化工原理課程設(shè)計(jì)---甲醇冷凝冷卻器的設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　生命科學(xué)學(xué)院</b></p><p><b>　　化工原理課程設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　?。?009級(jí)）</b></p><p>　　題 目 甲醇冷凝冷卻器的設(shè)計(jì) </p><p>　　專 業(yè)

2、生物工程 </p><p>　　班 級(jí) 2009級(jí)生物工程（2）班 </p><p>　　學(xué) 號(hào) 0931250057 </p><p>　　學(xué)生姓名 </p><p>　　指導(dǎo)教師

3、 </p><p>　　完成日期 2012年6月 18 日 </p><p>　?。ǘ?、課程任務(wù)計(jì)劃書(shū)</p><p><b>　　設(shè)計(jì)題目</b></p><p>　　甲醇冷凝冷卻器的設(shè)計(jì)</p><p><b>　　設(shè)計(jì)任務(wù)及操作條件</b><

4、/p><p>　　處理能力 22000kg/h甲醇。</p><p>　　設(shè)備形式 列管式換熱器</p><p><b>　　操作條件</b></p><p>　　①甲醇：入口溫度64℃，出口溫度50℃，壓力為常壓。</p><p>　?、诶鋮s介質(zhì)：循環(huán)水，入口溫度30℃。出口溫度40℃，壓力

5、為0.3MPa。</p><p>　?、墼试S壓降：不大于Pa。</p><p>　?、苊磕臧?30天計(jì)，每天24小時(shí)連續(xù)運(yùn)作。</p><p><b>　　設(shè)計(jì)要求</b></p><p>　　選擇適宜的列管式換熱器并進(jìn)行核算。</p><p><b>　　二、方案設(shè)計(jì)</b>

6、;</p><p>　?。ㄒ唬?、確定設(shè)計(jì)方案</p><p>　　（1）選擇換熱器的類型</p><p>　　兩流體溫度變化情況：</p><p>　　熱流體進(jìn)口溫度64℃，出口溫度50℃冷流體。</p><p>　　冷流體進(jìn)口溫度30℃，出口溫度40℃。</p><p>　　從兩流體溫度來(lái)看，

7、估計(jì)換熱器的管壁溫度和殼體壁溫之差不會(huì)很大，因此初步確定選用列管式換熱器。</p><p>　?。?）流動(dòng)空間及流速的確定 </p><p>　　由于甲醇的粘度比水的大，因此冷卻水走管程，甲醇走殼程。另外，這樣的選擇可以使甲醇通過(guò)殼體壁面向空氣中散熱，提高冷卻效果。同時(shí)，在此選擇逆流。選用ф25×2.5的碳鋼管，管內(nèi)流速取ui=0.5m/ｓ。 </p><p&

8、gt;　?。ǘ?、確定物性數(shù)據(jù) </p><p>　　定性溫度：可取流體進(jìn)口溫度的平均值。 </p><p>　　殼程硝基苯的定性溫度為：</p><p>　　管程流體的定性溫度為： </p><p>　　根據(jù)定性溫度，分別查取殼程和管程流體的有關(guān)物性數(shù)據(jù)。 </p><p>　　甲醇在57℃下的有關(guān)物性數(shù)據(jù)如下：

9、</p><p>　　密度　　 ρo=791 kg/m3</p><p>　　定壓比熱容　 cpo=2.495kJ/(kg·℃)</p><p>　　導(dǎo)熱系數(shù)　　 λo=0.212W/(m·℃)</p><p>　　粘度　　 μo=0.000597 Pa·s</p><p>

10、;　　冷卻水在35℃下的物性數(shù)據(jù)： </p><p>　　密度　　 ρi=994kg/m3</p><p>　　定壓比熱容　 cpi=4.08 kJ/(kg·℃)</p><p>　　導(dǎo)熱系數(shù)　　 λi=0.626 W/(m·℃)</p><p>　　粘度　　　　 μi=0.000725 Pa·s<

11、/p><p>　?。ㄈ?、計(jì)算總傳熱系數(shù) </p><p><b>　　（1）熱流量 </b></p><p>　　Qo=WocpoΔto=22000×2.495×(64-50)=7.68×10^5kJ/h=213.3kW</p><p>　?。?）平均傳熱溫差 </p><

12、p><b>　?。?）冷卻水用量 </b></p><p>　　（4）總傳熱系數(shù)K </p><p><b>　　管程傳熱系數(shù) </b></p><p><b>　　殼程傳熱系數(shù) </b></p><p>　　假設(shè)殼程的傳熱系數(shù)αo=6000 W/(m2·℃)；

13、 </p><p>　　污垢熱阻Rsi=0.000344 m2·℃/W , Rso=0.00017197 m2·℃/W</p><p>　　管壁的導(dǎo)熱系數(shù)λ=45 W/(m·℃)</p><p>　　（四）、計(jì)算傳熱面積 </p><p>　　考慮 15％的面積裕度，S=1.15×S''

14、=1.15×12.5=14.38m2</p><p>　?。ㄎ澹⒐に嚱Y(jié)構(gòu)尺寸 </p><p>　?。?）管徑和管內(nèi)流速及管長(zhǎng) </p><p>　　選用ф25mm×2.5mm傳熱管(碳鋼)，取管內(nèi)流速u(mài)i=0.5m/s，選用管長(zhǎng)為6m</p><p>　　（2）管程數(shù)和傳熱管數(shù) </p><p>

15、;　　依據(jù)傳熱管內(nèi)徑和流速確定單程傳熱管數(shù) </p><p>　　按單程管計(jì)算其流速為</p><p>　?。?）平均傳熱溫差校正及殼程數(shù) </p><p>　　平均傳熱溫差校正系數(shù) </p><p>　　按單殼程，單管程結(jié)構(gòu)，溫差校正系數(shù)應(yīng)查有關(guān)圖表。可得</p><p><b>　　平均傳熱溫差</

16、b></p><p>　　（4）傳熱管排列和分程方法 </p><p>　　采用組合排列法，即每程內(nèi)均按正三角形排列，隔板兩側(cè)采用正方形排列。取管心距t=1.25 d0，則 </p><p>　　t=1.25×25=31.25≈32(mm)橫過(guò)管束中心線的管數(shù)</p><p><b>　?。?）殼體內(nèi)徑 </

17、b></p><p>　　采用單管程結(jié)構(gòu)，取管板利用率η=0.7，則殼體內(nèi)徑為 </p><p>　　圓整可取D＝240mm </p><p><b>　?。?）折流板 </b></p><p>　　采用弓形折流板，取弓形折流板圓缺高度為殼體內(nèi)徑的35％，則切去的圓缺高度為h＝0.35×240＝84mm，

18、故可取h＝90mm。 </p><p>　　取折流板間距B＝0.6D，則B＝0.6×240＝144mm，可取B為150。 </p><p>　　折流板數(shù) NB=傳熱管長(zhǎng)/折流板間距-1=6000/150-1=39(塊)</p><p>　　折流板圓缺面水平裝配。 </p><p><b>　?。?）接管 </b>

19、;</p><p>　　殼程流體進(jìn)出口接管：取接管內(nèi)硝基苯流速為 u＝15m/s，則接管內(nèi)徑為 </p><p>　　圓整后可取管徑為20mm。 </p><p>　　管程流體進(jìn)出口接管：取接管內(nèi)冷卻水流速 u＝1.5 m/s，則接管內(nèi)徑為 </p><p>　　取內(nèi)徑為67mm無(wú)縫鋼管。</p><p>　?。?、

20、換熱器核算 </p><p><b>　　（1）熱量核算 </b></p><p>　?、贇こ虒?duì)流傳熱系數(shù) 對(duì)圓缺形折流板，可采用凱恩公式 </p><p>　　當(dāng)量直徑，由正三角形排列得 </p><p><b>　　殼程流通截面積 </b></p><p>　　殼程流體流

21、速及其雷諾數(shù)分別為 </p><p><b>　　普蘭特準(zhǔn)數(shù) </b></p><p><b>　　粘度校正 </b></p><p>　?、诠艹虒?duì)流傳熱系數(shù) </p><p><b>　　管程流通截面積</b></p><p><b>　　管

22、程流體流速 </b></p><p><b>　　普蘭特準(zhǔn)數(shù)</b></p><p><b>　?、蹅鳠嵯禂?shù)K</b></p><p><b>　?、軅鳠崦娣eS</b></p><p>　　該換熱器的實(shí)際傳熱面積Sp</p><p>　　該換

23、熱器的面積裕度為 </p><p>　　傳熱面積裕度合適，該換熱器能夠完成生產(chǎn)任務(wù)。 </p><p>　　（2）換熱器內(nèi)流體的壓力降 </p><p><b>　?、俟艹塘鲃?dòng)阻力 </b></p><p>　　∑ΔPi=(ΔP1+ΔP2)FtNsNp</p><p>　　Ns=1, Np=2,

24、Ft=1.4</p><p>　　由Re＝32905，傳熱管相對(duì)粗糙度0.01/20＝0.0005，查莫狄圖得λi＝0.0 245W/m·℃， </p><p>　　流速u(mài)i＝1.2m/s，ρ＝994 kg/m3，所以 </p><p>　　管程壓力降在允許范圍之內(nèi)。</p><p><b>　?、跉こ虊毫?lt;/b&

25、gt;</p><p>　　流體流經(jīng)管束的阻力 </p><p>　　流體流過(guò)折流板缺口的阻力 </p><p>　　殼程壓力降也在合理壓力降范圍內(nèi)。 </p><p><b>　　三、設(shè)計(jì)結(jié)果一覽表</b></p><p><b>　　表格 1</b></p>

26、<p><b>　　四、總結(jié)</b></p><p>　　隨著暑假日子的到來(lái)，課程設(shè)計(jì)也開(kāi)始了。在我們六個(gè)人的努力下，經(jīng)過(guò)幾天的奮戰(zhàn)，我們一組的化工課程實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)終于完成了。在沒(méi)有做課程設(shè)計(jì)以前覺(jué)得課程設(shè)計(jì)只是對(duì)這幾年來(lái)所學(xué)知識(shí)的單純總結(jié)，但是通過(guò)這次做課程設(shè)計(jì)發(fā)現(xiàn)自己的看法有點(diǎn)太片面。課程設(shè)計(jì)不僅是對(duì)前面所學(xué)知識(shí)的一種檢驗(yàn)，而且也是對(duì)自己能力的一種提高。通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)使我明白了

27、自己原來(lái)知識(shí)還比較欠缺。自己要學(xué)習(xí)的東西還太多，以前老是覺(jué)得自己什么東西都會(huì)，什么東西都懂，有點(diǎn)眼高手低。通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，我才明白學(xué)習(xí)是一個(gè)長(zhǎng)期積累的過(guò)程，在以后的工作、生活中都應(yīng)該不斷的學(xué)習(xí)，努力提高自己知識(shí)和綜合素質(zhì)。再加上已經(jīng)有一年左右的時(shí)間沒(méi)有看過(guò)化工課程，我們覺(jué)得更加有難度。 在這次課程設(shè)計(jì)中也使我們的同學(xué)關(guān)系更進(jìn)一步了，同學(xué)之間互相幫助，有什么不懂的大家在一起商量，聽(tīng)聽(tīng)不同的看法對(duì)我們更好的理解知識(shí)，所以在這里非