化工原理課程設(shè)計(jì)_優(yōu)秀資料

1、第一章概述及設(shè)計(jì)方案簡介1.1化工原理課程設(shè)計(jì)的目的和要求化工原理課程設(shè)計(jì)可以培養(yǎng)化工類及其相關(guān)專業(yè)學(xué)生的實(shí)踐 能力，捉高學(xué)生的工程實(shí)踐能力、分析和解決工程實(shí)際問題的能 力。力求通過這一環(huán)節(jié)的學(xué)習(xí)和訓(xùn)練，是學(xué)生能夠初步掌握化工 單元過程與設(shè)備設(shè)計(jì)的基本程序和方法，具備正確使用相關(guān)技術(shù) 資料的能力，運(yùn)用簡潔的文字和工程語言正確表達(dá)設(shè)計(jì)思想和結(jié) 果，綜合運(yùn)用所學(xué)知識進(jìn)行化工單元過程與設(shè)備設(shè)計(jì)。課程設(shè)計(jì) 還可以幫助學(xué)生樹立實(shí)事求是、嚴(yán)肅認(rèn)真、高度負(fù)責(zé)的工作作風(fēng), 使學(xué)生受益終身。課程設(shè)計(jì)是學(xué)習(xí)化工設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)知識，是培養(yǎng)學(xué)生化工設(shè)計(jì) 能力的重要教學(xué)環(huán)節(jié)，通過這一實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的訓(xùn)練，使學(xué)生掌 握化工單元

2、過程及設(shè)備設(shè)計(jì)的基本程序和方法，熟悉查閱和正確 使用資料，能夠在獨(dú)立分析和解決實(shí)際問題的能力方而冇較大捉 高，增強(qiáng)工程觀念和時(shí)間能力。為此，學(xué)生在進(jìn)行本課程設(shè)計(jì)的 實(shí)踐過程中，以實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度，嚴(yán)謹(jǐn)、認(rèn)真的工作作風(fēng)完 成以下內(nèi)容：(1) 設(shè)計(jì)方案簡介 根據(jù)任務(wù)書捉供的條件和要求，進(jìn)行生 產(chǎn)實(shí)際調(diào)研或查閱有關(guān)技術(shù)資料，在此基礎(chǔ)上，通過分析研究， 選定適宜的流程方案和設(shè)備類型進(jìn)行簡要的論述。(2) 主要設(shè)備的工藝計(jì)算依據(jù)有關(guān)資料進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)計(jì) 算，即進(jìn)行物料衡算、熱量衡算、工藝參數(shù)的優(yōu)化及選擇、設(shè)備 的結(jié)構(gòu)尺寸和工藝尺寸設(shè)計(jì)計(jì)算。(3) 主要設(shè)備的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和機(jī)械設(shè)計(jì)按照詳細(xì)設(shè)計(jì)的要 求，進(jìn)行主

3、要設(shè)備的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及設(shè)備強(qiáng)度計(jì)算(4) 典型輔助設(shè)備的選型對典型設(shè)備的主要工藝尺寸進(jìn)行 計(jì)算，并選定設(shè)備的規(guī)格型號。(5) 帶控制點(diǎn)的工藝流程圖 將設(shè)計(jì)的工藝流程方案用帶控 制點(diǎn)的工藝流程圖表示岀來，繪岀流程所需全部設(shè)備，標(biāo)出物流 方向及主要控制點(diǎn)。(6) 主要設(shè)備的工藝條件圖 繪制主要設(shè)備的工藝條件圖, 圖血包括設(shè)備的主要工藝尺寸、技術(shù)特性表和接管表(7) 要設(shè)備的總製配圖按照國標(biāo)或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，繪制主要設(shè) 備的總裝備圖，按現(xiàn)在形式的發(fā)展和實(shí)際工作要求，應(yīng)采用cad 技術(shù)繪制圖紙。(8) 編寫設(shè)計(jì)說明書 作為整個(gè)設(shè)計(jì)工作的書面總結(jié)，在以 上設(shè)計(jì)工作完成后，應(yīng)以簡潔、準(zhǔn)確的文字，簡潔清晰的圖紙及 表

4、格編寫出設(shè)計(jì)說明書。說明書的內(nèi)容應(yīng)包括:封面、目錄、設(shè) 計(jì)任務(wù)書、概述與設(shè)計(jì)方案簡介、設(shè)計(jì)條件及主要物性參數(shù)表、 工藝設(shè)計(jì)計(jì)算、機(jī)械設(shè)計(jì)計(jì)算、輔助設(shè)備的計(jì)算及選型、設(shè)計(jì)結(jié) 果一覽表、設(shè)計(jì)評述、工藝流程圖、設(shè)備工藝條件圖與總裝備圖、 參數(shù)資料和主要符號說明。1.2冷凝器的簡介列管式冷凝器有臥式與立式兩種類型，被冷凝的工藝蒸氣可 以走殼程，也可以走管程。其屮臥式殼程冷凝和立式管程冷凝是 最常用的形式。1.2.1臥式殼程冷凝器殼程上除設(shè)有物流進(jìn)出口接管外，述設(shè)冇冷凝液排出口和不 凝氣排出口。殼程蒸氣入口處裝有防沖板，以減少對管束的直接 沖擊。殼程屮的橫向弓形折流板或支撐板圓缺而可以水平或垂直 安裝。

5、對于水平安裝的折流板，為了防1上流休短路，切去的圓缺 高度不宜大于殼體內(nèi)徑的35%,折流板間最小間距為殼體內(nèi)徑的35%,最大間距不宜大于殼體內(nèi)徑的兩倍。為了便于排出冷凝液, 折流板的卜緣開有槽i。這種水平安裝方式可以造成流體的強(qiáng)烈 擾動，傳熱效果好。不論弓形折流板的圓缺面是水平述是垂直安 裝，當(dāng)被冷凝工藝蒸氣中含有不凝氣時(shí)，折流板間距應(yīng)隨蒸氣冷 凝而減小，以增強(qiáng)傳熱效果。當(dāng)冷凝表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)小時(shí)，在管外 可以使用低翅管，翅高1 -2mmo若要使冷凝液過冷，可以采用阻液型折流板。臥式殼程冷凝器的優(yōu)點(diǎn)是壓降小，冷卻劑走管程便 于清洗；缺點(diǎn)是蒸氣與凝液產(chǎn)生分離，難于全凝寬沸程范圍的混 合物。（1）水平

6、管束外冷凝表面?zhèn)鳠嵯禂?shù) 工藝蒸氣在水平管束外冷 凝表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)用下式計(jì)算。表血傳熱系數(shù)：2（ 77 yj4hq = j±pr 工（1-1）de 丿水平管束冷凝:= 1.51re,/31/3(1-2)式屮，為無量綱冷凝表而傳熱系數(shù)；h（）為冷凝表而傳熱系數(shù),w/(n?k)。(1-3)77式屮，qn】為冷凝液的質(zhì)量流量，kg/s； 1為傳熱管長度，m； ns為 當(dāng)量管數(shù)。則其表而傳(1-4)(1-5)(2)管程表面?zhèn)鳠嵯禂?shù) 若管程流體無相變傳熱， 熱系數(shù)用下式計(jì)算。h. =0.023 re08 prnd,$ 0.4當(dāng)流體彼加熱時(shí) n t 0.3當(dāng)流體被冷卻時(shí)式(1-4)的適用條件是： 低

7、黏度流體(r)<2x 10"pas) 雷諾數(shù)re> 10000； 普朗特?cái)?shù)pi在0.6160 z間； 管長管徑之比l/d>50； 定性溫度可取流體進(jìn)出口溫度的算術(shù)平均值； 特征尺寸取傳熱管內(nèi)徑4。1.2.2臥式管程冷凝器這種冷凝器的管程多是單程或雙程。其屮傳熱管長度和直徑 的大小，以及傳熱管的排列方式取決于管程和殼程傳熱的需要。 管程采用雙程吋，冷凝液可以在管程之間引出，這樣可以減少液 和的覆蓋面積也可以減小壓降，同時(shí)，用減小第二程管數(shù)的方法 使其保持質(zhì)量流速不變。在這種冷凝器屮，蒸氣與冷凝液的接觸 不好，因此對寬沸程蒸氣的完全冷凝是不適宜的。此外，由于冷 凝液只是

8、局部地注滿管道，因此過冷度較低。(1) 水平管內(nèi)冷凝表面?zhèn)鳠嵯禂?shù) 工藝蒸氣在水平管內(nèi)冷凝表 面?zhèn)鳠嵯禂?shù)用下式計(jì)算。當(dāng) re>5x104 時(shí)：/?. =0.0265魚re°8 pi舊(1-6)當(dāng) 1000<rc<5x104 時(shí):其中:hicpgz 、05ge=ggv-k pv )g/i +g/22q _ 久1 +g#2(1-8)(1-9)(1-10)(1-11)(1-12)式中，gc為當(dāng)量質(zhì)量流速，kg/(m2.s)； ©、瓦分別凝液和氣體平均質(zhì)量流速，kg/( m2-s)；下標(biāo)1、v分別表示凝液和氣休；下標(biāo)1、2分別表示進(jìn)口和出口； m為膜溫下凝液黏度，p

9、a-s；九為膜 溫下凝液熱導(dǎo)率，w/(m-k)； cm為膜溫下凝液定壓比熱容， kj/(kgk)； pi為膜溫下凝液密度，kg/m3； pv為定性溫度下氣相密 度,kg/m3；山為傳熱管內(nèi)徑,m。(2)殼程表面?zhèn)鳠嵯禂?shù) 若殼程流體無相變，則其表面?zhèn)鳠嵯?數(shù)用式(113)計(jì)算。/?() = 0.36re；55 pr,/3(77/77u.)014(1-13)1.2.3立式殼程冷凝器殼程設(shè)置折流板或支撐板,蒸氣流過防沖板后自上而下流動, 冷凝液由下端排出。冷卻水以降膜的形式在管內(nèi)向下流動，因而 冷卻水側(cè)要求的壓力低；由于水的傳熱系數(shù)大，故耗水量少，但 水的分配不易均勻，可在管口安裝水分配器。(1)垂

10、直管束外冷凝表面?zhèn)鳠嵯禂?shù) 工藝蒸氣在垂直管束外冷 凝表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)用式(1-14).式(l-15a)和式(l-15b)計(jì)算。 垂直管束冷凝：(2、1/3/i* = /?0 -=1.88re',z3(1-14)4m式中，re =(l-15a)7m = q,n(l-15b)7id °n t以上兩式僅適用丁液膜沿管樂呈層流流動，即 <2100 oh(2) 管程表面?zhèn)鳠嵯禂?shù) 若管程水無相變傳熱，且以降膜的形式在管內(nèi)向下流動，層流吋的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)計(jì)算式式中,/ 2 1/3( 2、1/3 "i= 0.7811 gp;丿_ aw丿l%re1/9h為管程的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù),1/3(

11、1-16)w/(m2<k)； l為傳熱管長度,(m7)式中，qm為水的流量，kg/s； di為傳熱管內(nèi)徑，mo式(1-16)適用條件:re<rec, re。為臨界值，其值為1460p嚴(yán)叭 過渡流時(shí)的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)計(jì)算式：= 0.032 re02 pr034(1-18)適用條件：2100>re>reco 湍流吋的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)計(jì)算式:2屮3冬 =5.7xlo-3 re04 pr034( 1-19)gp；丿適用條件：re>2010o1.2.4管內(nèi)向下流動的立式管程冷凝器管內(nèi)蒸氣及其冷凝液均向下流動的立式管程冷凝器，是一帶 有外部封頭和分離端蓋的管殼式換熱器。若殼程不需要清

12、洗或可 用化學(xué)方法清洗，則可用i占i定管板式結(jié)構(gòu)，蒸氣是通過徑向接管 注入頂部，在管內(nèi)向下流動，在管壁上以環(huán)狀薄膜的形式冷凝， 冷凝液在底部排岀，為使出口排氣屮攜帶的冷凝液量最少，下面 的分離端蓋可設(shè)計(jì)成扌肖板式或漏斗式。冷凝液液位應(yīng)低于扌肖板或 漏斗。傳熱管管徑多為1925mm。在低壓時(shí)，為減少壓降，也可 用50mm直徑的傳熱管。(1) 管程表面?zhèn)鳠嵯禂?shù) 垂直管內(nèi)氣液并流向下流動時(shí)的冷凝表 面?zhèn)鳠嵯禂?shù)，可以應(yīng)用e.f.carpenter和a.p.colbum的簡化關(guān)系式 計(jì)算。(1-20)(1-21)g；+gg+g(1-22)式中，g、g2分別是進(jìn)出口的蒸氣質(zhì)量流速，若蒸氣全部被冷凝, 則g

13、2=0,而瓦=0.58g o式(120)適用條件:pr=l5, © = 5150z間。（2）殼程表面?zhèn)鳠嵯禂?shù) 若殼程流體無相變傳熱，則其表而傳 熱系數(shù)用式（113）計(jì)算。1.2.5向上流動的立式管程冷凝器這種冷凝器通常是直接安裝在蒸諸塔的頂部，以利于利用冷 凝液回流來汽提少量低沸點(diǎn)組分。蒸氣經(jīng)由徑向接管注入其底部。 冷凝器的傳熱管長度為23im英直徑多大于25mm,管束下端延 仲到管板外，并切成60°75。的傾角，以便于排液。當(dāng)蒸氣向上流動的流速阻礙冷凝液自由回流時(shí)，便會產(chǎn)生液 泛，將冷凝液從冷凝器頂部吹出。根據(jù)hewitt和halltaylor的準(zhǔn) 則，當(dāng)滿足下列條件時(shí)，

14、可防止液泛的發(fā)生。心畀 + 硏才40.6翻（口。-az）'4（1-23）式屮，知°、你）分別為蒸氣和凝液單獨(dú)在管程流動的折算流 速，m/s；山為傳熱管內(nèi)徑，m。（1）管程表面?zhèn)鳠嵯禂?shù) 垂直管內(nèi)氣液兩相逆流流動時(shí)的冷凝 表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)，可應(yīng)用下式計(jì)算。dipu pr<5丫piv c pi (c -< % )2。.28嚴(yán)，1/8(1-24)管內(nèi)蒸氣流動雷諾數(shù)為rev(1-25)£式中，g、o為按進(jìn)口狀態(tài)計(jì)的蒸氣質(zhì)量流速，kg/(m2 -s)o考慮到冷凝液膜溫度* ts降至tw的顯熱傳遞，r；可用下式計(jì)算 +0.68c“s-幾,)(1-26)式中，£為

15、冷凝熱，kj/kgo式(1-24)適用條件：rev >2.5xl04, >0.1, <10_7,/ptl(2) 殼程表面?zhèn)鳠嵯禂?shù) 若殼程流體無相變，則表面?zhèn)鳠嵯禂?shù) 用式(1-13)計(jì)算。冷凝器是將工藝蒸氣冷凝為液休的設(shè)備，在冷凝過程中熱量 傳遞給循環(huán)水等冷卻劑。列管式冷凝器屮所用的換熱表而可以是 簡單的光管、帶肋片的擴(kuò)展表面或經(jīng)開槽、波紋或具他特殊方式 處理過的強(qiáng)化表而。列管式冷凝器有臥式和立式兩種類型，被冷凝的工藝蒸氣可 以走殼稱，也可以走管程。其屮臥式冷凝和立式冷凝式最常見的 形式。下面簡要介紹一下立式殼程冷凝器：課程設(shè)置折流板或支 承板，蒸氣流過防沖板后自上而下流動，冷

16、凝液由下端排出。冷 卻水以降模的形式在關(guān)內(nèi)向下流動，因而冷卻水側(cè)要求的壓力低; 由于水的傳熱系數(shù)大，故耗水量少，但水的分配不易均勻，可在 管口安裝水分配器。1.3設(shè)計(jì)方案簡介1. 選擇冷凝器的類型由于管程和殼程的壓差均小于50kpa, 為減低壓差，故初步確定選擇立式殼程冷凝器。2. 流程安排一般列管式冷凝器設(shè)計(jì)流程如下；（1）明確冷凝要求，操作溫度、壓力及冷凝負(fù)荷；（2）收集流休的物性參數(shù)：如密度、黏度、導(dǎo)熱系數(shù)等;,（3）確定冷凝器形式，合理安排流程；（4）初選總傳熱系數(shù)k（）；（5）計(jì)算平均溫度差；（6）由傳熱基本方程式計(jì)算傳熱面積；（7）確定換熱器結(jié)構(gòu)；（8）計(jì)算逆流傳熱系數(shù)；（9）計(jì)算

17、總傳熱系數(shù)與傳熱而積a；當(dāng)k= （1.112） k, ao/a1.2；傳熱面積有20%作用的裕度時(shí)，符合要求，否則重 新假定k（）值，重復(fù)步驟直到符合要求；（10）計(jì)算冷凝器壓降，若大于允許的壓降，返回（7）、（4）、（4）,重新計(jì)算，直到達(dá)到要求為止。第二章設(shè)計(jì)條件及主要物性參數(shù)2.1設(shè)計(jì)條件熱流體為氣體混合物，其組成摩爾分?jǐn)?shù)如表1所示:表1乙苯對二甲苯間二卬苯98.3%0.57%1.13%操作溫度為131°c；冷卻循環(huán)水溫度為30°c,溫升10°c；冷凝負(fù)荷為3140000kj/h;要求管程和殼程壓差均小于50kpa,設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)立式冷凝器2.2主要物性參數(shù)2.2

18、.1原始物性數(shù)據(jù)（1）殼程混合氣體的定性溫度為131°c。管程流體的定性溫度為t二竺嚴(yán)=35(® o表2混合物各純組分物性數(shù)據(jù)（t=131°c）!黏度(g)pa-s黏度（1）pa-s熱容(g)ja熱容(i)ind*1 -k"1密度kg« nr®汽化焙j'mol"1乙 苯&700x 10-fi0.0002461172.844228.084765.4343.599x 104對屮 苯8.516x 10-fl0.0002305169.440220.355760.4663.639x io4間屮 苯8.693x 20蟲0

19、.0002315169.743222.411764.5833.673x io4表3水的主要物性數(shù)據(jù)（t=35°c）密度汽化焰比定壓熱容熱導(dǎo)率黏度kg*w-" lpa-s2.2.2混合物物性相關(guān)計(jì)算公式(1) 液體混合物的密度式中：± =鼻+竺十+竺pm pl rapelp 1,p 2,p n 液體混合物屮各純組分液體的密度， kg-m3;w|, w2 ,wn液體混合物屮各組分液體的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。(2) 氣體混合物密度：pm=p 1 w1+p2 屮 2+pnn式中：p 1?p 2,p n 在氣體混合物的壓力下各純組分的密度,kg in-3;v 1, i卩2,wn氣體混合

20、物中各組分的體積分?jǐn)?shù)。(3) 低壓氣體混合物黏度計(jì)算公式:式中：卩m混合氣體的黏度；yi 氣體混合物中某-組分的摩爾分?jǐn)?shù)；u i與氣體混合物相同溫度下某一組分的黏度； mj氣體混合物中某一組分的相對分子量。(4) 分子不發(fā)生締合的液體混合物黏度計(jì)算公式：式中:m m液體混合物的黏度；x j液體混合物中某一組分的摩爾分?jǐn)?shù)；u i與液體混合物相同溫度下某一組分的黏度。(5) 低壓氣體混合物導(dǎo)熱系數(shù)：心組分i傳熱系數(shù)；mi氣體混合物中某一組分的相對分了質(zhì)量。(6) 液體混合物導(dǎo)熱系數(shù)：1=1式中：入i組分i傳熱系數(shù)；wi液體混合物屮各組分液體的質(zhì)量分?jǐn)?shù); r指數(shù)，一般情況下取為22.2.3 混合物物

21、性參數(shù)導(dǎo)岀值匯總表3混合物物性參數(shù)密度kg m y汽化焙j mol黏度pa-s黏度(g)pa-s熱導(dǎo)率(g)wm7k-=第三章工藝設(shè)計(jì)計(jì)算3.1估算傳熱面積3.1熱流量根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書所給的要求：熱流量 <d=3140000kj/h=872.22 (kw)3.1.2平均傳熱溫差先按純逆流計(jì)算得:=95.91(°c)3.1.3傳熱面積由于管程走的是冷水，殼程走的是輕有機(jī)物，故假設(shè)k=470w/(m2 )，則估算的傳熱面積為：872.22 x 10az °、470x95,913.1.4冷卻用水量37空】冋店呵=20.90(kg« &t)=75227.41k

22、g h"13.2工藝結(jié)構(gòu)尺寸3.2.1管徑和管內(nèi)流速選用019況2較高級冷拔傳熱管(碳鋼)，取管內(nèi)流速ut = irzm s-1o3.2.2管程數(shù)和傳熱管數(shù)根據(jù)傳熱管內(nèi)徑和流速確定單程傳熱管數(shù)20.90/9925740.785 x 0.015s x 1.2=99a 建100(18)按單-程管計(jì)算，所需的傳熱管長度為ap1935z、l = = 33 (m)kdom? 3.14 x c.019 x 100' '根據(jù)本設(shè)計(jì)要求，采用標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，現(xiàn)取傳熱管長1=1.8米，則 該冷凝器的管程數(shù)為np=p=g2(管程)323平均傳熱溫差校正及殼程數(shù)平均傳熱溫差校止系數(shù)131-131

23、40-30=0iai-as=0-099對單側(cè)溫度變化流體，折流、并流、逆流的平均傳熱溫丼和 等，即 0總=1,則加皿= %tatma = 1 x95.91=95.91 (°c)3.2.4傳熱排列和分程方法采用組合排列法，即每程內(nèi)按正三角形排列，隔板兩側(cè)釆用矩 形排列。取管心距t=1.25 ，則t=1.25 19=23.7525(隔板屮心到離其最近一排管屮心距離為s =6 = + 6= 18.5 (mm)各程相鄰管的管心距為37mmy每程各有傳熱管100根。3.2.5殼體內(nèi)徑采用多管程結(jié)構(gòu)，取管板利用率11=0.7,殼體內(nèi)徑為d = 1.051= 1.05 x 2520(-444 (m

24、m)口jid = 45(o3.2.6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%, 則切去的圓缺高度為h=0.25 x 450 = 112.5,故可取 h=110mm。去折流板間距b=0.3d,貝ijb=0.3 x 450 = 135 (m,故可取 b=150mm。折流板=ff龜憂1逐1bc折流板圓缺面水平裝配。3.3冷凝器核算3.3.1熱流量核算（1）殼程表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)用恩克法計(jì)算：h& = 63時(shí)瑞円,花十）g當(dāng)量直徑，依式得:4(歲 x g.0252 - 0j85 x 0.0192dg = =0.017 (m)e3.14 x 0.019人 /殼程流通截面積依式得：s

25、q = bd x (1 半)=0.15 x 0.45 x (1 ""丄今0.025=0.0162m2殼程流體流速及英雷諾數(shù)分別為0-05847280.0162 = ' 8 10.017 x 3,6 x 76s.404rqq =& 601 xlc"6=5446195普朗特?cái)?shù)pr =f嚴(yán)=悶彩黏度校止h° = 0.36 x "呼測 x 54461950.017=2078w/(m- k)(2)管內(nèi)表而傳熱系數(shù)a£& x 0.996ahf = 0.0234管程流體流通截曲積200s. = 0.785- x 0.0172

26、, x = 0.023(ms)管程流體流速u嚴(yán)津眩心喚品坯）=曲6葉嚴(yán)普朗特?cái)?shù)=20886=4984a74 x 10a x 0.00073990620h. = 0.023 xx 2o88605 x 4n?8m = 4555w/(m2 k)(3)污垢熱阻和管壁熱阻管外側(cè)污垢熱阻r° = 0.0004m2 k/w管內(nèi)測污垢熱阻r. = 60006臚k/w管壁熱阻，碳鋼在該條件卜的熱導(dǎo)率為50w/(m-iqo所以警=0.00004m： k/w(4)傳熱系數(shù)kc ="(為+0.0004+0.00004 x + 0.0006 xg + rx 尋)=544w/(m2 - k)(5)傳熱

27、面積裕度昕2w2x忖£4gx昭肌該冷凝器的實(shí)際傳熱面積a=ndolnt = 3.14 x 0.019 x 1.8 x 200 = 21.5m2 (m2)該冷凝器的面積裕度訥=££三字=28.7%如16.7傳熱面積裕度合適，該冷凝器能夠完成生產(chǎn)任務(wù)。3.3.2壁溫核算液體的平均溫度t顯=0.4 x 30 + 0.6 x 40 = 3s.2(°c)氣體的平均溫度1=7(131+131) = 131(°c)hc = ht = 4555w/(m2 k)如=% = 2078w/(n? k)傳熱管平均壁溫x _ 131/4ssb42m/2073“、t =亠

28、亠=25.3(殼體壁溫，可近似取課程流體的平均溫度，即t=131(°c)。 殼體壁溫和傳熱管壁溫之差為t= 131-25.3 = 105.7(°c)該溫差較大，故需設(shè)溫度補(bǔ)償裝置。3.3.3冷凝器內(nèi)流體的流動阻力pt = apt+apr)nfnsfsn5 = l,np = 2由r-= 20886,冷凝管相對粗糙度 = 0.0133, x =0.042,流速 u=0916m - s"1 p =992.374kg- kt鷺?biāo)?i042 x1®9% 卻 x091pa.gisa z=20985 (pa)ipr = = 5x 規(guī)"t 心席=1249(p

29、a)臺-班=(209&3 + 1249) x 1 m 2 m 1.5 = 10042pa(2)殼程阻力魚=(&p©+api)f 兒ns = 1,fs = 1流體流經(jīng)管數(shù)的阻力x pusipc = ff&ntc(ns + 1)牙f=0.5fft = 5 x 5446195-28 = 0d456ntc = :lin護(hù)=£1 x 20cas = 15.6nb = ll?u0 = 3,6m s"1z 、76.560 x 3.&2pq = os x 0.1456 x 15,6 x (11+ 1) x=6761(pa)流體流過折流板缺口的阻力2

30、p u.b =015m，d=0.45m卻嚴(yán) (35-夕寧ap尸 11x(3.5 一x 苗託"決匸=15462(pa)總阻力ips = 6761+ 15462 = 22223(pa)經(jīng)比較可知，系統(tǒng)總阻力符合設(shè)計(jì)所給要求。3.3.4冷凝器主要結(jié)構(gòu)尺寸和計(jì)算結(jié)果冷凝器主要結(jié)構(gòu)尺寸見表4冷凝器計(jì)算結(jié)果見表5表4冷凝器主要結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)管程殼程流率(kg/h)75227進(jìn)出/口溫度(°c)30/40131/131壓力(pa)35860定性溫度(°c)35131物性密度(kg/m3)992.374765.404定壓比熱容47425黏度(pa/s)0.00024520.0007

31、399熱導(dǎo)率0.6200.019593普朗特?cái)?shù)4.980.54設(shè) 備 結(jié) 構(gòu) 參 數(shù)形式立式臺數(shù)1殼體內(nèi)徑(mm)450殼程數(shù)1管徑(mm)*19x2管心距25管長(mm)1800管了排列管數(shù)目(根)100折流板數(shù)11傳熱面積(m2)21.5折流板間150管程數(shù)2材質(zhì)碳鋼表5計(jì)算結(jié)果主要計(jì)算結(jié)果管程殼程流速(m-su)0.9163.6表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)45552078污垢熱阻(m2-k)/wl0.00060.0004阻力(mpa)1004222223熱流量(kw)872.22傳熱溫差(°c)95.91傳熱系數(shù)w/(m2-k)l544裕度(%)2&7設(shè)計(jì)自我評述通過這次課程設(shè)計(jì)，我學(xué)到了很多化工設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)知識。首先，從整個(gè)設(shè)計(jì)過程和設(shè)計(jì)結(jié)果來看。由于首次做這樣的 設(shè)計(jì)，所以感到有些難度，不過經(jīng)過我努力研究，此次設(shè)計(jì)的立 式冷凝器基木滿足要去，冷凝器的面積裕度、總阻力的各項(xiàng)指標(biāo) 均滿足設(shè)計(jì)要求。其次，在完成整個(gè)設(shè)計(jì)方案的過程屮，由于缺乏經(jīng)驗(yàn)，對- 些參數(shù)的選取不是很順利，很多參數(shù)都是經(jīng)過反復(fù)驗(yàn)算才得到最 后的結(jié)果，但最終終于設(shè)計(jì)出合理的方案。通過此次課程設(shè)計(jì)，我學(xué)會了使用軟件制圖，同時(shí)通過查閱 大量的文獻(xiàn)及資料，是我的