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文檔簡(jiǎn)介
1、<p> 課 程 設(shè) 計(jì) 報(bào) 告</p><p> 題 目 冷卻異丙苯換熱器的設(shè)計(jì) </p><p> 課 程 名 稱 化工原理課程設(shè)計(jì) </p><p> 專 業(yè) 制藥工程 </p><p> 班 級(jí) xx制藥xx班
2、 </p><p> 學(xué) 生 姓 名 xxx </p><p> 學(xué) 號(hào) xxxx </p><p> 設(shè) 計(jì) 地 點(diǎn) xxx </p><p> 指 導(dǎo) 教 師 x
3、xx </p><p> 設(shè)計(jì)起止時(shí)間: 2018 年8月27日至 2018 年 9 月14日</p><p><b> 目錄</b></p><p><b> 課程設(shè)計(jì)任務(wù)書1</b></p><p> 一、 設(shè)計(jì)條件1</p><p
4、> 二、設(shè)計(jì)說(shuō)明書的內(nèi)容1</p><p><b> 1.前言3</b></p><p> 2.設(shè)計(jì)方案簡(jiǎn)介5</p><p> 2.1換熱器的選擇5</p><p> 2.2流程的選擇5</p><p><b> 2.3物性數(shù)據(jù)5</b><
5、;/p><p><b> 3.工藝計(jì)算6</b></p><p> 3.1試算及換熱器選型6</p><p> 3.1.1計(jì)算傳熱量6</p><p> 3.1.3計(jì)算兩流體的平均傳熱溫度6</p><p> 3.1.4計(jì)算P、R值7</p><p> 3
6、.1.5假設(shè)K值7</p><p> 3.1.6估算面積8</p><p> 3.1.7管徑、管內(nèi)流速8</p><p> 3.1.8單程管數(shù)9</p><p> 3.1.9總管數(shù)9</p><p> 3.1.10管子的排列9</p><p> 3.1.11折流板9&l
7、t;/p><p> 3.2核算傳熱系數(shù)10</p><p> 3.2.1管程傳熱系數(shù)10</p><p> 3.2.2殼程傳熱系數(shù)10</p><p> 3.2.3污垢熱阻11</p><p> 3.2.4總傳熱系數(shù)11</p><p> 3.2.5計(jì)算傳熱面積11</
8、p><p> 3 .2.6實(shí)際傳熱面積11</p><p> 3.3壓降計(jì)算12</p><p><b> 1.管程壓降12</b></p><p><b> 2.殼程壓降12</b></p><p> 3.4核算壁溫12</p><p&g
9、t;<b> 3.5附件13</b></p><p> 3.5.1接管13</p><p> 3.5.2拉桿13</p><p> 4.換熱器結(jié)果一覽總表14</p><p><b> 5.附圖15</b></p><p> 5.1符號(hào)表含義及單位15
10、</p><p> 5.2管子排列方式18</p><p> 5.3換熱器裝置圖19</p><p> 6.參考文獻(xiàn):19</p><p> 7.設(shè)計(jì)結(jié)果概要及致謝20</p><p><b> 7.1結(jié)果20</b></p><p><b>
11、 7.2致謝21</b></p><p><b> 課程設(shè)計(jì)任務(wù)書</b></p><p> 設(shè)計(jì)題目: 冷卻異丙苯換熱器的設(shè)計(jì)</p><p><b> 一、 設(shè)計(jì)條件</b></p><p> 1、處理能力: 87萬(wàn)噸/年</p><p>
12、 2、設(shè)備型式: 自選</p><p><b> 3、操作條件:</b></p><p> 異丙苯:入口溫度120℃,出口溫度為(學(xué)號(hào)末兩位+40)℃,操作壓力0.3MPa(絕)</p><p> 冷卻介質(zhì):自來(lái)水,操作壓力0.4MPa(絕)</p><p> 允許壓強(qiáng)降:不大于1×105Pa<
13、/p><p> 每年按300天計(jì),每天24小時(shí)連續(xù)運(yùn)行</p><p><b> 4. 設(shè)計(jì)項(xiàng)目</b></p><p> 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。</p><p> 換熱器的工藝計(jì)算:確定換熱器的傳熱面積。</p><p> 換熱器的主要結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)。&l
14、t;/p><p><b> 主要輔助設(shè)備選型。</b></p><p> 繪制換熱器總裝配圖。</p><p> 二、設(shè)計(jì)說(shuō)明書的內(nèi)容</p><p><b> 1、目錄;</b></p><p> 2、設(shè)計(jì)題目及原始數(shù)據(jù)(任務(wù)書);</p><p&
15、gt; 3、論述換熱器總體結(jié)構(gòu)(換熱器型式、主要結(jié)構(gòu))的選擇;</p><p> 4、換熱器加熱過(guò)程有關(guān)計(jì)算(物料衡算、熱量衡算、傳熱面積、換熱管型號(hào)、殼體直徑等);</p><p> 5、設(shè)計(jì)結(jié)果概要(主要設(shè)備尺寸、衡算結(jié)果等);</p><p> 6、主體設(shè)備設(shè)計(jì)計(jì)算及說(shuō)明;</p><p><b> 1.前言<
16、/b></p><p> 在不同溫度的流體間傳遞熱能的裝置稱為熱交換器,簡(jiǎn)稱為換熱器。在換熱器中至少要有兩種溫度不同的流體,一種流體溫度較高,放出熱量;另一種流體則溫度較低,吸收熱量。35%~40%。隨著我國(guó)工業(yè)的不斷發(fā)展,對(duì)能源利用、開發(fā)和節(jié)約的要求不斷提高,因而對(duì)換熱器的要求也日益加強(qiáng)。換熱器的設(shè)計(jì)、制造、結(jié)構(gòu)改進(jìn)及傳熱機(jī)理的研究十分活躍,一些新型高效換熱器相繼問(wèn)世?! ‰S著換熱器在工業(yè)生產(chǎn)中的地位
17、和作用不同,換熱器的類型也多種多樣,不同類型的換熱器各有優(yōu)缺點(diǎn),性能各異。在換熱器設(shè)計(jì)中,首先應(yīng)根據(jù)工藝要求選擇適用的類型,然后計(jì)算換熱所需傳熱面積,并確定換熱器的結(jié)構(gòu)尺寸。 </p><p> 換熱器是化工、煉油工業(yè)中普遍應(yīng)用的典型的工藝設(shè)備。在化工廠,換熱器的費(fèi)用約占總費(fèi)用的10%~20%,在煉油廠約占總費(fèi)用35%~40%。換熱器在其他部門如動(dòng)力、原子能、冶金、食品、交通、環(huán)保、家電等也有著廣泛的應(yīng)用。因此
18、,設(shè)計(jì)和選擇得到使用、高效的換熱器對(duì)降低設(shè)備的造價(jià)和操作費(fèi)用具有十分重要的作用。</p><p> 換熱器按用途不同可分為加熱器、冷卻器、冷凝器、蒸發(fā)器、再沸器、深冷器、過(guò)熱器等。 換熱器按傳熱方式的不同可分為:混合式、蓄熱式和間壁式。其中間壁式換熱器應(yīng)用最廣泛,按照傳熱面的形狀和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)又可分為管殼式換熱器、板面式換熱器和擴(kuò)展表面式換熱器。</p><p> 換熱器類型很多
19、,性能各異,從早期發(fā)展起來(lái)的列管式換熱器到今年來(lái)不斷出現(xiàn)的新型高效換熱設(shè)備,各具特點(diǎn)。進(jìn)行換熱器的設(shè)計(jì),首先是根據(jù)工業(yè)要求選用適當(dāng)?shù)膿Q熱器類型,同時(shí)計(jì)算完成給定生產(chǎn)任務(wù)所需的傳熱面積,并確定換熱器的工藝尺寸。</p><p> 換熱器的類型雖然很多,但計(jì)算傳熱面積所依據(jù)的傳熱基本原理相同,不同之處僅在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上根據(jù)設(shè)備的特點(diǎn)采用不同的計(jì)算方法而已。</p><p> 列管式換熱器是目前
20、應(yīng)用最廣泛的一種換熱設(shè)備,設(shè)計(jì)資料和數(shù)據(jù)比較完善,目前在許多國(guó)家已有系列化標(biāo)準(zhǔn)。列管式換熱器在換熱效率、緊湊型和金屬消耗量等方面不及其他新型的換熱器,但由于它有結(jié)構(gòu)牢固、適應(yīng)性大、材料范圍廣等獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn),因而在各種換熱器的競(jìng)爭(zhēng)發(fā)展中仍占有絕對(duì)的優(yōu)勢(shì)。</p><p> 列管式換熱器種類很多,目前廣泛使用的按其溫度差補(bǔ)償結(jié)構(gòu)來(lái)分,主要有固定板式換熱器、浮頭式換熱器、填料函式換熱器和U形管式換熱器。對(duì)于列管式換熱器
21、,一般要根據(jù)換熱器流體的腐蝕性及其他特性來(lái)選擇結(jié)構(gòu)與材料,根據(jù)材料的加工性能、流體的壓力和溫度、換熱管程與殼程的溫度差、換熱器的熱負(fù)荷、檢修清洗的要求等因素決定采用哪一類型的列管式換熱器。確定列管式換熱器以后,對(duì)其各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行總結(jié)說(shuō)明。</p><p> 由于設(shè)計(jì)者水平有限,方案中難免有不妥和錯(cuò)誤之處,希望老師給予指正。</p><p><b> 2.設(shè)計(jì)方案簡(jiǎn)介</b
22、></p><p><b> 2.1換熱器的選擇</b></p><p> 在水冷卻異丙苯換熱器設(shè)計(jì)中,由于水和異丙苯的溫差較大和便于清洗殼程污垢,采用浮頭式列管式換熱器為宜。浮頭式換熱器的優(yōu)點(diǎn)為:管束可以拉出,便于清洗;管束的膨脹不受殼體的約束,因而當(dāng)兩種換熱流體的溫差相差較大時(shí),不會(huì)因管束與殼體的熱膨脹量不同而產(chǎn)生溫差應(yīng)力。</p><
23、;p><b> 2.2流程的選擇</b></p><p> 在列管換熱器中,哪一種流體流經(jīng)管程,哪一種流經(jīng)殼程,關(guān)系到設(shè)備的使用是否合理。考慮到冷卻水常用江河水或井水,比較臟,硬度較高,受熱后容易結(jié)垢,在管內(nèi)流體易于維持高速,可避免懸浮顆粒沉積。所以冷卻水應(yīng)該走管程。異丙苯冷物料一般走殼程,便于散熱。</p><p><b> 2.3物性數(shù)據(jù)&l
24、t;/b></p><p> a.定性溫度:可取流體進(jìn)出口的平均值</p><p> 殼程間異丙苯定性溫度為: (℃)</p><p> 管程冷卻水定性溫度為: (℃) </p><p> b.根據(jù)定性溫度分別取殼程和管程流體的有關(guān)物性參數(shù)。</p><p> ?、佼惐皆?6℃的有關(guān)物性參數(shù)如下:<
25、;/p><p> 密度 </p><p> 定壓比熱容 </p><p> 導(dǎo)熱系數(shù) </p><p> 粘度 </p><p> ?、诶鋮s水在25℃下相關(guān)悟性參數(shù):</p>&
26、lt;p> 密度 </p><p> 定壓比熱容 </p><p> 導(dǎo)熱系數(shù) </p><p> 粘度 </p><p><b> 3.工藝計(jì)算</b></p><
27、;p> 3.1試算及換熱器選型</p><p> 3.1.1計(jì)算傳熱量</p><p> 3.1.2計(jì)算冷卻水流量</p><p> 3.1.3計(jì)算兩流體的平均傳熱溫度</p><p> 異丙苯 120℃ → 72℃</p><p> 冷卻水 20℃ → 30℃&l
28、t;/p><p> 溫差 100℃ 42℃</p><p> 在這里我選取逆流的方式,</p><p><b> 則</b></p><p> 3.1.4計(jì)算P、R值</p><p><b> 平均傳熱溫度矯正</b></p>
29、<p><b> 3.1.5假設(shè)K值</b></p><p> 由異丙苯走殼程,冷卻水走管程且異丙苯μ=0.5~1mPa·s為中有機(jī)物,查K值大致</p><p> 范圍表,取K=500。</p><p><b> 3.1.6估算面積</b></p><p> 3.1.
30、7管徑、管內(nèi)流速</p><p> 管徑選擇:選用傳熱管(碳鋼)</p><p> 估算管內(nèi)流速:取管內(nèi)流速</p><p><b> 3.1.8單程管數(shù)</b></p><p><b> 單程管數(shù)</b></p><p><b> 3.1.9總管數(shù)<
31、;/b></p><p><b> 管長(zhǎng):</b></p><p> 確定管程 按單程設(shè)計(jì)。</p><p> 3.1.10管子的排列</p><p> 確定管子排列方法:采用正三角形排列</p><p><b> 管心距: </b></p>
32、<p><b> 穿過(guò)中心線管數(shù): </b></p><p><b> 殼體內(nèi)徑: </b></p><p> 則 在6~10之內(nèi),符合要求。</p><p><b> 3.1.11折流板</b></p><p><b> 折流板高度:<
33、/b></p><p><b> 折流板間距:</b></p><p><b> 板數(shù):</b></p><p> 3.2核算傳熱系數(shù) </p><p> 3.2.1管程傳熱系數(shù)</p><p> 流通截面積 </p><p&g
34、t; 流速 </p><p> 雷諾系數(shù) </p><p> 普朗特?cái)?shù) </p><p> 傳熱系數(shù) </p><p> 3.2.2殼程傳熱系數(shù)</p><p><b> 當(dāng)量直徑: </b></p>&
35、lt;p><b> 流通截面積 : </b></p><p> 流速: </p><p><b> 雷諾系數(shù): </b></p><p> 傳熱系數(shù): </p><p> 普朗特?cái)?shù): </p><p><b>
36、; 3.2.3污垢熱阻</b></p><p> 管程 水污垢熱阻 </p><p> 殼程 異丙苯污垢熱阻 </p><p> 3.2.4總傳熱系數(shù)</p><p> 3.2.5計(jì)算傳熱面積</p><p> 3 .2.6實(shí)際傳熱面積</p><p&
37、gt; 則在1.15--1.25的范圍之內(nèi)</p><p><b> 3.3壓降計(jì)算</b></p><p><b> 1.管程壓降</b></p><p><b> 對(duì)的管子有</b></p><p><b> 2.殼程壓降</b></p
38、><p><b> 3.4核算壁溫</b></p><p> 殼體平均溫度壁溫與傳熱管平均壁溫之差:96-46.42=49.58</p><p><b> 3.5附件</b></p><p><b> 3.5.1接管</b></p><p> a.
39、殼程流體進(jìn)出口接管</p><p><b> 異丙苯流速</b></p><p><b> 內(nèi)徑</b></p><p><b> 取</b></p><p> b.管程流體進(jìn)出口接管</p><p><b> 水流速</b&g
40、t;</p><p><b> 內(nèi)徑</b></p><p><b> 取</b></p><p><b> 3.5.2拉桿</b></p><p><b> 殼體直徑</b></p><p> 查上表可得:拉桿直徑
41、最少拉桿數(shù) 6</p><p> 4.換熱器結(jié)果一覽總表</p><p><b> 5.附圖</b></p><p> 5.1符號(hào)表含義及單位</p><p><b> 5.2管子排列方式</b></p><p><b> 5.3換熱器裝置圖</b&
42、gt;</p><p><b> 6.參考文獻(xiàn):</b></p><p> 1.任曉光,《化工原理課程設(shè)計(jì)及指導(dǎo)》,天津大學(xué)出版社2009年1月</p><p> 2.王志祥,《制藥化工原理》,化學(xué)工業(yè)出版社,2005年5月</p><p> 3.馬江權(quán),冷一欣《化工原理課程設(shè)計(jì)(第二版)》,中國(guó)石化出版社201
43、1年1月</p><p> 4.付家新,王衛(wèi)國(guó)《化工原理課程設(shè)計(jì)》化學(xué)工業(yè)出版社2010年11月</p><p> 5.申迎華,郝小剛,《化工原理課程設(shè)計(jì)》化學(xué)工業(yè)出版社2009年5月</p><p> 6.賈紹義,柴誠(chéng)敬,《化工原理課程設(shè)計(jì)(化學(xué)傳遞與單元操作課程設(shè)計(jì))》,天津大學(xué)出版社,2008年5月</p><p> 7.王許云
44、,王小紅,田景紅等《化工原理課程設(shè)計(jì)》,化學(xué)工業(yè)出版社,2012年7月</p><p> 7.設(shè)計(jì)結(jié)果概要及致謝</p><p><b> 7.1結(jié)果</b></p><p> ?。?)估算管內(nèi)流速,在范圍內(nèi),符合要求。</p><p> (2)由計(jì)算得管長(zhǎng),單程管長(zhǎng),符合要求。</p><p&
45、gt; ?。?)換熱器的長(zhǎng)度與殼體直徑之比</p><p><b> (4)殼程流體流速</b></p><p> ?。?)傳熱溫差校正系數(shù)</p><p> ?。?),在1.10-1.25之間,符合要求。</p><p> ?。?)在1.15~1.25范圍之內(nèi),符合要求。</p><p>
46、(8)管程壓降,符合要求。</p><p> ?。?)殼程壓降,符合要求。</p><p><b> 7.2致謝</b></p><p> 感謝校方給予我們這樣一次機(jī)會(huì),能夠獨(dú)立地完成一個(gè)課程設(shè)計(jì),并在這個(gè)過(guò)程當(dāng)中,老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、豐富淵博的知識(shí)、精益求精的工作態(tài)度以及侮人不倦的師者風(fēng)范是我終生學(xué)習(xí)的楷模,老師們的高深精湛的造詣與嚴(yán)謹(jǐn)求
47、實(shí)的治學(xué)精神,將永遠(yuǎn)激勵(lì)著我。本次課程設(shè)計(jì),能夠?qū)W(xué)到的知識(shí)應(yīng)用到實(shí)踐中,增強(qiáng)了我們實(shí)踐操作和動(dòng)手應(yīng)用能力,提高了獨(dú)立思考的能力。 </p><p> 在這次課程設(shè)計(jì)的撰寫中,我得到了許多人的幫助。首先我要感謝我的老師在課程設(shè)計(jì)上給予我的指導(dǎo)、提供給我的支持和幫助,這是我能順利完成這次設(shè)計(jì)的主要原因,更重要的是老師幫我解決了許多技術(shù)上的難題,讓我能把系統(tǒng)做得更加完善。在此期間,我不僅學(xué)到了許多新的知識(shí)
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