1、 换热器工艺初步设计换热器工艺初步设计 化工原理课程设计任务书 D16 一、设计题目一、设计题目 某人用循环冷却水甲苯从 80冷却到 60，甲苯年处理能力为 30500t/a，压力为 6.5Mpa，循环 冷却水的入口温度问诶 25，出口温度为 35，要求冷凝器允许压降不大于 500000Pa；试设计一 台管壳式卧式换热器完成该生产任务。每年按 330 天计算，每天按 24h 连续运行。 流体 定 性 温 度/ 密 度 / （kg/m3） 粘度 /mPas 比热容/ 热导率 甲苯 70 866 0.455 1.91kJ(kg K) 0.1273W/(m K) 循 环 冷 却水 30 994.3
2、0.742 4.174kJ(kg ) 0.624 W/(m) 二、设计要求 1、标题页 2、目录 3、确定设计方案 4、传热面积计算 5、工艺结构尺寸计算 6、换热器校核 7、换热器主要结构参数和设计结果一览表 8、换热器工艺条件图 9、自设计使用该换热器的工艺流程图 10、对本设计的评价 11、参考文献 2 目录目录 一、 工艺流程草图及说明 5 5 二、确定设计方案 5 5 2.1 选择换热器的类型 5 2.2 流程安排 5 三、确定物性数据 6 6 3.1 定性温度 6 四、估算传热面积 6 4.1 热流量 6 4.2 平均传热温差 7 4.3 传热面积 7 4.4 冷却水量 7 五、工
3、艺结构尺寸7 5.1 管径和管内流速 7 5.2 管程数和传热管数 7 5.3 传热管排列和分程方法 8 5.4 壳体内径 8 5.5 折流板 8 5.6 其他附件 8 5.7 接管 .9 六. 换热器核算 9 6.1 热流量核算 9 6.1.1 管内表面传热系数.10 6.1.2 污垢热阻和管壁热阻 10 6.1.3 计算传热系数 KC 11 6.1.4 该换热器的面积裕度 11 6.2 换热器内流体的流动阻力 . 11 6.2.1 管程流体阻力 . 11 6.2.2 壳程阻力 .12 3 七、设计结果设计一览表 12 7.1 换热器主要结构尺寸和计算结果见下表 . 12 7.2 管道设计与
4、离心泵设计规格 14 八、设计评述 1515 九、主要符号说明 1515 4 摘要 热量传递是指由于温度差引起的能量转移，简称传热。由热力学第二定律可知，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。化学工业与传热的关系密切。这是因为化工生产中的很多过程和单元 操作，多需要进行加热和冷却，例如：化学反应通常要在一定的温度进行，为了达到并保持一 定温度，就需要向反应器输入或输出热量；又如在蒸发、蒸馏、干燥等单元操作中，都要向这 些设备输入或输出热量。此外，化工设备的保温，生产过程中热能的合理利用以及废热的回收 利用等都涉及到传
5、热的问题，由此可见；传热过程普遍的存在于化工生产中，且具有极其重要 的作用。总之，无论是在能源，宇航，化工，动力，冶金，机械，建筑等工业部门，还是在农 业，环境等部门中都涉及到许多有关传热的问题。 应予指出，热力学和传热学既有区别又有联系。热力学不研究引起传热的机理和传热的快 慢，它仅研究物质的平衡状态，确定系统由一个平衡状态变成另一个平衡状态所需的总能量； 而传热学研究能量的传递速率，因此可以认为传热学士热力学的扩展。 5 1、 工艺流程草图及说明工艺流程草图及说明 工艺流程草图 主要说明：由于循环冷却水较易结垢，为便于水垢清洗，应使循环水走管程，甲苯走壳程。如 图，甲苯经泵抽上来，经加热器
6、加热后，再经管道从接管 C 进入换热器壳程；冷却水则由泵抽上来 经管道从接管 A 进入换热器管程。两物质在换热器中进行换热，甲苯从 80被冷却至 60之后， 由接管 D 流出；循环冷却水则从 25变为 35，由接管 B流出。 2、确定设计方案、确定设计方案 2.1 选择换热器的类型选择换热器的类型 两流体温度变化情况：甲苯进口温度为 80，出口温度 60，冷流体进口温度 25，出口温 度 35；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和壳体壁温之 差较大，因此初步确定选用浮头式换热器。 2.2 流流程安排程安排 由于循环冷却水较易结垢，为便于水垢清洗，应使循环水走管程，甲苯走壳程。选用 252.5 6 的碳钢管（换热管标准：GB8163） 。 3、确定物性数据、确定物性数据 3.1 定性温度定性温度 可取流体进口温度的平均值。 管程流体的定性温度为：30 2 3525 T（） 甲苯的定性温度为：70 2 6080 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
