1、 化工原理课程设计说明书化工原理课程设计说明书 列管式换热器设计 学 生 姓 名： 专 业：过程装备与控制工程 学 号： 指 导 教 师： 学 院： 机电工程学院 二一二一三三年年六六月月 - 2 - 化工原理课程设计任务书化工原理课程设计任务书 某生产过程的流程如图 3-20 所示。反应器的混合气体经与进料物流换热 后，用循环冷却水将其从 110进一步冷却至 60之后，进入吸收塔吸收其中 的可溶性组分。已知混合气体的流量为 220301kgh，压力为 6.9M P a，循环 冷却水的压力为 0.4M P a，循环水的入口温度为 29，出口的温度为 39， 试设计一列管式换热器，完成生产任务。
2、 已知： 混合气体在 85下的有关物性数据如下（来自生产中的实测值） 密度 3 1 90 kgm 定压比热容 1 3.297 p ckj kg 热导率 1 0.0279 w m 粘度 5 1 1.510Pa s 循环水在 34下的物性数据： 密度 3 1 994.3 kgm 定压比热容 1 4.174 p ckj kgK 热导率 1 0.624 w mK 粘度 3 1 0.74210Pa s - 3 - 目录目录 1、确定设计方案、确定设计方案 . - 5 - 1.1 选择换热器的类型 . - 5 - 1.2 流程安排 - 5 - 2、确定物性数据、确定物性数据. - 5 - 3、估算传热面积
3、、估算传热面积. - 6 - 3.1 热流量 - 6 - 3.2 平均传热温差 . - 6 - 3.3 传热面积 - 6 - 3.4 冷却水用量 - 6 - 4、工艺结构尺寸、工艺结构尺寸. - 6 - 4.1 管径和管内流速 . - 6 - 4.2 管程数和传热管数 . - 6 - 4.3 传热温差校平均正及壳程数 . - 7 - 4.4 传热管排列和分程方法 - 7 - 4.5 壳体内径 - 7 - 4.6 折流挡板 - 8 - 4.7 其他附件 - 8 - 4.8 接管 . - 8 - 5、换热器核算、换热器核算 - 9 - 5.1 热流量核算 - 9 - 5.1.1壳程表面传热系数.
4、- 9 - 5.1.2管内表面传热系数. - 9 - 5.1.3污垢热阻和管壁热阻 . - 10 - 5.1.4传热系数 . - 10 - 5.1.5传热面积裕度 - 10 - 5.2 壁温计算 - 10 - 5.3 换热器内流体的流动阻力 - 11 - 5.3.1管程流体阻力 - 11 - 5.3.2壳程阻力 . - 12 - 5.3.3换热器主要结构尺寸和计算结果. - 12 - 6、结构设计、结构设计 - 13 - 6.1 浮头管板及钩圈法兰结构设计 . - 13 - 6.2 管箱法兰和管箱侧壳体法兰设计 . - 14 - 6.3 管箱结构设计 . - 14 - 6.4 固定端管板结构设
5、计 - 15 - 6.5 外头盖法兰、外头盖侧法兰设计 . - 15 - 6.6 外头盖结构设计 . - 15 - 6.7 垫片选择 - 15 - - 4 - 6.8 鞍座选用及安装位置确定 - 15 - 6.9 折流板布置 - 16 - 6.10 说明 - 16 - 7、强度设计计算、强度设计计算. - 16 - 7.1 筒体壁厚计算 . - 16 - 7.2 外头盖短节、封头厚度计算 . - 17 - 7.3 管箱短节、封头厚度计算 - 17 - 7.4 管箱短节开孔补强校核 - 18 - 7.5 壳体接管开孔补强校核 - 19 - 7.6 固定管板计算 . - 20 - 7.7 浮头管板
6、及钩圈 . - 21 - 7.8 无折边球封头计算 . - 21 - 7.9 浮头法兰计算 . - 22 - 参考文献参考文献 - 23 - - 5 - 1、确定设计方案确定设计方案 1.1 选择换热器的选择换热器的类型类型 两流体温的变化情况：热流体进口温度 110 出口温度 60；冷流体进 口温度 29，出口温度为 39，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，因此初步确定选用浮头式换热器。 1.2 流流程安排程安排 从两物流的操作压力看，应使混合气体走管程，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，所以从总体考虑，应使循环水走管程，混和气体走壳程。 2、确定物性数据、确定物性数据 定性温度：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。故壳程混和气体的定性温度
