化工原理课程设计--标准系列管壳式立式冷凝器的设计

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1、1 化工原理课程设计 标准系列管壳式立式冷凝器的设计 姓名：苟 学号： 专业： 班级： 设计时间：2012 年 7 月 9 日至 2012 年 7 月 20 日 2 目录 一、设计题目 二、设计条件 三、设计内容 3.1 概述 3.2 换热 3.3 换热设备设计步骤 四、设计说明 4.1 选择换热器的类型 4.2 流动空间的确定 五、传热过程工艺计算 5.1 计算液体的定性温度，确定流体的物性数据 5.1.1 正戊烷流体在定性温度（51.7）下的物性数据 5.1.2 水的定性温度 5.2 估算传热面积 5.2.1 换热器热负荷计算 5.2.2 平均传热温差 5.2.3 估算传热面积 5.2.4

2、 初选换热器规格 3 5.2.5 立式固定管板式换热器的规格 5.2.6 计算面积裕度H 及该换热器所要求的总传热系数K0 5.2.7 折流板 5.2.8 换热器核算 5.3 核算冷凝液流型 5.4 计算接口直径 5.4.1 计算壳程接口直径 5.5 计算管程接口直径 5.6 计算压强降 5.6.1 计算管程压降 5.6.2 计算壳程压降 六、其他数据 七、计算结果 八、化工课程设计心得 九、参考文献 4 一 设计题目 标准系列管壳式立式冷凝器的设计 二设计条件 生产能力：正戊烷 23760t/a，冷凝水流量 70000Kg/h 操作压力：常压 正戊烷的冷凝温度 51.7，冷凝水入口温度 32

3、 每年按 330 天计，每天 24 小时连续生产 要求冷凝器允许压降 100000Pa 三、设计内容 3.1 概述 换热器在石油、化工生产中应用非常广泛。在炼油厂中，原油常减压蒸馏装 置中换热器的投资占总投资的 20%； 在化工厂中， 换热器约占总投资的 11%以上。 由于在工业生产中所用换热器的目的和要求不同， 所以换热器的种类也多种多样。 列管式换热器在石油化工生产中应用最为广泛，而且技术上比较成熟。 在不同温度的流体间传递热能的装置称为热交换器，简称为换热器。在换热 器中至少要有两种温度不同的流体，一种流体温度较高，放出热量；另一种流体 则温度较低，吸收热量。3540。随着我国工业的不断

4、发展，对能源利用、 开发和节约的要求不断提高，因而对换热器的要求也日益加强。换热器的设计、 制造、结构改进及传热机理的研究十分活跃，一些新型高效换热器相继问世。 随着换热器在工业生产中的地位和作用不同，换热器的类型也多种多样，不 同类型的换热器各有优缺点，性能各异。在换热器设计中，首先应根据工艺要求 选择适用的类型，然后计算换热所需传热面积，并确定换热器的结构尺寸。 换热器按用途不同可分为加热器、冷却器、冷凝器、蒸发器、再沸器、深冷器、 过热器等。 换热器按传热方式的不同可分为：混合式、蓄热式和间壁式。其中间壁式换热器 应用最广泛，按照传热面的形状和结构特点又可分为管壳式换热器、板面式换热 器

5、和扩展表面式换热器（板翅式、管翅式等） 。 传热器的结构分类 5 类 型 特 点 间 壁 式 管 壳 式 列 管 式 固定管板 式 刚性结 构 用于管壳温差较小的情况（一般50），管间不 能清洗 带膨胀 节 有一定的温度补偿能力，壳程只能承受低压力 浮头式 管内外均能承受高压，可用于高温高压场合 U 型管式 管内外均能承受高压，管内清洗及检修困难 填料函式 外填料 函 管间容易泄漏，不宜处理易挥发、易爆炸及压力较 高的介质 内填料 函 密封性能差，只能用于压差较小的场合 釜式 壳体上部有个蒸发空间用于再沸、蒸煮 双套管式 结构比较复杂， 主要用于高温高压场合和固定床反 应器中 套管式 能逆流操

6、作，用于传热面较小的冷却器、冷凝器或 预热器 螺旋管式 沉浸式 用于管内流体的冷却、冷凝或管外流体的加热 喷淋式 只用于管内流体的冷却或冷凝 板 面 式 板式 拆洗方便，传热面能调整，主要用于粘性较大的液 体间换热 螺旋板式 可进行严格的逆流操作，有自洁的作用，可用作回 收低温热能 平板式 结构紧凑，拆洗方便，通道较小、易堵，要求流体 干净 板壳式 板束类似于管束，可抽出清洗检修，压力不能太高 混合式 适用于允许换热流体之间直接接触 蓄热式 换热过程分阶段交替进行， 适用于从高温炉气中回 收热能的场合 管壳式换热器 管壳式换热器又称列管式换热器，是一种通用的标准换热设备，它具有结构 简单，坚固耐用，造价低廉，用材广泛，清洗方便，适应性强等优点，应用最为 广泛。 本设计以列管式换热器为例，阐述对换热设备进行工艺计算及结构设计的步 骤。列管式换热器的种类很多，目前应用广泛的，按照有无热补偿或补偿方式的 不同，主要分为四种： (1)固定管板式换热器 6 这类换热器如图 1