化工原理课程设计—设计一正丁醇冷却器

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1、 化工原理课程设计 1 设计任务书设计任务书 . 设计题目：设计一设计题目：设计一正丁醇正丁醇冷却器冷却器 . 设计条件设计条件 、处理能力：12721 kg/h 、设备类型：列管式换热器（非定型式） 、操作条件： 流体 名称 入口温度 出口温度 物料 纯正丁醇 90 50 冷却介质 自来水 20 30 允许压力降：0.1MPa热损失：按传热量的10%计算 . 设计内容设计内容 、前言 、确定设计方案（设备选型、换热器材质） 、确定物性数据（冷却循环水的出口温度、纯正丁醇和水在物性温度 下的物理性质） 、工艺设计 初占换热面积、确定换热器基本尺寸（包括管径、管长、程数、每 程管数、 管子数排列

2、、 壁厚、 换热器直径、 流体进出管管径等计算） 、换热器计算 核算总传热系数（传热面积） 换热器内流体的流动阻力校核（计算压降） 、机械结构的选用 管板选用、管子在管板上的固定、管板与壳体连接结构 封头类型选用 温差补偿装置的选用 管法兰选用 管、壳程接管 化工原理课程设计 2 、换热器主要结构尺寸和计算结果表 、结束语（包括对设计的自我评述及有关问题的分析讨论） 、换热器结构和尺寸（4#图纸） 、参考资料目录 开始时期 2013 年 6 月 19 日 结束时期 2013 年 6 月 22 日 学生：牛俊健 班级：1020473 学号：06 指导老师：冯伟 流程图和工艺流程图流程图和工艺流程

3、图 冷却水出口管（温度：30） 纯正丁醇入口管（温度：90） 冷却水入口管（温度：20） 纯正丁醇出口管（温度：50） 设计计算设计计算 . 确定设计方案确定设计方案 化工原理课程设计 3 . 确定设备类型确定设备类型 两流体的温度变化：热流体的入口温度T1= 90，出口温度T2= 50 ； 力体定性温度T = (90+50)/2 = 70。 冷流体的入口温度t1= 20，出口温度t2= 30； 冷流体定性温度t = (20+ 30)/2= 25。 冷热流体的最大温差Tmax= 70 25 = 45，因此，选用列管式换热器。 . 确定壳程流体与管程流体确定壳程流体与管程流体 流体经过管程和壳程

4、的选择原则： 不清洁或易结垢的流体，应走容易清洗的管道，可走管程。 腐蚀性流体应走管程。 压力高的流体应走管程。 有毒流体应走管程。 被冷却的流体应走管程。 饱和蒸汽应走壳程。 黏度大的流体或流量小的流体应走壳程。 两种流体的物理性质如下表： 物性 流体 定性温度 T 密度 m3 比热容cp kJ ( ) 黏度 Pa s 导热系数 W (m ) 纯正丁醇 70 776.4 2.649 983.5 106 0.146 水 25 995.7 4.178 880.7 106 0.618 综上所述，纯正丁醇走壳程，水走管程；且采用逆流。 . 初算换热面初算换热面积积 . 热流量热流量 （%的热损失的热

5、损失） 若换热器无相变化，且流体的比热容可取平均温度下的比热容，则 Q = qm,hcp,h (T 1 T2) 0.9 = qm,ccp,c (t 2t1 ) 式中 Q换热器的热负荷，W; qm,c、qm,h分别为冷、热流体的质量流量，/s； cp,c、cp,h分别为冷、热流体的平均比热容，kJ/（ ）； 化工原理课程设计 4 t1、t2冷流体的进、出口温度， T1、T2热流体的进、出口温度， 有效传热量 Q = qm,hcp,h (T 1T2)90% = 12721 2.649 (90 50)90%= 337.5kw . 冷却水用量冷却水用量 qm,c= Q cp,c (t 2 t1) = 337.5 103 4.178 103 (3020) = 29088（kg h ) . 平均传热温差平均传热温差 平均温差 先算出逆流的对数平均温差，再乘以考虑流动方向的校正因子t，即 tm= ttm 逆 tm 逆= t2t1 ln t2 t1 式中 tm 逆按逆流计算的对数平均温度差，； t温度差校正系数，量纲为1 其中，t2= T1 t2， = T2 t1。 tm 逆= t2 t1 ln t2 t1 = (9040) (5020) ln 9040 5020 = 43.28 t值可根据 P = 冷流体的