化工原理课程设计换热器设计任务书.docx

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1、.题目一：用水冷却煤油产品的列管式换热器设计任务书处理量为 XXX 吨/年XXXXXXXX 的工艺设计设计任务书一、设计名称用水冷却煤油产品的多程列管式换热器设计二、设计条件使煤油从 140冷却到 40,压力 1bar ,冷却剂为水，水压力为 3bar，处理量为 10t/h,进口温度 20 ，出口温度 40 三、设计任务1 合理的参数选择和构造设计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 构造设计包括壁厚5 主要进出口管径确实定包括：冷热流体的进出口管6 流程图以图的形式，并给出各局部尺寸及构造尺寸汇

2、总以表的形式7 评价之8 参考文献一、设计的目的通过对煤油产品冷却的列管式换热器设计，到达让学生了解该换热器的构造特点，并能依据工艺要求选择适当的类型，同时还能依据传热的根本原理，选择流程，确定换热器的根本尺寸，计算传热面积以及计算流体阻力。总之，通过设计到达让学生自己动手进展设计的实践，猎取从事工程技术工作的力量。二、设计的指导思想1 构造设计应满足工艺要求2 构造简洁合理，操作调整便利，运行安全牢靠3 设计符合现行国家标准等4 安装、修理便利三、设计要求1 计算正确，分析认证充分，准确2 条理清楚，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，图签字标准4 独立完成四、设

3、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、柴油等进展冷却，本设计以某厂冷却煤油产品为例，让学生生疏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，19862 传热设备及工业炉，化学工程手册第8 篇，19873 化工设备设计手册编写组. 金属设备，19754 尾范英郎日等，徐忠权译，热交换设计物册，19815 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

4、法有何不同？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，两流体的流淌方向是如何确定的？比较其优缺点？ 七 、局部设计问题引导1 列管式换热器根本型式的选择2 冷却剂的进出口温度确实定原则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 管程数和壳程数确实定7 挡板的型式八、设计辩论指导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教师了解，并参照金属设备等资料3 绘图可找制图教师了解，并参考机械制图，化工制图及制图标准等。计算

5、例如某生产过程中，需将 6000 kg/h 的油从 140冷却至 40，压力为 0.3MPa；冷却介质承受循环水，循环冷却水的压力为0.4MPa，循环水入口温度30，出口温度为40。试设计一台列管式换热器，完成该生产任务。1. 确定设计方案（1） 选择换热器的类型两流体温度变化状况：热流体进口温度140，出口温度40冷流体(循环水)进口温度30，出口温度 40。该换热器用循环冷却水冷却，冬季操作时进口温度会降低，考虑到这一因素，估量该换热器的管壁温顺壳体壁温之差较大，因此初步确定选用带膨胀节的固定管板式 式换热器。（2） 流淌空间及流速确实定由于循环冷却水较易结垢，为便于水垢清洗，应使循环水走

6、管程，油品走壳程。选用 252.5 的碳钢管，管内流速取ui=0.5m/。2. 确定物性数据定性温度：可取流体进口温度的平均值。壳程油的定性温度为()管程流体的定性温度为()依据定性温度，分别查取壳程和管程流体的有关物性数据。油在 90下的有关物性数据如下：密度 o=825 kg/m3定压比热容cpo=2.22 kJ/(kg) 导热系数 o=0.140 W/(m) 粘度 o=0.000715 Pas循环冷却水在 35下的物性数据： 密度 i=994 kg/m3定压比热容cpi=4.08 kJ/(kg) 导热系数 i=0.626 W/(m) 粘度 i=0.000725 Pas 3计算总传热系数（

7、1） 热流量Qo=Wocpo to=60002.22(140-40)=1.32106kJ/h=366.7(kW)（2） 平均传热温差()（3） 冷却水用量（4） 总传热系数K管程传热系数(kg/h)壳程传热系数假设壳程的传热系数 o=290 W/(m2)；污垢热阻Rsi=0.000344 m2/W , Rso=0.000172 m2/W管壁的导热系数 =45 W/(m)W/(m)=219.5 W/(m) 4计算传热面积(m2)考虑 15的面积裕度，S=1.15S=1.1542.8=49.2(m2)。5工艺构造尺寸（1） 管径和管内流速选用252.5 传热管(碳钢)，取管内流速ui=0.5m/s

8、。（2） 管程数和传热管数依据传热管内径和流速确定单程传热管数按单程管计算，所需的传热管长度为(m)按单管程设计，传热管过长，宜承受多管程构造。现取传热管长 L=6m，则该换热器管程数为(管程)传热管总根数 N=582=116(根)（3） 平均传热温差校正及壳程数平均传热温差校正系数题目二 正戊烷冷凝器设计设计任务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。1. 设计题目正戊烷冷凝器的设计。设计课题工程背景：炼油厂精

9、馏塔塔顶冷凝器蒸汽主要是正戊烷，以此为原料设计一正戊烷冷凝器。2. 设计任务及操作条件1处理量(2.0, 2.2,2.5 ,2.8)104 吨/年（2） 正戊烷冷凝温度为 51.7，冷凝液于饱和液体下离开冷凝器；（3） 冷却介质，地下水，流量为 7000kg/h，入口温度：20、25、30；（4） 允许压强降：不大于 105Pa（5） 每年按 330 天计，每天 24 小时连续运行（6） 设备型式 立式列管冷凝器（7） 设计工程设计方案简介：对确定的工艺流程及换热器型式进展简要论述；换热器的工艺计算：确定换热器的传热面积；选择适宜的立式列管冷凝器并进展较核计算；对冷凝器的附件进展设计，包括构造

10、设计；绘制换热器总装配图。（8） 设计要求说明书承受统一封面和纸张；方案和流程的选择要说明理由；设计过程思路清楚，内容完全；设计、计算中所承受的公式、数据、图表等注明出处，有些需说明理由；一律用钢笔填写，要排列整齐，字体端正，书面干净；计算过程均应写出；设备图以制图要求为准；集中做设计，独立完成。3. 设计说明书的内容（1） 课程名称、首页、名目及页码；（2） 前言；（3） 简述设计内容，自己设计的特点，引用的标准等；（4） 热量衡算及初步估算换热面积；（5） 冷凝器的选型及流淌空间的选择；（6） 工艺流程图；（7） 冷凝器的校核计算；（8） 构造及附件设计计算；（9） 冷凝器的主要数据一览表

11、；（10） 设计结果评价；（11） 附立式列管冷凝器总装图。4. 设计图要求附工艺流程图及冷凝器装配图一张。5. 设计思考题（1） 冷却水出口温度如何确定?（2） 流体流淌空间的选择原则是什么?（3） 在 K 计算公式中,各项含义是什么，在不同状况下说明提高K 值的途径及实行的措施?（4） 管壳式换热器中，承受多管程的目的是什么？在壳程加挡板的目的又是什么？（5） 在什么状况下，固定板换热器要设计膨胀节？（6） 列管式冷凝器的蒸汽入口处是否需设计缓冲挡板？（7） 列管式冷凝器的换热管的排列方式有几种，如何选用？（8） 立式列管式冷凝器是否要设计支座，选用什么标准确定支座的尺寸？（9） 列管式冷

12、凝器的接收的设计依据是什么？（10） 如何推断你所设计的换热器性能及经济上的适用性的优劣？6. 局部设计问题指导(1) 自定冷却水的出口温度，并由热量衡算确定其用量。(2) 估量K 值大小，应首先估量对流传热系数较小一侧的对流传热系数。(3) 设计换热设备既要考虑操作费用，又要考虑设备费用，也就是既要使阻力降不能太高，也不能使传热面积较大，使管程的冷却水有一个适宜的流速。7. 设计辩论指导（1） 弄清整个设计过程脉络，关键步骤；（2） 根本概念正确，各计算方法有依据，准确；（3） 选型的依据，选择管程、壳程流体，流向或某一值的考虑；（4） 如何改进设计？有何可修改的地方？如何修改？（5） 分析

13、、评判所做设计是否可操作，经济性如何？（6） 图面布置是否符合制图标准？（7） 各局部构造在图上是否正确表达？（8） 设计说明是否清楚，文字有何错误？题目三 乙醇水精馏塔顶产品冷凝器的设计任务书1. 产品浓度 含乙醇 95%2. 操作压力 常压3. 冷却介质 水P 为 0.3MPa，进口温度 30，出口温度 40 其他略设计课题工程背景：承受薯类与谷类原料进展发酵。发酵法制乙醇是一个很简单的生化过程，发酵在密封的发酵 罐中进展产生的 CO2 的纯度达 9999.5%以上，其余为气态杂质，组分(以 CO2 质量为基准) 为：乙醇 0.40.8%，脂类 0.030.4%，酸类 0.080.09%。

14、成熟发酵醪中的乙醇必需经过初馏、精馏和除杂才能得到合格的乙醇。本课程设计即为粗乙醇初馏塔出来的乙醇-水溶液，在进展精馏获得合格产品的过程中，精馏塔顶冷凝器的设计。发酵法制乙醇的工艺也可以参 考有关书籍或文献资料。设计的目的：通过对乙醇-水系统精馏塔顶产品全凝器的设计，使学生了解和把握化工单元操作设备设计 的步骤、方法及根本技能，生疏文献资料及物性参数的查阅和收集方法，懂得如何论证优化 设计方案，合理科学地应用公式及数据。在设计中提高学生的分析力量和解决问题的力量。2设计任务及操作条件1处理量? (5,? 6，7，8)104 吨/年（2） 产品浓度 含乙醇 95%（3） 冷却介质：P 为 0.3

15、MPa，入口温度 30，出口温度 40（4） 操作压力 常压（5） 允许压强降：不大于 105Pa（6） 每年按 330 天计，每天 24 小时连续运行（7） 设计工程设计方案简介：对确定的工艺流程及换热器型式进展简要论述。换热器的工艺计算：确定换热器的传热面积。换热器的主要构造尺寸设计。主要关心设备选型。绘制换热器总装配图。3. 设计说明书的内容（1） 名目；（2） 设计题目及原始数据(任务书)；（3） 论述换热器总体构造(换热器型式、主要构造)的选择；（4） 换热器加热过程有关计算(物料衡算、热量衡算、传热面积、换热管型号、壳体直径等)；（5） 设计结果概要(主要设备尺寸、衡算结果等)；（

16、6） 主体设备设计计算及说明；（7） 主要零件的强度计算选做；（8） 附属设备的选择选做；（9） 参考文献；（10） 后记及其它。4. 设计图要求附工艺流程图及冷凝器装配图一张。5. 设计思考题（1） 换热器及工作原理？（2） 影响传热的主要因素有哪些？（3） 何为冷凝器，冷凝器的主要型式及构造？（4） 选择走管程或壳程的介质应考虑什么原则？（5） 循环冷却水的进出口温度确定原则？（6） 设计冷凝器的主要步骤。（7） 对冷凝器的设计你进展了那些优化？6. 局部设计问题指导? 学生在承受设计任务后，首先应明确设计的步骤，方向，如何查阅有关数据和收集资料， 并确定设计方案。本设计应在以下几个方面的

17、加以指导：(1) 物性数据的查阅在设计中涉及到水，乙醇等的多种物理参数，如密度，粘度，热容，汽化潜热，导热系数等等，如何正确的查阅数据是化工技术人员的根本功，因此在这方面应加以指导。(2) 阅历公式的正确应用在设计中要用到某些阅历公式，假设选择不当的则会使设计发生误差。如壳程换热系数计算时，假设承受单管公式明显不对。由于工业换热器的气体冷凝比单管要简单的多，从上排管外流下的冷凝液在下排管会产生肯定的撞击和飞溅，从而使下一排管外的冷凝膜并不像单管叠加时那么厚，同时附加的扰动又会加速传热，在缺乏牢靠数据可承受阅历公式估算。(3) 初选冷凝器依据计算的出的传热面积 AO，从国家公布的换热器标准系列中

18、初选冷凝器，既不能选得太大铺张，又要满足传热需要。此外，标准设备的管数与计算值不全都时如何考虑等等，都需要加以引导。(4) 构造设计在构造设计中，指导学生对关键部位进展设计并提出优化设想，如提高传热效果，降低本钱等等。题目四 煤油冷却器的设计任务书1. 煤油入口温度 120 ，出口温度 40 ；2. 冷却介质：循环水，入口温度 30 ，出口温度自选；3. 允许压降： 10 5 Pa ；4. 每年按 300 天计，每天 24 小时连续运行。处理力量： 1.0 10 5 t/a。题目五 冷热水换热器工艺设计一、设计任务及操作条件1. 热水入口温度：90，出口温度：502. 冷水入口温度 18，出口

19、温度：自定3. 允许压降： 10 5 Pa处理力量：1000 t/a。其他：略题目六 正丁醇-水换热器工艺设计一、设计任务及操作条件1. 正丁醇入口温度：95，出口温度：482. 冷水入口温度 18，出口温度：自定3. 允许压降： 10 5 Pa处理力量：1000 t/a。其他：略题目七 柴油预热原油的管壳式换热器一、设计任务及操作条件1. 查阅文献资料，了解换热设备的相关学问，生疏换热器设计的方法和步骤；2. 依据设计任务书给定的生产任务和操作条件，进展换热器工艺设计及计算；3. 依据换热器工艺设计及计算的结果，进展换热器构造设计；4. 以换热器工艺设计及计算为根底，结合换热器构造设计的结果

20、，绘制换热器装配图；5. 编写设计说明书对整个设计工作的进展书面总结，设计说明书应当用简洁的文字和清楚的图表表达设计思想、计算过程和设计结果。温 度 物料入口出口质量流量kg/h比 热kJ/kg.密 度kg/m3导热系数W/m.粘度Pa.s柴油170T2350802.487150.1330.6410-3原油60105411042.208150.1283.010-3操作条件题目八 水冷却异丙苯换热器的设计一、 设计条件处理力量61 万吨/年设备型式列管式换热器操作条件异丙苯：入口温度 120，出口温度为 51冷却介质：自来水，入口温度 20，出口温度 40 允许压强降：不大于 1105Pa每年按 330 天计，每天 24 小时连续运行设计工程设计方案简介：对确定的工艺流程及换热器型式进展简要论述。换热器的工艺计算：确定换热器的传热面积。换热器的主要构造尺寸设计。主要关心设备选型。绘制换热器总装配图。二、设计说明书的内容名目；设计题目及原始数据(任务书)；论述换热器总体构造(换热器型式、主要构造)的选择；换热器加热过程有关计算(物料衡算、热量衡算、传热面积、换热管型号、壳体直径等)； 设计结果概要(主要设备尺寸、衡算结果等)；主体设备设计计算及说明；