化工原理课程设计

江西理工大学。

课程设计说明书（**）

题目用水冷却乙酸甲酯列管式换热器设计任务书。

课程名称化工原理

院 (系、部、中心) 资环学院

专业生物工程

班级生物111

学生姓名李弥。

学号 1120110553

设计地点**楼2605

指导教师肖隆文。

目录。1．符号说明。

1.1物理量（英文字母1

1.2物理量（希腊字母1

2．设计目的1

3．设计实例2

4．确定设计方案2

4.1.1选择换热器的类型3

4.1.流动空间及流速的测定3

五．确定物性数据3

六．计算总传热系数。

6.1.热流量4

6.2. 平均传热温差4

6.3 .冷却水用量4

6.4.总传热系数k4

七．计算传热面积5

八。工艺结构尺寸5

5.1.1 管径和管内流速5

5.1.2 壳程数和传热壳数6

5.1.3 平均传热温差校正及壳程数6

5.1.4 传热管排列和分程方法6

5.1.5 壳体内径8

5.1.6 折流板8

5.1.7 接管8

九．换热器核算9

6.1.1 热量核算9

6.1.2换热器内流体的流动阻力11

十．设计结果一览表12

十一。总结13

一、符号说明：

1.1物理量（英文字母）

b 折流板间间距，mn 指数。

cp 定压比热容，kj/(kgn 管数。

d 管径，ms 传热面积，m2

d 换热器内径，mt 管心距，m

f 摩擦因数u 流速，m/s

f 系数。g 重力加速度，m/s2

p 压力，pa；

1.2 物理量（希腊字母）

对流传热系数，w/(m2密度，kg/m3

导热系数，w/(m2有限差值

μ 粘度 pa·s

下标。管外m 平均。

2、设计目的。

通过课题设计进一步巩固课程所学内容，培养学生运用理论知识进行化工单元过程设计的能力，使学生能够系统的运用知识。通过本次设计，学生应该了解设计的内容，方法及步骤，使学生具有调研技术资料，自行确定设计方案，独自设计计算，准确绘制图样，编写设计说明。

操作条件：1、处理能力：二万吨/年乙酸甲酯。

2、热流体：入口温度88℃，出口温度42℃。

3、冷却介质：循环水，入口温度28 ℃，出口温度36℃。

4、允许压强降：不大于10kpa。

壳程总压力降小于5kpa, 管程总压力降小于10kpa

5、每天24h连续运行。（每年按 300天计）

两流体温度变化情况：热流体（乙酸甲酯）进口温度88℃，出口温度42℃；冷流体（循环水）进口温度28℃，出口温度36℃。改换热器用循环冷却水冷却，冬季操作时进口温度会降低，估计该换热器的管壁温和壳体壁温之差较小，因此初步确定选用不带膨胀节的固定管板式换热器。

由于循环冷却水较易结垢，为便于水垢清洗，应使循环水走管程，热水（乙酸甲酯）走壳程。选用25×2.5的碳钢管，管内流速取ui=0.5m/s。

五）确定物性数据。

定性温度：可取流体进口温度的平均值。

壳程乙酸甲酯的定性温度为：

管程流体的定性温度为：

根据定性温度，分别查取壳程和管程流体的有关物性数据。

wo=1×20000×1000÷300÷24≈2777.78kg/h

qo=wocpoδto=2777.78×1.97×(88-42)=251722.22 kj/h=69.923 kw

热冷。3 .冷却水用量8836

4. 总传热系数k

管程传热系数

壳程传热系数

假设壳程的传热系数αo=290 w/(m2·℃)

污垢热阻rsi=0.000344 m2·℃/w , rso=0.000172 m2·℃/w

管壁的导热系数λ=45 w/(m·℃)

初选总传热系数395k w/(m2·℃）

七）、计算传热面积

考虑 15％的面积裕度，s=1.15×s''=1.15×6.11=7.03m2

八）、工艺结构尺寸

1）管径和管内流速及管长

选用ф25mm×2.5mm传热管(碳钢)，取管内流速ui=0.5m/s，选用管长为l=6m

表3-1 换热器常用流速的范围。

2）管程数和传热管数

依据传热管内径和流速确定单程传热管数

按单程管计算其流速为。

按单管程设计，传热管过长，宜采用多壳管程结构。先取传热管长l=6m，则该换热器壳程数为 (管程)

传热管总根数n=15*1=15（根）

3）平均传热温差校正及壳程数

平均传热温差校正系数

按单壳程，单管程结构，温差校正系数应查有关图表。可得。

平均传热温差。

4）传热管排列和分程方法

采用组合排列法，即每程内均按正三角形排列，隔板两侧采用正方形排列。取管心距t=1.25 d0，则

t=1.25×25=31.25≈32(mm)

横过管束中心线的管数。

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