化工課程設(shè)計-固定管板式冷卻器的設(shè)計.doc

化工課程設(shè)計說明書massachusetts institute of technology一. 目的培養(yǎng)學生綜合運用本門課程及有關(guān)先修課程的基礎(chǔ)理論和基本知識去完成某項單元操作設(shè)備設(shè)計任務(wù)的實踐能力。二. 目標設(shè)計的設(shè)備必須在技術(shù)上是可行的，經(jīng)濟上是合理的，操作上是安全的，環(huán)境上是友好的。三. 題目固定管板式冷卻器的設(shè)計四. 設(shè)計條件管程和殼程的壓力均不大于0。6MPa，管程和殼程的壓力降均不大于30KPa。被冷卻的物料為己烷，物料從正常溫度()被冷卻，出口溫度()自定。冷卻劑為自來軟水，進口溫度為()，出口溫度()自定。五. 設(shè)計步驟1. 方案設(shè)計(1) 冷卻劑的選用：自來軟水(2) 換熱器型式的選擇：固定管板式(3) 流體殼程的選擇：自來軟水走管程，己烷走殼程(4) 流體流動方向的選擇：雙管程+單殼程2. 工藝設(shè)計(1) 查出己烷的正常沸點(進口溫度) = 68.74(2) 選定己烷的出口溫度 =44(3) 選定冷卻劑的出口溫度 =38(4) 計算逆流傳熱的平均溫度差 =21.28(5) 校正傳熱平均溫度差 由查表得=0.93， 因為0.850.930.95，滿足要求。由此得： 0.9321.28=19.79(6) 計算定性溫度 (7) 查出物料和冷卻劑的物性參數(shù)物料名稱己烷質(zhì)量流量比熱容粘度密度導熱系數(shù) 查出冷卻劑的物性參數(shù)密度粘度比熱容導熱系數(shù)(8) 計算熱負荷 (9) 根據(jù)總傳熱系數(shù)K的大致范圍，初選總傳熱系數(shù)=470W/() (10) 初算傳熱面積 (11) 根據(jù)工藝條件，選取公稱壓力 PN=1.0MPa(12) 根據(jù)流體物性，選定換熱管材為：碳素鋼(13) 由初算傳熱面積和選定的公稱壓力PN，根據(jù)管殼式換熱器行業(yè)標準JB/T4715-92，初定換熱器的工藝尺寸：1. 從行標中直接查取計算換熱面積：S=109.32. 公稱直徑DN取600mm(卷制圓筒，圓筒內(nèi)徑為公稱直徑)3. 管長L=4500mm4. 管壁壁厚： 192mm5. 總管數(shù)： n=4166. 中心排管數(shù)： Nc=237. 管程流通面積=0.03688. 管子排列方式：正三角形9. 管心距：t=25mm10. 管程數(shù)：=211. 殼程數(shù)：=112. 折流板間距：h=300mm13. 折流板型式：25圓缺形14.計算冷卻劑的流量15.計算管程流速 因為0.50.79673m/s，所以滿足要求。16.計算管程對流傳熱系數(shù) Nu=0.023 =自來水被加熱，n取0.4，代入數(shù)值： =17.計算殼程當量直徑和流速=因為0.20.531.5m/s，所以滿足要求。18.計算殼程對流傳熱系數(shù) Nu=0.36Re。物料被冷卻，取0.95， 將數(shù)值代入上式： =947.726 w/()19.根據(jù)冷熱流體的性質(zhì)及溫度，在(GB151-99P140-141)選取污垢熱阻 20.計算總傳熱 其中的確定：T=1/2()，然后查表，利用內(nèi)差法得到 =51.54解出=555.74w/()21.由計算傳熱面積 22. 因為，15 19.04 25，所選換熱器能完成任務(wù)。23.核算壓力降 對于19mm2mm的換熱器，結(jié)構(gòu)校正系數(shù)=1.4， 代入數(shù)值： =16161.26 Pa =16.16126 KPa因為10 KPa16.16126 KPa30KPa，故符合要求。管外Re=折流板數(shù)殼程壓力降。代入數(shù)值得：=7538.35Pa對于液體=1.15 =（7538.35+）1.151 =12205.37Pa =12.20537KPa因為10KPa 2.20537 KPa 30KPa，故符合要求。3. 結(jié)構(gòu)設(shè)計（1）圓筒厚度查GB151-99P21表8得圓筒厚度為：8 mm （2）橢圓形封頭 查JB/T4737-95，橢圓形封頭與圓筒厚度相等，即8mm 公稱直徑DN（mm）曲面高度（mm）直邊高度（mm）碳鋼厚度（mm）內(nèi)表面積 A 容積 V 質(zhì)量mkg60015025804374003532747（3）管箱短節(jié)厚度 查GB151-99P20，管箱短節(jié)厚度與圓筒厚度相等，即8mm（4）壓力容器法蘭(甲型) DNDD1D3螺柱規(guī)格數(shù)量質(zhì)量6007306906454023M202428.62（5）膨脹節(jié)因為 （6）管板 查（化工單元設(shè)備設(shè)計P25-27）得固定管板式換熱器的管板的主要尺寸：公稱直徑Dbcd螺栓孔數(shù)質(zhì)量6007306905986453610232877(7)分程隔板公稱直徑 DN/mm隔板最小厚度/mm碳素鋼6008（8）分程隔板兩側(cè)相鄰管中心距,換熱管中心距宜不小于1.25倍的換熱管外徑,所設(shè)計的換熱器不用機械方式清洗,采用正三角形排列換熱器外徑d/mm19換熱器中心距S/mm25分程隔板槽兩側(cè)相鄰管中心距/mm38(9)布管限定圓換熱器型式/mm/mm布管限定圓直徑/mm固定管板式6008584(10)拉桿的直徑、數(shù)量和尺寸拉桿公稱直徑/mm數(shù)量基本尺寸拉桿直徑d/mm/mm/mm/mm12419152.0（11）拉桿孔,（12）換熱管與管板的連接換熱管規(guī)格外徑壁厚/mm換熱管最小伸出長度最小坡口深度/mm/mm1921.52（13）折流板的厚度和外徑公稱直徑 DN/mm換熱管無支跨距300mm(折流板或支撐板的最小厚度)折流板名義外直徑/mm折流板外直徑允許偏差6004595.5（14）接管已烷液體進出口接管的直徑計算 采用熱軋無縫鋼管,實際已烷進出口管內(nèi)流速為冷卻水進出口接管,取=2m/s,則采用熱軋無縫鋼管,實際已烷進出口管內(nèi)流速為:（15）管法蘭管子直徑/mm法蘭內(nèi)徑/mm螺栓孔中心圓直徑/mm公稱直徑/mm螺栓孔直徑/mm螺栓孔數(shù)量n法蘭外徑/mm法蘭厚度/mm法蘭理論重量kg自來水進