1、 1 化工原理课程设计 题题 目目 列管式换热器课程设计 指导教师指导教师 成绩成绩 评阅教师评阅教师 姓名 班级 化 机 学号 完成时间 2014 年 9 月 2 目录目录 一、化工原理课程设计任务书一、化工原理课程设计任务书2 二、二、确定设计方案确定设计方案2 1.选择换热器的类型 2.管程安排 三、三、确定物性数据确定物性数据3 四、四、估算传热面积估算传热面积3 1.热流量 2.平均传热温差 3.传热面 4.冷却水 . 五、五、工艺结构尺寸工艺结构尺寸5 1.管径和管内流速 2.管程数和传热管数 3.传热温差校平均正及壳程数 4.传热管排列和分程方法 5.壳体内径 6.折流挡板 7.
2、其他附件 8.接管 六、六、换热器核算换热器核算7 1.热流量核算 2.壁温计算 3.换热器内流体的流动阻力 七、七、结构设计结构设计.14 1. 固定管板结构设计 2. 管箱法兰和管箱侧壳体法兰设计 3. .管箱结构设计 4. 固定端管板结构设计 5. 外头盖法兰、外头盖侧法兰设计 6. 外头盖结构设计 7. 垫片选择 8. 折流板布置 9. 说明 八、八、强度计算强度计算. .16 1.筒体壁厚计算 2. 外头盖短节、封头厚度计算 3. 管箱短节、封头厚度计算 3 4. 管箱短节开孔补强校核. 5. 壳体接管开孔补强校核 九、九、设计心得设计心得. .21 十、十、参考文献参考文献.22
3、4 一、化工原理课程设计任务书一、化工原理课程设计任务书 某生产过程中，需用循环冷却水将有机料液从 102冷却至 40。已知有机料液的流量为 （2.50.0124）10 4 =2.26104 kg/h，循环冷却水入口温度为 30，出口温度为 40， 并要求管程压降与壳程压降均不大于 60kPa，试设计一台列管换热器，完成该生产任务。 已知：定性温度下流体物性数据定性温度下流体物性数据 物性 流体 密度 kg/m 3 粘度 Pas 比热容CP kJ/ （kg ） 导热系数 W/（m） 有机化合液 986 0.54*10 -3 4.19 0.662 水 994 0.728*10 -3 4.174
4、0.626 注：若采用错流或折流流程，其平均传热温度差校正系数应大于 0.8 。 二、确定设计方案二、确定设计方案 1.选择换热器的类型 两流体的温度变化情况：热流体进口温度 102，出口温度 40；冷流体进口温度 30，出口 温度 40，该换热器用循环冷却水冷却，冬季操作时，其进口温度会降低，考虑到这一因素，估计 该换热器的管壁温度和壳体温度之差较大，故而初步确定选用带有膨胀节的管板式换热器。 。 2.管程安排 已知两流体允许压强降不大于 60kPa；两流体分别为有机料液和冷却水。与有机料液相比，水 的对流传热系数一般较大。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
5、器的热流量下降， 考虑到散热降温方面的因素， 应使循环冷却水走管程， 而使有机料液走壳程。 三、确定物性数据三、确定物性数据 定型温度：对于一般低粘度和水等粘度低流体，其定性温度可取流体进出口的平均值。故壳程 有机料液的定性温度为 5 71 2 40102 T 管程流体的定性温度为 35 2 4030 T 根据定性温度，分别查取壳程和管程流体的有关物性数据。 有机料液在 71下的有关物性数据如下： 密度 3 1 986kg/m 定压比热容 )/(19.4 1 kgkjC P 热导率 )/(662.0 1 mW 粘度 sPa 3 1 1054.0 循环水在 35下的物性数据： 密度 3 2 994kg/m 定压比热容 )/(174.4 2 kgkjC P 热导率 )/(626.0 2 mW 粘度 sPa 3 1 10728.0 四、估算传热面积四、估算传热面积 1.热流量 WhkJtcmQ p 66 0000 1063.1/1087.5)40102(19.422600 2.平均传热温差 暂按单壳程、多管程进行计算。 逆流时， 1 t= 1 T- 2 t=102-40=62C； 2 t= 2 T- 1 t=40-30=10C 平均传热温差为C t t tt tm 4.28 3040 40102 ln )3040()40102( ln 2 1 21
