化工原理课程设计--非标准系列管壳式气体冷却器的设计

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1、 化工原理课程设计 作作 者：者： 学学 号：号： 学学 院：院： 化学与生物工程学院化学与生物工程学院 专专 业：业： 应用化学应用化学 题题 目：目： 非标准系列管壳式气体冷却器的设计非标准系列管壳式气体冷却器的设计 指导者：指导者： 化工原理课程设计任务书化工原理课程设计任务书 一、设计题目：非标准系列管壳式气体冷却器的设计 二、设计条件 1.生产能力：混合气体流量为 6000/h，混合气的相对分子质量为 17. 2.混合气进口温度为 144.5，出口温度为 57，冷却水入口温度 30，出口温度 36。 3已知混合气及冷却水在定性温度下的物性数据： 密度 （Kg/） 粘度 （mPa.s）

2、 比热容 （KJ/Kg.） 导热系数 (W/(m.) 混合气 0925 0.0155 1.9 0.058 冷却水 994.7 0.757 4.174 0.622 4.两流体均无相变。 三、设计步骤及要求 1.确定设计方案 （1）选择列管式换热器的类型 （2）选择冷却剂的类型和进出口温度 （3）查阅介质的物性参数 （4）选择冷热流体流动的空间及流速 2.初步估算换热器的传热面积 3.初选换热器规格 4.校核 （1）核算换热器的传热面积，要求设计裕度不小于 10%，不大于 20%。 （2）核算管程和壳程的流体阻力损失。 如果不符合上述要求重新进行以上计算 5.附属结构如封头、管箱、分程隔板、缓冲板

3、、拉杆和定距管、人孔或手孔、法兰、补强圈 等的选型 四、设计成果 1.设计说明书（A4 纸） （1）内容包括封面、任务书、目录、正文、参考文献、附录 （2）格式必须严格按照兰州交通大学毕业设计的格式打印。 2.换热器工艺条件图（2 号图纸） （手绘） 五、时间安排 （1）第 19 周第 20 周，于 7 月 17 号下午 3 点本人亲自到指定地点交设计成果. 六、设计考核 （1）设计是否独立完成； （2）设计说明书的编写是否规范 （3）工艺计算与图纸正确与否以及是否符合规范 （4）答辩 七、参考资料 1.化工原理课程设计 贾绍义 柴诚敬 天津科学技术出版社 2.换热器设计手册 化学工业出版社

4、3.化工原理 夏清 天津科学技术出版社 目录目录 1.摘要 . 1 2.文献综述 . 2 2.1 热量传递的概念与意义 2 2.1.1 热量传递的概念 . 2 2.1.2. 化学工业与热传递的关系 . 2 2.1.3.传热的基本方式 2 2.2 换热器简介 3 2.2.1 固定管板式换热器 . 3 2.2.2 浮头式换热器 . 3 2.2.3 U 形管式换热器 . 4 2.3 列管式换热器设计一般要求 5 2.4 流体流径的选择 6 2.5 管壳式换热器 6 2.5.1 工作原理 . 6 2.5.2 主要技术特性 . 7 3.工艺计算 . 8 3.1 确定设计方案 8 3.1.1 确定流体的定

5、性温度 . 8 3.1.2 选择列管式换热器的形式 . 8 3.1.3 确定流体在换热器中的流动途径 . 8 3.2 设计参数 8 3.3 计算总传热系数 . 8 3.3.1.热流量 9 3.3.2 冷却水用量 9 3.3.3 计算传热面积 9 3.3.4 工艺结构尺寸 9 3.3.5 传热计算 . 10 3.3.6 换热器内流体的流动阻力 12 4.换热器主要结构尺寸和计算结果 15 5.参考文献 16 6.附录 17 6.1 英文字母 . 17 6.2 希腊字母 . 17 6.3 下标 17 1 1.摘要摘要 热量传递不仅是化工、能源、宇航、冶金、机械、石油、动力、食品、国防等各工 业部门

6、重要的单元操作之一，它还在农业、环境保护等其他部门中广泛涉及。作为该单 元操作的设备换热器在化工、 炼油装置中所占的比例， 在建设费用方面达 20%-50% 之多。因此，无论从能源的利用，还是从工厂的效益来看，合理地选择和设计换热器， 都具有重要的意义。随着经济的发展，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增强，换热器的设计、制造、结构改进及传热机理等方面的研究 也日益活跃。 在诸多类型的换热器中以间壁式的应用最为普遍。此类换热器中，以管壳式应用最 广。本设计的任务就是完成一个满足生产要求的管壳式换热器的设计或选型。 管壳式换热器设计或选型的核心是计算换热器的传热面积，进而确定换热器的其他 尺寸或选择换热器的型号。由总传热速率方程可知，要计算换热器的传热面积，得确定 总传热系数和平均温度差。由于总传热系数与换热器的类型、尺寸、流体流道等诸多因 素有关，而平均温度差与两流体的流向、辅助物料终温的选择等有关，因此管壳式换热 器设计或选型需考虑许多问题，通过多次试算和比较才能设计出适宜的换