化工原理课程设计--列管式换热器的设计

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1、 第 1 页，共 26 页 化工原理课程设计说明书化工原理课程设计说明书 题题 目：目： 列管式换热器的设计 学学 院：院： 班班 级：级： 学学 号：号： 姓姓 名：名： 指导教师：指导教师： 时时 间：间： 2015 年 6 月 第 2 页，共 26 页 目录目录 一化工原理课程设计任务书一化工原理课程设计任务书 错误错误! !未定义书签。未定义书签。 1.1.题目 1.2.任务及操作条件 1.3.绘制换热器装配图 二二. .概述概述 错误错误! !未定义书签。未定义书签。 2.1 合成氨工业概述 2.1.1 合成氨工业重要性 2.1.2 合成氨的原料及原则流程 2.2 世界合成氨生产技术

2、及进展 1.2.1 国外合成氨技术现状及发展 1.2.2 我国合成氨技术的基本状况 2.3 换热器概述 1.3.1 列管换热器结构 1.3.2 列管换热器分类 1.3.3 列管换热器主要部件 2.4 设计背景及设计要求 2.4.1 设计背景 2.4.2 设计要求 三换热器工艺三换热器工艺设计设计 11 3.1 换热器工艺方案确定 3.1.1 换热器类型选择及流体流动路径选择 3.1.2 流体流速选择 3.1.3 换热器设备设计原则 3.2 列管式换热器的工艺计算 3.2.1 确定物性数据 3.2.2 初算换热器传热面积 四机械结构设计四机械结构设计 14 4.1 主要工艺及结构基本参数计算 4

3、.2 换热器筒体尺寸与接管尺寸确定 4.3 换热器封头选择 4.3.1 封头选型及尺寸确定 4.3.2 封头厚度选取 4.4 管板的确定 4.4.1 管板尺寸 4.4.2 管板与壳体的连接 4.4.3 管板厚度 五换热器核算五换热器核算. 21 5.1 管、壳程压强降计算及校验 5.2 总传热系数计算及校验 六设计结果表汇六设计结果表汇 24 七参考文献七参考文献. 25 附化工原理课程设计之心得体会附化工原理课程设计之心得体会 25 第 3 页，共 26 页 一一. .化工原理课程设计任务书化工原理课程设计任务书 1.1.1.1.题目：题目： 列管式换热器的设计 1.2.1.2.任务及操作条

4、件任务及操作条件 1.2.1.1.2.1.设计任务：设计任务： 试设计一台固定管板式换热器以完成合成氨车间用冷却水冷却变换气的任 务。 1.2.2.1.2.2.设计条件：设计条件： (1)处理能力：4000m 3/h (2)设备形式：列管式换热器 (3)操作条件 变换气：入口温度 140，出口温度 55 冷却介质：自来水，入口温度 30，出口温度 40 允许压强降：不大于 100kPa 已知操作条件下变换气的物性数据： 相对分子量 M 17 导热系数， W/(m) 0.058 密度，kg/m 3 0.925 允许压强降，Pa 3920 粘度，Pas 0.0155 10 -5 进口温度 T1，

5、150 比热 cp，kJ/(kg ) 1.9 出口温度 T2， 60 操作条件下水的数据： 水质 处理过软水 全年最高温度 30 1.3.1.3.绘制换热器装配图绘制换热器装配图 （见 A1 图纸另附） 二二. .概述概述 第 4 页，共 26 页 2 2. .1 1. .合成氨工业概述合成氨工业概述 氨是最为重要的基础化工产品之一，其产量居各化工产品首位；同时也是能 源消耗的大户，世界上大约有 10%的能源用于生产合成氨。 2 2. .1 1. .1 1 合成氨工业重要性合成氨工业重要性 合成氨工业是基础化学工业的重要组成部分，有十分广泛的用途。 氨可生产多种氮肥,如尿素、硫酸铵、硝酸铵、碳

6、酸氢铵等；还可生产多种 复合肥，如磷肥等。 氨也是重要的工业原料。应用于基本化学工业中的硝酸、纯碱及各种含氮无 机盐的生产; 有机工业各种中间体，制药中磺胺药物，高分子中聚纤维、氨基塑 料、丁腈橡胶、冷却剂等的生产；国防工业中三硝基甲苯、硝化甘油、硝化纤维 等的生产 2.1.22.1.2 合成氨的原料及原则流程合成氨的原料及原则流程 合成氨的原料是氢气和氮气。氮气来源于空气，可以在制氢过程中直接加入 空气，或在低温下将空气液化、分离而得；氢气来源于水或含有烃的各种燃料。 工业上普遍采用的是以焦炭、 煤、 天然气、 重油等燃料与水蒸气作用的气化方法。 合成氨生产的原则流程如图示。 合成氨过程由许多环节构成，氨合成反应过程是整个工艺过程的核心。 2.22.2 世界合成氨