正戊烷冷凝器的設(shè)計(jì)

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1、課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書學(xué)院：生態(tài)與資源工程學(xué)院專業(yè)班級(jí)：2011級(jí)化學(xué)工程與工藝(2)班課程名稱：化工原理課程設(shè)計(jì)題目：正戊烷冷凝器的設(shè)計(jì)學(xué)生姓名：學(xué)號(hào)：20114121023指導(dǎo)老師：2014年6月13目錄1、設(shè)計(jì)任務(wù)書31.1設(shè)計(jì)任務(wù):31.2操作條件31.3設(shè)計(jì)內(nèi)容31.4設(shè)計(jì)說(shuō)明書的內(nèi)容31.5設(shè)計(jì)圖要求32、主要設(shè)備設(shè)計(jì)計(jì)算和說(shuō)明42.1確定流體流動(dòng)空間42.2計(jì)算流體的定性溫度，確定流體的物理性質(zhì)42.2.1正戊烷液體在定性溫度（51.7℃）下的物性數(shù)據(jù)42.2.2.自來(lái)水的定性溫度42.3估

2、算傳熱面積42.3.1計(jì)算熱負(fù)荷42.3.2冷卻水用量52.3.3計(jì)算有效平均溫度差52.3.4選取經(jīng)驗(yàn)傳熱系數(shù)K值52.3.5估算換熱面積52.4工藝尺寸計(jì)算52.4.1管徑和管內(nèi)流速52.4.2管程數(shù)和傳熱管數(shù)52.4.3平均傳熱溫差校正及殼程數(shù)62.4.4殼體內(nèi)徑62.4.5折流板62.4.6拉桿直徑72.4.7殼程流通截面積和殼程流體流速72.4.8接管72.5初選換熱器規(guī)格72.6.面積核算8132.6.1殼程表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)82.6.2管內(nèi)表面?zhèn)鳠嵯禂?shù).82.6.3污垢熱阻和管壁熱阻92.

3、6.4傳熱系數(shù)92.6.5傳熱面積裕度92.7.核算壁溫92.8.壓降校核102.8．1計(jì)算管程壓降102.8.2計(jì)算殼程壓降103.換熱器主要工藝結(jié)構(gòu)參數(shù)和計(jì)算結(jié)果一覽表124.參考文獻(xiàn)13131、設(shè)計(jì)任務(wù)書1.1設(shè)計(jì)任務(wù):正戊烷冷凝器的設(shè)計(jì)1.2操作條件a）處理能力：　2.5×104噸/年b）設(shè)備型式:列管冷凝器c）操作條件：正戊烷：冷凝溫度為51.7℃，冷凝液于飽和溫度下離開(kāi)冷凝器；冷卻介質(zhì)：自來(lái)水，入口溫度：30℃，出口自選（南平地區(qū)）；允許壓降：≤105Pa，每年工作時(shí)間自定。1.3設(shè)計(jì)

4、內(nèi)容a)設(shè)計(jì)方案簡(jiǎn)介：對(duì)確定的工藝流程及換熱器型式進(jìn)行簡(jiǎn)要論述,設(shè)計(jì)過(guò)程中自選的參數(shù)也應(yīng)進(jìn)行必要的說(shuō)明。b)冷凝器的工藝計(jì)算：物料衡算和能量衡算，確定換熱器的傳熱面積，換熱器的主要結(jié)構(gòu)尺寸的設(shè)計(jì)計(jì)算。c)主要輔助設(shè)備的設(shè)計(jì)與選型計(jì)算d)繪制換熱器的設(shè)備圖（參考《化工AutoCAD制圖應(yīng)用基礎(chǔ)》第122頁(yè)陳聲宗《化工設(shè)計(jì)》第四章的要求繪制）e)編制設(shè)計(jì)說(shuō)明書1.4設(shè)計(jì)說(shuō)明書的內(nèi)容（1）課程名稱、首頁(yè)、目錄及頁(yè)碼；（2）簡(jiǎn)述設(shè)計(jì)內(nèi)容，自己設(shè)計(jì)的特點(diǎn)，引用的標(biāo)準(zhǔn)等；（3）熱量衡算及初步估算換熱面積；（4

5、）冷凝器的選型及流動(dòng)空間的選擇；（5）工藝流程圖；（6）冷凝器的校核計(jì)算；（7）結(jié)構(gòu)及附件設(shè)計(jì)計(jì)算；（8）冷凝器的主要數(shù)據(jù)一覽表；（9）設(shè)計(jì)結(jié)果評(píng)價(jià)；（10）附立式列管冷凝器總裝圖。1.5設(shè)計(jì)圖要求A2圖紙繪制冷凝器裝配圖一張、兩個(gè)局部放大圖。CAD圖自由選做1-2個(gè)部件。132、主要設(shè)備設(shè)計(jì)計(jì)算和說(shuō)明2.1確定流體流動(dòng)空間冷水走管程，正戊烷走殼程，有利于正戊烷的散熱和冷凝。2.2計(jì)算流體的定性溫度，確定流體的物理性質(zhì)2．2．1.正戊烷液體在定性溫度（51.7℃）下的物性數(shù)據(jù)ρ=596kg/，，，

6、，2.2．2.自來(lái)水的定性溫度入口溫度=30℃，設(shè)出口溫度為36℃，每年工作時(shí)間為330天，每天工作24h。Ms1=2.5×107/330×24=3156.57kg/h=0.877kg/sms2=12.17kg/s自來(lái)水的定性溫度為兩流體的溫差，故選固定管式換熱器。兩流體在定性溫度下的物性數(shù)據(jù)見(jiàn)下表流體溫度/℃密度/(kg/)黏度比熱容熱導(dǎo)正戊烷51.75960.182.340.157自來(lái)水339950.75234.1740.62652.3估算傳熱面積2.3.1計(jì)算熱負(fù)荷132.3．2冷卻水用量=

7、=304.7575/（4.174（36-30））=12.170kg/2.3.3計(jì)算有效平均溫度差正戊烷51.751.7冷卻水303621.715.7℃≤2所以=2.3.4選取經(jīng)驗(yàn)傳熱系數(shù)K值根據(jù)管程走冷卻水，殼程走正戊烷，總傳熱系數(shù)K現(xiàn)暫取：總傳熱系數(shù)K值可取470至815，可暫取2.3.5估算換熱面積2.4工藝尺寸計(jì)算2.4.1管徑和管內(nèi)流速選用Φ25×2.5mm較高級(jí)冷拔傳熱管（碳鋼），取管內(nèi)流速u1=1.0m/s。2.4.2管程數(shù)和傳熱管數(shù)可依據(jù)傳熱管內(nèi)徑和流速確定單程傳熱管數(shù)(根）按單程管

8、計(jì)算，所需的傳熱管長(zhǎng)度為13按單程管設(shè)計(jì)，傳熱管過(guò)長(zhǎng)，宜采用多管程結(jié)構(gòu)。根據(jù)本設(shè)計(jì)實(shí)際情況，現(xiàn)取傳熱管長(zhǎng)l=3.0m，則該換熱器的管程數(shù)為=傳熱管總根數(shù)N=39×4=156(根）2.4.3平均傳熱溫差校正及殼程數(shù)平均溫差校正系數(shù):R=P=單殼程，雙管程結(jié)構(gòu)，查得平均傳熱溫差℃由于平均傳熱溫差校正系數(shù)大于0.8，同時(shí)殼程流體流量較大，故取單殼程合適。2.4.4殼體內(nèi)徑采用多管程結(jié)構(gòu)，殼體內(nèi)徑可按下式估算。2.4.5折流板采用弓形折流板，取弓形折流板圓缺高度為殼體內(nèi)徑的25%，則切去的