比比例画出出主要结结构及尺尺寸)5、对本本设计的的评述及及有关问问题的讨讨论。1.设计计概述1.1热热量传递递的概念念与意义义1.热量量传递的
5、的概念热量传递递是指由由于温度度差引起起的能量量转移,简简称传热热。由热热力学第第二定律律可知,在自然界中凡是有温差存在时,热就必然从高温处传递到低温处,因此传热是自然界和工程技术领域中极普遍的一种传递现象。2.化学学工业与与热传递递的关系系化学工业业与传热热的关系系密切。这这是因为为化工生生产中的的很多过过程和单单元操作作,多需需要进行行加热和和冷却,例例如:化化学反应应通常要要在一定定的温度度进行,为为了达到到并保持持一定温温度,就就需要向向反应器器输入或或输出热热量;又如在在蒸发、蒸蒸馏、干干燥等单单元操作作中,都都要向这这些设备备输入或或输出热热量。此此外,化化工设备备的保温温,生产产
6、过程中中热能的的合理利利用以及及废热的的回收利利用等都都涉及到到传热的的问题,由由此可见见;传热热过程普普遍的存存在于化化工生产产中,且且具有极极其重要要的作用用。总之之,无论论是在能能源,宇宇航,化化工,动动力,冶冶金,机机械,建建筑等工工业部门门,还是是在农业业,环境境等部门门中都涉涉及到许许多有关关传热的的问题。应予指出出,热力力学和传传热学既既有区别别又有联联系。热热力学不不研究引引起传热热的机理理和传热热的快慢慢,它仅仅研究物物质的平平衡状态态,确定定系统由由一个平平衡状态态变成另另一个平平衡状态态所需的的总能量量;而传传热学研研究能量量的传递递速率,因因此可以以认为传传热学士士热力
7、学学的扩展展。3.传热热的基本本方式根据载热热介质的的不同,热热传递有有三种基基本方式式:(1)热热传导(又又称导热热) 物体各各部分之之间不发发生相对对位移,仅仅借分子子、原子子和自由由电子等等微观粒粒子的热热运动而而引起的的热量传传递称为为热传导导。热传传导的条条件是系系统两部部分之间间存在温温度差。(2)热热对流(简简称对流流) 流体各各部分之之间发生生相对位位移所引引起的热热传递过过程称为为热对流流。热对对流仅发发生在流流体中,产产生原因因有二:一是因因流体中中各处温温度不同同而引起起密度的的差别,使使流体质质点产生生相对位位移的自自然对流流;二是是因泵或或搅拌等等外力所所致的质质点强
8、制制运动的的强制对对流。此外,流流体流过过固体表表面时发发生的对对流和热热传导联联合作用用的传热热过程,即即是热由由流体传传到固体体表面(或或反之)的的过程,通通常称为为对流传传热。(3)热热辐射 因热热的原因因而产生生的电磁磁波在空空间的传传递称为为热辐射射。热辐辐射的特特点是:不仅有有能量的的传递,而而且还有有能量的的转移。1.2换换热器的的概念及及意义在化工生生产中为为了实现现物料之之间能量量传递过过程需要要一种传传热设备备。这种种设备统统称为换换热器。在在化工生生产中,为为了工艺艺流程的的需要,往往往进行行着各种种不同的的换热过过程:如如加热、冷冷却、蒸蒸发和冷冷凝。换换热器就就是用来
9、来进行这这些热传传递过程程的设备备,通过过这种设设备,以以便使热热量从温温度较高高的流体体传递到到温度较较低的流体体,以满满足工艺艺上的需需要。它它是化工工炼油,动动力,原原子能和和其他许许多工业业部门广广泛应用用的一种种通用工工艺设备备,对于于迅速发发展的化化工炼油油等工业业生产来来说,换换热器尤尤为重要要。换热热器在化化工生产产中,有有时作为为一个单单独的化化工设备备,有时时作为某某一工艺艺设备的的组成部部分,因因此换热热器在化化工生产产中应用用是十分分广泛的的。任何何化工生生产中,无无论是国国内还是是国外,它它在生产产中都占占有主导导地位。【表】换热器器设计要要求序号特别要求求1对事故工
10、工况的校校核2对管箱隔隔板强度度的校核核3各部件吊吊耳安装装位置的的校核4浮头式和和U形管管束固定定管板外外径延伸伸,使管管板兼作作试压法法兰时的的强度校校核5管板的刚刚度校核核6风载荷和和地震载载荷的校校核7进出口接接管承受受管线载载荷的校校核8叠装换热热器中,底底下那台台换热器器的校核核9鞍式支座座的校核核10外表油漆漆干膜厚厚度的检检测11封头热压压成形时时,终压压温度的的检测12壳体直线线度的检检测13氢工况的的判别及及材料要要求 3、管壳式式换热器器的简介介管壳式换换热器是是目前应应用最为为广泛的的一种换换热器。它包括:固定管板式换热器、U型管壳式换热器、带膨胀节式换热器、浮头式换热
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