正戊烷冷凝器設(shè)計(jì)

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1、遼寧科技學(xué)院課程設(shè)計(jì)課程名稱：化工原理課程設(shè)計(jì)題目：正戊烷冷凝器設(shè)計(jì)專業(yè)：環(huán)境工程學(xué)生姓名：朱延瑋班級：環(huán)境BG111學(xué)號：641111131指導(dǎo)教師姓名：潘寧寧設(shè)計(jì)完成時間：2014年1月8日16目錄目錄2一．設(shè)計(jì)任務(wù)書31.設(shè)計(jì)題目32.設(shè)計(jì)任務(wù)及操作條件3二．概述41.固定管板式換熱器42．填料函式換熱器53．U型管式換熱器54．浮頭式換熱器6三．主要設(shè)備設(shè)計(jì)計(jì)算和說明71.確定流體流動空間72.計(jì)算流體的定性溫度，確定流體的物理性質(zhì)73.計(jì)算熱負(fù)荷74.計(jì)算有效平均溫度差75.選取經(jīng)驗(yàn)傳熱系數(shù)K值86.估算換熱面積87.初選換熱器規(guī)格88.計(jì)算管程

2、對流傳熱系數(shù)αi99.計(jì)算壓降11四．工藝設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果匯總表15五．參考文獻(xiàn)16六、設(shè)備裝置圖1616一．設(shè)計(jì)任務(wù)書1.設(shè)計(jì)題目正戊烷冷凝器的設(shè)計(jì)2.設(shè)計(jì)任務(wù)及操作條件2.1、處理能力：2.0×104t/a正戊烷2.2、設(shè)備型式：標(biāo)準(zhǔn)立式列管冷凝器2.3、操作條件（1）正戊烷冷凝溫度為51.7℃，冷凝液于飽和液體下離開冷凝器。（2）冷卻介質(zhì)：地下水，入口溫度20℃，出口溫度28℃。（3）允許壓降：不大于105Pa。（4）正戊烷在51.7℃下的物性數(shù)據(jù)：ρ=596kg/m3μ=1.8×10-4Pa.sCp=2.34kJ/(kg·℃)λ=0.13W/(m·℃)

3、r=357.4kJ/kg（5）每年按330天計(jì)，每天24小時連續(xù)運(yùn)行。2.4、建廠地址：本溪地區(qū)16二．概述在不同溫度的流體間傳遞熱能的裝置稱為熱交換器，簡稱熱換器。在熱換器中至少需要兩種溫度不同的流體，一種流體溫度較高，放出熱量；另一種流體溫度較低，吸收熱量。在化工、石油、動力、制冷、食品等行業(yè)中廣泛使用各種換熱器，它們也是這些行業(yè)的通用設(shè)備，并占有十分重要的地位。隨著換熱器在工業(yè)生產(chǎn)中的作用和地位的不同，換熱器的類型也多種多樣，不同類型的換熱器也各有優(yōu)缺點(diǎn)，性能各異。列管式換熱器是最典型的管殼式換熱器，它在工業(yè)上的應(yīng)用有著悠久的歷史，而且至今仍在換熱器

4、中占據(jù)主導(dǎo)地位。列管式換熱器種類很多，目前廣泛使用的按其溫差補(bǔ)償結(jié)構(gòu)來分，主要有以下幾種：1.固定管板式換熱器這類換熱器的結(jié)構(gòu)比較簡單、緊湊、造價(jià)便宜，但管外不能機(jī)械清洗。此種換熱器管束連接在管板上，管板分別焊在外殼兩端，并在其上連接有頂蓋，頂蓋和殼體裝有流體進(jìn)出口接管。通常在管外裝置一系列垂直于管束的擋板。同時管子和管板與外殼的連接都是剛性的，而管內(nèi)管外是兩種不同溫度的流體。因此，當(dāng)管壁與殼壁溫差較大時，由于兩者的熱膨脹不同，產(chǎn)生了很大的溫差應(yīng)力，以至管子扭彎或使管子從管板上松脫，甚至毀壞換熱器。為了克服溫差應(yīng)力必須有溫差補(bǔ)償裝置，一般在管壁與殼壁溫度相

5、差50℃以上時，為安全起見，換熱器應(yīng)有溫差補(bǔ)償裝置。但補(bǔ)償裝置（膨脹節(jié)）只能用在殼壁與管壁溫差低于60～70℃和殼程流體壓強(qiáng)不高的情況。一般殼程壓強(qiáng)超過600kpa時由于補(bǔ)償圈過厚，難以伸縮，失去溫差補(bǔ)償?shù)淖饔?，就?yīng)考慮其他結(jié)構(gòu)。162．填料函式換熱器這類換熱器管束一端可以自由膨脹，結(jié)構(gòu)比浮頭式簡單，造價(jià)也比浮頭式低。但殼程內(nèi)介質(zhì)有外漏的可能，殼程中不應(yīng)處理易揮發(fā)、易燃、易爆和有毒的介質(zhì)。3．U型管式換熱器U形管式換熱器，每根管子都彎成U形，兩端固定在同一塊管板上，每根管子皆可自由伸縮，從而解決熱補(bǔ)償問題。管程至少為兩程，管束可以抽出清洗，管子可以自由膨脹

6、。其缺點(diǎn)是管子內(nèi)壁清洗困難，管子更換困難，管板上排列的管子少。優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，質(zhì)量輕，適用于高溫高壓條件。164．浮頭式換熱器換熱器的一塊管板用法蘭與外殼相連接，另一塊管板不與外殼連接，以使管子受熱或冷卻時可以自由伸縮，但在這塊管板上連接一個頂蓋，稱之為“浮頭”，所以這種換熱器叫做浮頭式換熱器。其優(yōu)點(diǎn)是：管束可以拉出，以便清洗；管束的膨脹不變殼體約束，因而當(dāng)兩種換熱器介質(zhì)的溫差大時，不會因管束與殼體的熱膨脹量的不同而產(chǎn)生溫差應(yīng)力。其缺點(diǎn)為結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價(jià)高。16三．主要設(shè)備設(shè)計(jì)計(jì)算和說明1.確定流體流動空間冷水走管程，正戊烷走殼程，有利于正戊烷的散熱和冷凝。

7、2.計(jì)算流體的定性溫度，確定流體的物理性質(zhì)正戊烷液體在定性溫度（51.7℃）下的物性數(shù)據(jù)：ρ=596kg/，，，，。井水的定性溫度：入口溫度=20℃，出口溫度為28℃。井水的定性溫度為兩流體的溫差，故選固定管式換熱器。3.計(jì)算熱負(fù)荷kW4.計(jì)算有效平均溫度差逆流溫差16查表得：，所以5.選取經(jīng)驗(yàn)傳熱系數(shù)K值根據(jù)管程走井水，殼程走正戊烷，總傳熱系數(shù)，現(xiàn)暫取K=500。6.估算換熱面積7.初選換熱器規(guī)格立式固定板式換熱器的規(guī)格如下：公稱直徑D：450mm管長L：2.0m公稱換熱面積A：20管子直徑：φ25mm2.5mm管程數(shù)：2管子排列方式：正三角形管數(shù)：12

8、8換熱器的實(shí)際換熱面積折流板16采用弓形折流板，取弓形折流板圓缺高