课程设计报告。
2013—2024年度第二学期)
名称： 化工原理。
题目： 腐蚀性釜残液冷却器的设计。
院系： 班级。
学号： 指导教师。
设计周数1成绩。
日期：2014 年 6月
目录。一、设计任务书3
1.1、目的与要求3
1.2、主要内容3
1.3、进度计划3
1.4、设计成果要求4
1.5、考核方式4
二、方案简介5
三、方案设计5
3.1、确定设计方案5
3.2、确定物性数据5
3.3、试算和初选换热器的规格6
3.4、核算压强降7
3.5核算总传热系数9
四、换热器主要结构尺寸和计算结果汇总表11
5、固定管板式换热器的工艺条件图12
6、对设计的评述13
7、结束语13
一、设计任务书。
化工原理》课程设计。
任务书。1.1、 目的与要求。
1. 要求学生能综合运用本课程和前修课程的基本知识，进行融会贯通的独立思考，在规定的时间内完成列管换热器设计任务。
2. 使学生了解工程设计的基本内容，掌握化工设计的主要程序和方法，培养学生分析和解决工程实际问题的能力。
3. 熟悉和掌握查阅技术资料、国家技术标准，正确地选用公式和数据。
1.2、 主要内容。
1． 设计方案简介对给定或选定的工艺流程、主要设备的型式进行简要的论述。
2． 主要设备的工艺设计计算包括工艺参数的选定、物料衡算、热量衡算、设备的工艺尺寸计算及结构设计。
3． 设计任务及操作条件：
3.1处理能力：2.16×104kg/h 釜残液。
3.2设备型式：列管换热器。
3.3操作条件：
3.3.1釜残液：入口温度：102℃ 出口温度：40℃
3.3.2冷却介质：井水入口温度：30℃ 出口温度：40℃
3.3.3允许压强降：不大于50kpa
3.3.4釜残液定性温度下的物性参数：密度986kg/m3 粘度5.4×10-4pa·s
比热容4.19kj/kg·℃ 导热系数0.662w/m·℃
4． 主体设备工艺条件图 。
1.3、 进度计划。
1.4、 设计成果要求。
1. 标题页；
2. 设计任务书；
3. 目录；
4. 设计方案简介；
5. 工艺计算及主体设备设计；
6. 辅助设备的计算及选型；
7. 设计结果一览表；
8. 对本设计的评述；
9. 主体设备的工艺条件图；
10. 参考文献。
1.5、 考核方式。
根据课程设计报告评定成绩。
学生姓名：指导教师：
二、方案简介。
本设计任务是利用冷流体（井水）给釜残液降温。利用热传递过程中对流传热原则，制成换热器，以供生产需要。
选择换热器时，要遵循经济，传热效果优，方便清洗，复合实际需要等原则。换热器分为几大类：夹套式换热器，沉浸式蛇管换热器，喷淋式换热器，套管式换热器，螺旋板式换热器，板翅式换热器，热管式换热器，列管式换热器等。
不同的换热器适用于不同的场合。而列管式换热器在生产中被广泛利用。它的结构简单、坚固、制造较容易、处理能力大、适应性大、操作弹性较大。
尤其在高压、高温和大型装置中使用更为普遍。所以首选列管式换热器作为设计基础。
三、方案设计。
3.1、确定设计方案。
1）选择换热器的类型。
两流体温度变化情况：
热流体（釜残液）进口温度102℃，出口温度40℃；
冷流体 （井水） 进口温度30℃，出口温度 40℃。
从两流体温度来看，估计换热器的管壁温度和壳体壁温之差不会很大，因此初步确定选用列管式换热器。
2）流体流动空间及流向的确定
由于釜残液具有一定的腐蚀性，为了壳体和管子同时受腐蚀，因此选择热流体釜残液走管程，冷流体井水走壳程。另外，这样的选择可以使釜残液通过壳体壁面向空气中散热，提高冷却效果。同时，在此选择逆流，节省传热面积。
3.2、确定物性数据。
定性温度：可取流体进出口温度的平均值。
管程釜残液的定性温度为：
壳程井水的定性温度为：
根据定性温度，分别查取管程和壳程流体的有关物性数据。
釜残液在71℃下的有关物性数据如下：
密度 ρi=986kg/m3
定压比热容 cpi=4.19 kj/(kg·℃)
导热系数 λi=0.622 w/(m·℃)
粘度 井水在32℃下的物性数据：
密度 ρo=994 kg/m3
定压比热容 cpo=4.174kj/(kg·℃)
导热系数 λo=0.728w/(m·℃)
粘度 μo=pa·s
3.3、试算和初选换热器的规格。
忽略换热器的热损失，冷却水的用量可由热平衡求得，即。
2） 计算两流体的平均温度差。
暂按单壳程、多管程进行计算。逆流时平均温度差为：
逆流温差 ℃
而 r=p=
查图4-17得平均传热温差校正系数=0.83，则。
又因平均传热温差校正系数0.83>0.8 .
故可选用单壳程的固定管板式列管换热器。
3） 初选换热器规格。
根据管程为有机的液体，壳程为水，根据列管换热器中的总传热系数k的经验值，k值范围为280—850 w/(m2 ·℃初选 k=648w/(m2 ·℃则。
故初选固定板式换热器规格尺寸参数如下：
换热器实际传热面积。
s0=换热器要求的总传热系数为。
w/(m2℃)
3.4、核算压强降。
1）计算管程压强降。
其中 取不锈钢管壁粗糙度ε为0.1mm,则= =0.005由摩擦系数图查得=0.037 。所以。 papa
对于φ25×2.5 mm，三角形排列的管子。
所以 2）计算壳程压强降。
其中。管子为正三角形排列，取。
取折流板间距 h=0.3 m
折流板数。壳程流通面积。m2所以。
以上计算可知，该换热器管程与壳程的压强降均满足题设要求。
3.5核算总传热系数。
1）管程对流传热系数。
所以 2）壳程对流传热系数。
换热器中心附近管排中流体截面积为：
h—折流挡板间距，取300mm
t—管中心距，对φ25×2.0 mm，t=32mm.
由正三角形排列，得。
de= =因为在[2×103，1×106]范围内，故可用下式计算。
由于液体被加热，取=，所以。
3)确定污垢热阻。
m2℃/w.(有机液体)
m2℃/w. （井水）
4)总传热系数。
因釜残夜具有腐蚀性，管子材料选用不锈钢。取其导热系数λw=w/(m2℃)
所以。选用该换热器时，要求过程总传热系数为640 w/(m2℃)，在规定的流动条件下。计算出ko=736 w/(m2℃),所选择的换热器安全系数为：
故选择的换热器是符合要求的。
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