化工原理课程设计

前言。热交换器是进行热量之间传递的通用工艺设备，被广泛应用于各个工业部门，如化工、食品、电力。

换热器分类方式多样，按照其工作原理可分为：直接接触式换热器、蓄能式换热器和间壁式换热器三大类，其中间壁式换热器用量最大，据统计，前言。

热交换器是进行热量之间传递的通用工艺设备，被广泛应用于各个工业部门，如化工、食品、电力。

换热器分类方式多样，按照其工作原理可分为：直接接触式换热器、蓄能式换热器和间壁式换热器三大类，其中间壁式换热器用量最大，据统计，这类换热器占总用量的99 %。间壁式换热器又可分为管壳式和板壳式换热器两类，其中管壳式换热器使用量最大，以其在高温、高压和其他大型的换热设备中性能良好，因此被广泛操作使用。

管壳式换热器类型也有多种，如，固定管板式换热器、浮头式换热器及填料函式换热器。

近年来尽管管壳式换热器倍受新型换热器的挑战，但由于管壳式热交换器具结效率高、便于清洗拆卸、操作弹性大、应用材料广等优点，管壳式换热器目前仍是化工、石油和石化行业中使用的主要类型换热器。如何优化改造管壳式换热器，提高其换热效率，便于操作，是现在换热器优化最关注的问题。本说明书目的是对有机物进行冷却，通过对管路进行一系列设计，寻求一种较优的方法。

一．前言2二．课题及工艺要求5

2.1 课题5

2.2 工艺要求5

三．选定设计方案5

3.1换热器类型选择5

3.2确定流动空间5

3.3流速的确定5

四．确定物性数据6

五．计算总传热系数6

5.1 热流量6

5.2平均传热温差6

5.3 冷却水的用量7

5.4 总传热系数7

六．计算传热面积8

七．工艺结构尺寸8

7.1管径及管内流速8

7.2管程数和传热管数8

7. 3平均传热温差校正及壳程数9

7.4传热管排列和分程方法10

7.5壳体内径10

7.6折流板10

7.7接管11

八．换热器核算11

8.1热流量核算11

8.1.1壳程对流传热系数11

8.1.2.管程对流传热系数12

8.1.3 污垢热阻13

8.1.4 传热系数13

8.1.5 传热面积13

8.1.6 换热器内流体的流动阻力14

九．换热器主要计算结果汇表15

十．主要符号说明17

十一。参考文献20

二．课题及工艺要求。

2.1 课题。

管壳式换热器的设计选型。

2.2 工艺要求。

要求将温度为90℃的某液态有机物冷却到70℃，此有机物的流量为10.5㎏/s。现拟用温度为t1=30℃的冷水进行冷却。

要求管壳式换热器管壳两侧的压降皆不应超过0.1mpa。已知有机物在特征温度下的物性数据如下：

ρ=997kg/m μ=

cp=2.22kj/kg.℃ 0.16w/m.℃

三．选定设计方案。

3.1 换热器类型的选择。

液体有机物温度变化情况：90℃-70℃. 管壳式换热器管壳两侧的压降皆不超过0.1mpa。因此，估计冷、热两流体的温差不大、压力不高，于是初步选定固定管板式换热器。

3.2 确定流动空间。

冷却水为防结垢走管程，液体有机物为便于散热走壳程。选用。

25mm×2.5mm的碳钢管。

3.3 流速的确定。

初设管程流速ui=1m/s

四．确定物性数据。

冷却剂：河水，从δtm>10℃及防止水中盐类析出为原则，选择出口温度：t2=40℃

循环水的定性温度为。

液体有机物的定性温度为tm=

两流体的温差。

两流体在定性温度下的物性数据如下。

五．计算总传热系数。

5.1 热流量。

q0=m0cp△to=10.5×2.22×(90-70)=466.2kw

5.2平均传热温差。

并流时，逆流时，

选择逆流传热。

5.3 冷却水的用量。

5.4 总传热系数。

5.4．1总传热系数的经验值见课本附录，选择时除要考虑流体的物性和操作条件外，还应考虑换热器的类型。

总传热系数的选择。

5.4．2 根据管程走循环水，壳程走有机物，总传热系数k现暂取：

六。计算传热面积。

面积裕度=15%，a=a0×1.15=21

根据a可以选择下述标准换热器（查附录得）：（排列方式：正三角形）

七。工艺结构尺寸。

7.1管径及管内流速。

选取φ=25x2.5mm碳钢管；管内水流速u=1m/s;

7.2管程数和传热管数：

根。按单管程计算时，所需传热管长为。

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