化工原理课程设计

题目。院系。

专业化学工程与工艺。

姓名。学号。

指导老师。日期2024年7月1 日。

中文摘要。本课题是设计一个列管式换热器，用来完成煤油冷却的操作过程。列管式换热器是化工生产中主要的传热设备。

化工生产常需进行物质的加热、保温、冷凝，这些要求通常是通过换热器达到的。

本次设计包括设计方案的选取，主要设备的工艺设计计算——物料衡算、热量衡算、工艺参数的选定、设备的结构设计和工艺尺寸的设计计算，辅助设备的选型，工艺流程图，主要设备的工艺条件图等内容。以保证管热过程的顺利进行并使效率尽可能的提高。列管式换热器虽然结构简单，但处理能力大塔板效率高，操作弹性大，造价也较低。

本方案极大优化了列管式换热器的设计。

关键词：换热器列管式煤油。

abstract

this topic is to design a column tube exchanger, to complete kerosene cooling operation process. with the tube heat exchanger is the main chemical production of heat transfer equipment. chemical production often need to undertake material heating, heat preservation, condensation, these requirements by heat exchanger is usually attained.

this design including the selection of design scheme, design and calculation of main equipment of technology - material calculation, heat calculation, process parameter selection, equipment structure design and process design and calculation of the size, auxiliary equipment selection, process flow diagram, the main equipment content such as the technology conditions of graph. to ensure the smooth tube process as much as possible and make efficiency enhancement. with the tube heat exchanger although ****** structure, but processing ability of high efficiency, great tower board operating flexibility, cost is low.

the scheme is great with the tube heat exchanger optimized design.

keywords: heat exchanger with the tube type kerosene

第一章前言。

化工原理课程设计是综合应用本门课程所学知识，完成以单元操作为主的一次设计实践。通过课程设计使我们掌握化工设计的基本程序和方法，并在查阅技术资料、选用公式和数据、用简洁文字和图表表达设计结果、制图以及计算机辅助计算等能力方面得到一次基本训练。

1.1、板式换热器的类型及工作原理。

板式换热器按照组装方式可以分为可拆式、焊接式、钎焊式等形式；按照换热板片的波纹可以分为人字波、平直波、球形波等形式；按照密封垫可以分为粘结式和搭扣式。各种形式进行组合可以满足不同的工况需求，在使用中更有针对性。比如同样是人字形波纹的板片还因采用粘结式还是搭扣式密封垫而有所不同，采用搭扣式密封垫可以有效的避免胶水中可能含有的氯离子对板片的腐蚀，并且设备拆装更加方便。

又如焊接式板式换热器的耐温耐压明显好于可拆式板式换热器，可以达到.5mpa。因此同样是板式换热器，因其形式的多样性，可以应用于较为广泛的领域，在大多数热交换工艺过程都可以使用。

虽然板式换热器有多种形式，但其工作原理大致相同。板式换热器主要是通过外力将换热板片夹紧组装在一起，介质通过换热板片上的通孔在板片表面进行流动，在板片波纹的作用下形成激烈的湍流，犹如用筷子搅动杯中的热水，加大了换热的面积。冷热介质分别在换热板片的两侧流动，湍流形成的大量换热面与板片接触，通过板片来进行充分的热传递，达到最终的换热效果。

冷热介质的隔离主要通过密封垫的分割，或者通过大量的焊缝来保证，在换热板片不开裂穿孔的情况下，冷热介质不会发生混淆。

1.2、板式换热器概述。

目前板式换热器产品达到了一个成熟阶段，凭借其高效、节能、环保的优势，在各行业领域中被频繁使用，并被用以替换原有管壳式和翅片式换热器，取得了很好的效果。

1.2.1.1、换热效率高，热损失小。

在最好的工况条件下，换热系数可以达到6000w/m2k,在一般的工况条件下，换热系数也可以在3000～4000w/m2k左右，是管壳式换热器的3～5倍。设备本身不存在旁路，所有通过设备的流体都能在板片波纹的作用下形成湍流，进行充分的换热。完成同一项换热过程，板式换热器的换热面积仅为管壳式的1/3～1/4。

1.2.1.2、占地面积小重量轻。

除设备本身体积外，不需要预留额外的检修和安装空间。换热所用板片的厚度仅为0.6～0.8mm。同样的换热效果，板式换热器比管壳式换热器的占地面积和重量要少五分之四。

1.2.1.3、污垢系数低。

流体在板片间剧烈翻腾形成湍流，优秀的板片设计避免了死区的存在，使得杂质不易在通道中沉积堵塞，保证了良好的换热效果。

1.2.1.4、检修、清洗方便。

换热板片通过夹紧螺柱的夹紧力组装在一起，当检修、清洗时，仅需松开夹紧螺柱即可卸下板片进行冲刷清洗。

1.2.1.5、产品适用面广。

设备最高耐温可达180℃,耐压2.0mpa,特别适应各种工艺过程中的加热、冷却、热**、冷凝以及单元设备食品消毒等方面，在低品位热能**方面，具有明显的经济效益。各类材料的换热板片也可适应工况对腐蚀性的要求。

当然板式换热器也存在一定的缺点，比如工作压力和工作温度不是很高，限制了其在较为复杂工况中的使用。同时由于板片通道较小，也不适宜用于杂质较多，颗粒较大的介质。

设计出来的流程和设备首先要保证质量，操作稳定，这就必须配置必要的阀门和计量仪表等，并自确定方案时，考虑到各种流体的流量，温度和压强变化使采取什么措施来调节，而在设备发生故障时，加修应方便。

在确定某些操作指标和治标和选定设备型式以及仪表配置时，要有经济核算的观点，既能满足工艺和操作要求，又使施工简便，材料**容易，造价低廉。如果有废热可以利用，要尽量节省热能，充分利用，或者采取适当的措施达到降低成本的目的。

在工艺流程和操作中若有**、燃烧、中毒、烫伤等危险性，就要考虑必要的安全措施。又如设备的材料强度的演算，除按规定应有一定的安全系数外，还应考虑防止由于设备中压力突然升高或者造成真空而需要装置安全阀等。以上提到的都是为了保证安全生产所需要的。

设计方案也可能一次定不好，后来需要修改，但各物料流通路线和操作指标的改动都对后面的计算有影响，所以最好第一次确立就考虑周到些。

1.4、设计方案简介。

两流体温的变化情况，热流体进口温度160℃ 出口温度60℃；冷流体进口温度17℃，出口温度为30℃，该换热器用循环冷却水冷却，初步确定选用列管式换热器。

从两物流的操作压力看，应使煤油走管程，循环冷却水走壳程。但由于循环冷却水较易结垢，若其流速太低，将会加快污垢增长速度，使换热器的热流量下降；又被冷却的流体宜走壳程，便于散热。所以从总体考虑，应使循环水走管程，煤油走壳程。

根据设计条件选择合适的换热器型号，并核算换热面积、压力降是否满足要求，并设计管道与壳体的连接，管板与壳体的连接、折流板等。

绘制列管式换热器的装配图。

1.5、设计任务及基本要求。

物料衡算，能量衡量，工艺参数的选定，设备的结构设计和工艺尺寸的设计计算。

典型辅助设备主要工艺尺寸的计算，设备的规格、型号的选定。

图面应包括设备的主要工艺尺寸，技术特性表和接管表。

设计说明书的内容应包括：设计任务书，目录，设计方案简介，工艺计算及主要设备设计，辅助设备的计算和选型，设计结果汇总，设计评述，参考文献。

整个设计由论述，计算和图表三个部分组成，论述条理清晰，观点明确；计算方法正确，误差小于设计要求，计算公式和所有数据均注明出处；图表应能简要表达计算的结果。

第二章参数的选择及计算。

2.1、设计参数。

煤油的定性温度：

密度 ρ0＝780kg/m3

定压比热容 cp0＝2.20kj/kg℃

热导率 λ0＝0.138w/m℃

粘度 μ0＝0.536mpa﹒s

水的定性温度：

密度 ρi＝997.7kg/m3

定压比热容 cpi＝4.183kj/kg℃

热导率 λi＝0.601w/ m℃

粘度 μi＝0.955m pa﹒s

化工原理课程设计

化工原理课程设计

化工原理课程设计

化工原理课程设计

其他用户还读了