化工原理課程設(shè)計(jì)-苯-甲苯冷凝器工藝設(shè)計(jì)

1、課程設(shè)計(jì)（論文）題目名 稱(chēng)苯-甲苯冷凝器工藝設(shè)計(jì)課程名稱(chēng)化工原理學(xué)生姓名學(xué)號(hào)1040902015系、專(zhuān) 業(yè) 生化系2010級(jí)化學(xué)工程與工藝扌旨導(dǎo)教師胡建明2013 年 1 月 4 日目錄一、課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū) 3二、概述 5三、設(shè)計(jì)依據(jù) 8四、工藝設(shè)計(jì)計(jì)算8五、物料衡算 82.1 精餾塔物料衡算 82.2 冷凝器物料衡算 9六、熱量衡算 113.1 冷凝器熱量衡算 11 七、設(shè)備設(shè)計(jì)與選型 14 八、設(shè)備設(shè)計(jì) 14 TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark67 o Current Document 1、流體流徑選擇142、冷凝器熱負(fù)荷14 HYPERLINK l boo

2、kmark71 o Current Document 3、流體兩端溫度的確定 144、總傳熱系數(shù)145、換熱面積14 HYPERLINK l bookmark105 o Current Document 6、初選管程及單管長(zhǎng)度14 HYPERLINK l bookmark127 o Current Document 7、筒體直徑計(jì)算15 HYPERLINK l bookmark131 o Current Document 8、 數(shù)據(jù)核算15九、設(shè)備選型 19 十、總結(jié)25十一、參考文獻(xiàn) 26 十二、致謝27十三、附工程圖紙2810 級(jí)化學(xué)工程專(zhuān)業(yè)化工原理課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)設(shè)計(jì)課題：苯-甲苯精餾裝置

3、進(jìn)料冷凝器設(shè)計(jì)一、設(shè)計(jì)條件1、年產(chǎn)苯：70000 噸、 CH -CH0.5%6 53CH -CH 30%6 532、產(chǎn)品苯組成：、 CH -CH0.5%6 53CH -CH 30%6 53663、原料液為常溫液體；原料組成： CH 70%664、分離要求：塔釜苯含量0.5%二、設(shè)計(jì)內(nèi)容1、物料衡算（精餾塔、冷凝器）2、熱量衡算（冷凝器）3、冷凝器熱負(fù)荷計(jì)算4、冷凝器換熱面積計(jì)算5、冷凝器結(jié)構(gòu)、材質(zhì)選擇6、冷凝器結(jié)構(gòu)尺寸、工藝尺寸的設(shè)計(jì)計(jì)算等7、冷凝器總傳熱系數(shù)的校核8、冷凝器裝配圖的繪制三、設(shè)計(jì)要求1、設(shè)計(jì)方案簡(jiǎn)介對(duì)給定或選定的工藝流程、主要設(shè)備的型式進(jìn)行簡(jiǎn)要的論述。2、工藝設(shè)計(jì)選定工藝參數(shù)，

4、對(duì)單個(gè)設(shè)備作出衡算示意圖，進(jìn)行物料衡算、熱量衡算，以表格 形式表達(dá)衡算結(jié)果，其中的數(shù)據(jù)（非給定數(shù)據(jù)）及計(jì)算公式（經(jīng)驗(yàn)公式）必須交待 來(lái)源（即何種參考書(shū)目，并在參考文獻(xiàn)中列出）。3、設(shè)備計(jì)算選擇設(shè)備的結(jié)構(gòu)形式，并說(shuō)明理由。進(jìn)行設(shè)備的結(jié)構(gòu)尺寸和工藝尺寸的設(shè)計(jì)計(jì)算。4、輔助設(shè)備選型典型輔助設(shè)備的主要工藝尺寸的計(jì)算，設(shè)備規(guī)格型號(hào)的選定。5、設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)的編寫(xiě)要求嚴(yán)格按照邵陽(yáng)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)格式進(jìn)行編寫(xiě)。設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)應(yīng)按順序包 括以下內(nèi)容：(1)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)封面；(2)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)； (3)目錄； (4)概述(設(shè)計(jì)方案簡(jiǎn)介)； (5)工藝計(jì)算(物料衡算、熱量衡算)； (6)設(shè)備設(shè)計(jì)(主要設(shè)備設(shè)計(jì)、輔助設(shè)備設(shè)

5、 計(jì)或選型)； (7)設(shè)計(jì)總結(jié)、評(píng)述； (8) 參考資料； (9)致謝；(10)附工程圖紙6 、繪制主要設(shè)備的裝配圖用A圖紙繪制預(yù)熱器裝配圖(圖面應(yīng)包括設(shè)備主視圖、俯(左)視圖局部視圖等，并配備明細(xì)表、管口表、技術(shù)性能表、技術(shù)要求等)，要求采用CAD制圖。指導(dǎo)老師： 胡建明二 O 一二年十二月十五日概述課程設(shè)計(jì)是綜合應(yīng)用本門(mén)課程和有關(guān)先修課程所學(xué)知識(shí)，完成以單元操作為主的 一次設(shè)計(jì)實(shí)踐，是培養(yǎng)我們實(shí)際動(dòng)手能力的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，是從學(xué)生走向工程師必然 程序。通過(guò)課程設(shè)計(jì)能使我們掌握工程設(shè)計(jì)的基本程序和方法，并在查閱技術(shù)資料， 選用公式和數(shù)據(jù)，用簡(jiǎn)潔的文字、圖表表達(dá)設(shè)計(jì)結(jié)果及制圖等能力方面得到一次基

6、本 訓(xùn)練。在設(shè)計(jì)過(guò)程中我們更應(yīng)該注重樹(shù)立正確的設(shè)計(jì)思想和實(shí)事求是、嚴(yán)肅認(rèn)真的工 作作風(fēng)。為我們將來(lái)更快的融入社會(huì)，更好的適應(yīng)新的工作提供有力的保障。本次課程設(shè)計(jì)僅對(duì)苯甲苯混合液體的精餾裝置進(jìn)行設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)苯年產(chǎn)量為 70000 噸。根據(jù)生產(chǎn)要求設(shè)計(jì)苯甲苯精餾裝置，蒸餾是化工生產(chǎn)中分離均相液體混 合物的典型單元操作，其歷史悠久，應(yīng)用廣泛。蒸餾的基本原理是將液體混合物部分 汽化、全部冷凝，利用其中各個(gè)組分揮發(fā)度不同而將其分離。其本質(zhì)是液、氣相間的 質(zhì)量傳遞和熱量傳遞。為使分離徹底，以獲得較純的產(chǎn)品，工業(yè)生產(chǎn)中常采用多次部 分汽化、多次全部冷凝的方法精餾。精餾過(guò)程通常是在塔設(shè)備內(nèi)完成的。預(yù)熱器、冷凝器

7、、再沸器是精餾過(guò)程必不可少的設(shè)備。他們承擔(dān)著將物料預(yù)熱、 氣化、冷凝等重要任務(wù)。而固定管板式換熱器更是因其具有工藝簡(jiǎn)單、造價(jià)低廉、工 藝設(shè)計(jì)成熟、熱效率較高等優(yōu)點(diǎn)而得到廣泛的應(yīng)用，尤其在很多大工業(yè)生產(chǎn)中。預(yù)熱器是一種廣泛使用的工藝設(shè)備，是化工行業(yè)中主要的工藝設(shè)備之一。根據(jù)換 熱條件，采用水蒸氣作為加熱介質(zhì)，選用列管式換熱器。用飽和水蒸汽對(duì)冷流體加熱 屬于一側(cè)為恒溫流體的傳熱。由于傳熱溫差為51.4C，溫差較大所以需在殼體上設(shè) 置膨脹節(jié)。由于物料需要拆卸清洗，故要采用浮頭式換熱器。浮頭式換熱器適用于殼 體與管束間壁溫差較大或殼程介質(zhì)易結(jié)垢的場(chǎng)合。由于介質(zhì)為苯和水蒸氣，所以苯走 管程，水蒸氣走殼程

8、。冷凝器同樣是一種廣泛使用的精餾工藝設(shè)備 ,在煉油,化工行業(yè)中是主要的工藝 設(shè)備之一。根據(jù)換熱條件,采用水作為冷卻介質(zhì),選用列管式換熱器. 用自來(lái)水對(duì)熱流 體冷卻屬于一側(cè)為恒溫流體的傳熱。由于傳熱溫差小于50C，不設(shè)置膨脹節(jié)。由于 介質(zhì)為苯蒸氣和水，所以水走殼程，苯走管程。工業(yè)再沸器主要有容積式與虹吸式兩種，本次設(shè)計(jì)選用容積式再沸器，用水蒸氣 作為加熱介質(zhì)，物料走管程，蒸氣走殼程。原料液為含苯70% （質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同）、甲苯30%的混合溶液，溫度為20C。分離要求為塔釜苯含量不大于0.5%，塔頂產(chǎn)品含苯99.5%、甲苯0.5%。年產(chǎn)量70000（噸）。苯：分子式CH，分子量78.11,相對(duì)密度

9、0.8794g/cm3（20C）。熔點(diǎn)5.51C，沸66點(diǎn)80.1C，燃點(diǎn)為562.22C，在常溫常壓下是無(wú)色透明的液體，并具強(qiáng)烈的特殊芳 香氣味，有毒。苯遇熱、明火易燃燒、爆炸，苯蒸氣與空氣混合物的爆炸限是1.4 8.0%。常態(tài)下，苯的蒸氣密度為2.77，蒸氣壓13.33kPa（26.1 C）。苯是常用的有機(jī) 溶劑，不溶于水，能與乙醇、氯仿、乙醚、二硫化碳、四氯化碳、冰醋酸、丙酮、油 等混溶，因此常用作合成化學(xué)制品和制藥的中間體及溶劑。苯能與氧化劑發(fā)生劇烈反 應(yīng)，如五氟化溴、氯氣、三氧化鉻、高氯酸、硝酰、氧氣、臭氧、過(guò)氯酸鹽、 （三氯 化鋁+過(guò)氯酸氟）、 （硫酸+高錳酸鹽）、過(guò)氧化鉀、 （高

10、氯酸鋁+乙酸）、過(guò)氧化鈉等。 . 苯是染料、塑料、合成橡膠、合成樹(shù)脂、合成纖維、合成藥物和農(nóng)藥等的重要 原料，也是涂料、橡膠、膠水等的溶劑，也可以作為燃料。甲苯：分子式CH （CH ），分子量92.14,相對(duì)密度0.866g/cm3（20C）。熔點(diǎn)-95C,36 5沸點(diǎn)110.8C。在常溫下呈液體狀，無(wú)色、易燃。不溶于水，溶于乙醇、乙醚和丙酮。 甲苯容易發(fā)生氯化，生成苯氯甲烷或苯三氯甲烷，它們都是工業(yè)上很好的溶劑；它 還容易硝化，生成對(duì)硝基甲苯或鄰硝基甲苯，它們都是染料的原料；它還容易磺化， 生成鄰甲苯磺酸或?qū)妆交撬?，它們是做染料或制糖精的原料。甲苯的蒸汽與空氣混 合形成爆炸性物質(zhì)，因此它可

11、以制造梯思梯炸藥。分離苯與甲苯的生產(chǎn)工藝：精餾法，膜分離法，萃取法。本次設(shè)計(jì)采用浮閥精餾塔。其優(yōu)點(diǎn)為：1生產(chǎn)能力大，由于塔板上浮閥安排比較緊湊，其開(kāi)孔面積大于泡罩塔板，生產(chǎn) 能力比泡罩塔板大 20%40%，與篩板塔接近。2操作彈性大，由于閥片可以自由升降以適應(yīng)氣量的變化，因此維持正常操作而 允許的負(fù)荷波動(dòng)范圍比篩板塔，泡罩塔都大。3塔板效率高，由于上升氣體從水平方向吹入液層，故氣液接觸時(shí)間較長(zhǎng)，而霧 沫夾帶量小，塔板效率高。塔的造價(jià)較低，浮閥塔的造價(jià)是同等生產(chǎn)能力的泡罩塔的50%80%,但是比篩 板塔高20%30%。塔的造價(jià)較低，浮閥塔的造價(jià)是同等生產(chǎn)能力的泡罩塔的 50%80%，但是比 篩板

12、塔高 20%30%。設(shè)計(jì)依據(jù)1.1 苯甲苯精餾裝置進(jìn)料冷凝器設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)1.2產(chǎn)品苯組成：CH99.5% （質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同）661. 3原料液為常溫液體；原料組成： CH 70%661.4分離要求：塔釜苯含量設(shè)計(jì)依據(jù)1.1 苯甲苯精餾裝置進(jìn)料冷凝器設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)1.2產(chǎn)品苯組成：CH99.5% （質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同）661. 3原料液為常溫液體；原料組成： CH 70%661.4分離要求：塔釜苯含量0.5%、CH -CH 0.5%65CH653-CH 30%32.1 精餾塔物料衡算工藝設(shè)計(jì)計(jì)算第一部分 物料衡算2.1.1 根據(jù)工業(yè)生產(chǎn)特點(diǎn)，取平均苯產(chǎn)量為：G =嗔屮=8750kg/h （本次設(shè)計(jì)以小時(shí)產(chǎn)

13、量為計(jì)算基準(zhǔn)） D80002.1.2 精餾塔物料衡算示意圖：塔頂采出D xD塔底采出W xw進(jìn)料F Xf_ F組分塔釜進(jìn)料出料CH6 60.5%70%99.5%CH CH65399.5%30%0.5%2.1.3 已知各組分質(zhì)量分?jǐn)?shù):由于CH分子量為78, CH CH分子量為，則:_6 53x =99.5 78=0.9958D 99.5 78 + 0.5 927078 n 7仔 x =0.7335F 70 78 + 30 92x =0.00589W 0.5 78 + 99.5 9266塔頂出料組成塔進(jìn)料組成塔底出料組成故各組分的摩爾分?jǐn)?shù)為：組分塔頂進(jìn)料塔釜CH6 60.99580.73350.0

14、0589CH CH6530.00420.26650.99411產(chǎn)品的平均相對(duì)分子質(zhì)量M =0.9958X78+ (1 0.9958)X92 = 78.06W故 D= d = 112.09 kmol/hM 78.06D2.1.4用摩爾分率計(jì)算進(jìn)料量及塔頂采出量：y F = D + WFx = Dx + WxFDW代入數(shù)據(jù)易解得：F = 152.5kmol/h W = 40.41kmol/h2.1.5 精餾塔物料衡算表2.2 冷凝器物料衡算2.2.1 物料橫算示意圖D,xDL,x2.2 冷凝器物料衡算2.2.1 物料橫算示意圖D,xDL,xD表 2-1 精餾塔物的料衡算表進(jìn)料F出料塔頂采出D塔底采

15、出W組分kmol/hkg/hwt%kmol/hkg/hwt%kmol/hkg/hwt%苯118.868724.7970111.628706.2599.50.2418.570.5甲苯33.643739.19300.4743.750.540.173695.4199.5總量152.512463.98100112.09875010040.413713.98100工=12463.98 kg/h2.2.2 最小回流比的確定由化工原理下冊(cè)中例1-1附表3的苯-甲苯氣液平衡數(shù)據(jù)t/C80.1859095100105110a2.542.512.462.412.37X1.0000.7800.5810.4120.2

16、580.1300y1.0000.8970.7730.6330.4610.2690由 CAD 作圖（下圖所示 ）：可讀出 Y 軸截距為：0.5186x 0.9958故d = 0.5186R +1 R +1min min則 R =0.92min取 R = 1.5 Rmin，故 R=1.382.2.3 物料橫算V = (R+1)D = 112.09X (1.38+1)= 266.77 kmol/hL = RD = 1.38X112.09= 154.68kmol/h2.2.4 冷凝器物料衡算表表 2-3 冷凝器物料衡算表進(jìn)料V出料DL組分kmol/hkg/hwt%kmol/hkg/hwt%kmol/h

17、kg/hwt%苯265.6520720.2099.5111.628706.2599.5154.0312013.9599.5甲苯1.12104.120.50.4743.750.50.6560.370.5總量266.7720824.32100111.098750100154.6812074.32100工=20824.32kg/h第二部分 熱量衡算在 Excel 上試差得各位置溫度為：位置進(jìn)料塔頂塔釜溫度110.235C80.3 C86.52C3.1.1用CAD作出苯一甲苯泡點(diǎn)、露點(diǎn)圖XCYXCY從圖中讀出露點(diǎn)溫度為80.3C。3.1.2 進(jìn)料狀況及冷卻介質(zhì)：物料進(jìn)料為氣體，在露點(diǎn)溫度下冷凝為液體，

18、溫度為80.3C，冷卻介質(zhì)為冷水進(jìn)口溫度20C，選定出口溫度45Co3.1.3冷凝器物料衡算表進(jìn)料V出料DL組分kmol/hkg/hwt%kmol/hkg/hwt%kmol/hkg/hwt%苯265.6520720.2099.5111.628706.2599.5154.0312013.9599.5甲苯1.12104.120.50.4743.750.50.6560.370.5總量266.7720824.32100112.098750100154.6812074.32100工=20824.32 kg/h3.1.4 各組分熱力學(xué)參數(shù)見(jiàn)下表：查化學(xué)化工物性數(shù)據(jù)手冊(cè)得：汽化潛熱（kj/kg）組分80 C

19、100C120 C苯394.1379.3363.2甲苯379.4367.1354.2由內(nèi)差法得：r 苯=393.88 kJ/kg ,r 甲苯=379.22 kJ/kg3.1.5 計(jì)算放熱量Q 放=20720.20X393.88+104.12X379.22=8200765.76kJ/h3.1.6 冷卻介質(zhì)量冷凝水的平均溫度：Tm= 20 + 45 =32.5C2查化工原理附錄七(水的物理性質(zhì))：32.5C時(shí)，Cp=4.17kJ/(kg*C) 取 Q 吸=5%Q，則 Q 吸=95%Q 放=0.95 X 8200765.76=7790727.47 kJ/h 由Q吸二C水mA t得：pQ 779072

20、7.47冷卻介質(zhì)量 m 二二=74731.20 kg/hC At 4.17 x (45-20)p水冷凝器熱負(fù)荷為：q=- = 8200765.76 =2277.99kJ/s36003600設(shè)備設(shè)計(jì)與選型第一部分 設(shè)備設(shè)計(jì)1、流體流徑的選擇根據(jù)流體流徑的選擇規(guī)則以得出結(jié)論：冷凝水走管間，物料走管內(nèi)。2、冷凝器的熱負(fù)荷q2、q = - = 8200765.76 二 2277.99 kJ/s360036003、3、Q 管程流體放出的熱量流體兩端溫度的確定物料進(jìn)口、出口溫度為泡點(diǎn)溫度80.3C冷卻介質(zhì)進(jìn)口溫度20C,出口溫度45C4、5、6、傳熱溫度差(按逆流方式計(jì)算)：(T -t )-(T -t )

21、(80.34、5、6、傳熱溫度差(按逆流方式計(jì)算)：(T -t )-(T -t )(80.3-45)-(80.3-20) t =1221lnT -121總傳熱系數(shù)ln80!580.3 - 20=46.69 C按照資料初選傳熱系數(shù) K=510W/m2C換熱面積S q 2277.99 x 103S = 95.67m2KAt510 x 46.69初選管程數(shù)及單管長(zhǎng)度6.1 確定管程流速：根據(jù)資料管程流體速度取 u=15m/s6.2 流通截面積 A苯、甲苯的密度分別為p =2.687kg/m3、p苯由冷凝器的料衡算表知 m =104.12kg/h、 mS 甲苯S 苯甲苯=3.169 kg/m3=207

22、20.20kg/hmm則V二s甲苯+s苯S p p甲苯苯104.12 * 20720.20 二 7744.13 ms/h3.1692.687=0.143m2a 二 Vs = 274413=0.143m2u 3600 x 156.3 單程換熱管數(shù) n 及管長(zhǎng) L選定換熱管規(guī)格為屮25 X 2mm則換熱管數(shù) n = 4A =4 X 0.143=413.07 根n d23.14 x 0.0212i取整得n=414根單根管長(zhǎng) L = S =95.67=2.94mnn d414 x 3.14 x 25 x 10-3O取單管長(zhǎng)度 L=3m7、筒體直徑計(jì)算管中心距： t =1.25d =1.25 X 25=

23、31.25mm；取 t =32mmo最外列管中心距筒壁b，=2d =2X25=50mmo中心線上布管數(shù)：本設(shè)計(jì)采用正三角形排列，則n = 1.K Nn = 1. 414 =22.3 ；取整 n =23cc筒體直徑： DN= t (n-1)+2b， =0.032X(23-1)+2X0.05=0.804mc圓整至規(guī)格尺寸 D=900mm8、數(shù)據(jù)核算8.1按照算出數(shù)據(jù)在CAD中作圖：得實(shí)際管數(shù)n=493根8.2 實(shí)際換熱面積及流通面積S二nn d Lo=493X3.14X0.025X3 =116.1m2A = nn d 2/4=493X3.14X0.0212/4=0.1752i管程實(shí)際流速 u 二

24、Vs 二 7744.13=12.58m/si A 0.171 x 360095.6750% 二 2小SS 116.195.6795.6750% 二 2小則丁二8.3 當(dāng)量直徑為： TOC o 1-5 h z 3 兀33.14 HYPERLINK l bookmark149 o Current Document 412 一 d 2) 4 x322 一x252) HYPERLINK l bookmark151 o Current Document 24 024d = 20.19 mme兀 d3.14 x 250 HYPERLINK l bookmark155 o Current Document

25、殼程流通面積：S 二 hD(l do)二 0.15 x 0.9 x (l0025)二 0.0295 m2Ot0.032由附表六i查得：32.5C下的冷卻水的密度p =994.83kg/m3 水殼程流速：u = =74731.20= 0.71 m/so S0.0295 x 994.83 x 3600O因 0.2 m/sV0.71 m/sV1.5 m/s，故符合要求。8.4流體流動(dòng)阻力（壓強(qiáng)降）的計(jì)算8.4.1 管程流體阻力：摩擦阻力計(jì)算2 AP = (AP +AP )FN Ni12 i S P式中：AP每程直管的壓降，AP =入丄11 d 2APAP2局部阻力（包括回彎；進(jìn)、出口等），叮于些N殼

26、程數(shù)SN為一殼程的管程數(shù)PF 結(jié)垢校正因數(shù)，無(wú)因次。 屮25X2.5mm的管子取F=1.4,ii屮19X2 mm的管子取F=1.5i查附表四1得管程流體物理特性：苯、甲苯密度分別為 p =2.687kg/m3、 p=3.169kg/m3苯 甲苯粘度分別為 U =0.3067mPa s、u =0.3098mPa s苯 甲苯故 p =0.9958 X 2.687+0.0042 X 3.169=2.69kg/m3平u =0.9958+0.0042=0.9958X0.3067+0.0042X0.3098=0.3067 mPa s苯 甲苯d up 0.021 x 12.58 x 2.69R i_i 23

27、17.1ei u0.3067 x 10-3根據(jù)資料表1-21 選管壁粗糙度 =0.15則 0.15 0.00714d 21i由圖1-25查得：摩擦系數(shù)入=0.035l p u232.69 x12.582AP 入 _ 0.035 x x 1064.27Pad20.021AP 業(yè)3 x 2.69 x 12582 638.57 Pa2所以工 AP (1064.27 + 638.57)x 1.4x 1x 1 2383.98Pa i8.4.2 殼程阻力損失AP入 D(N +1) p U2AP 人O S de式中：入式中：入1.72R -0.19 ；Sedupe_Ou按殼程流通截面S hD 1-斗計(jì)算所得

28、的殼程流速N BN B查附錄九1得折流擋板數(shù)目，de0.7645x10-332.5C 下的水蒸氣的密度p =994.83kg/m3 黏度u =0.7645 mPa s 則：R 嗎-.2019 x 71 x 以0.7645x10-3eu入1.72R -0.19 1.72 x 18654-0.19 0.2655 SeAP02765 0.9 x (19 +1) 994.83 x 0.712P 59 35kPAP 0.2765 xx 59352.1 Pa=59.35kPao0.020191 d d bd14 + R o +亠1 d d bd14 + R o +亠 + R + a d si d 入 d

29、so ai iimOKO8.5.1管程傳熱系數(shù).i查定性溫度 tm=(Ts+Tw)/2=(80.3+32.5)/2=56.4C下苯、甲苯的物理特性參數(shù):由化學(xué)化工物性數(shù)據(jù)手冊(cè)查得：苯、甲苯的密度分別是p =840.3 kg/m3 苯p =832.7kg/m3甲苯由化學(xué)化工物性數(shù)據(jù)手冊(cè)查得：液態(tài)苯、甲苯的粘度分別是U 苯=0.4mPa s、u =0.3885mPa s苯甲由化學(xué)化工物性數(shù)據(jù)手冊(cè)查得：液態(tài)苯、甲苯的導(dǎo)熱系數(shù)分別是入 =133.01mW/mC入 =129.61mW/mC 甲苯由化學(xué)化工物性數(shù)據(jù)手冊(cè)查得：苯、甲苯的汽化潛熱分別是AH 苯=409.91KJ/kgH =393KJ/kg 甲

30、苯則：則:p =0.9958X840.3+0.0042X832.7=840.27 kg/m3Lp =PM/RT=101.33X 78.068.314X (56.4+273.15)=2.887kg/m3 Vu =0.9958 X 0.4+0.0042 X 0.3885=0.4mPa sL入=0.9958 X 133.01+0.0042 X 129.61=133mW/mCLH =0.9958X 409.91+0.0042X 393=409. 84 kJ/kgvt=Ts-Tw=80.3-32.5=47.8C管內(nèi)冷凝傳熱膜系數(shù)求算:水平管：a 二 0.555 x (gPl巴 _H)(W / m2 -

31、K)i卩tdLi= 0.555 x9.8 x 840.27 x (840.27 - 2.887) x (133 x 10-3)3 x 409.84 x 103 /4= 0.555 xi0.4 x 10-3 x 47.8 x 21 x 10-3丿=1119.578.5.2 殼程傳熱系數(shù) a O32.5 C下冷卻水的物理特性參數(shù)查附表七1知：導(dǎo)熱系數(shù)入=62.17 X 10-2W/mC密度 p =994.83kg/m3、黏度 u =0.7645 mPa s普朗特?cái)?shù) Pr=5.15=0.36de丿=0.36de丿R 0.55Pr1/3e U )0.14= 4275.01查附表二十二1知：管外污垢熱阻

32、R =1.7197X 10-4m2K/Wso查資料 P 附錄5512管內(nèi)污垢熱阻 R=0.8598X10-4m2K/Wsi不銹鋼導(dǎo)熱系數(shù)入=16.93 W/m2CdO-a diidO-a dii1+ aO0.0251119.57 x 0.021+ 0.8598 x 10-4 x 00250.0210.002x0.025+16.93 1+ aO0.0251119.57 x 0.021+ 0.8598 x 10-4 x 00250.0210.002x0.025+16.93 x 0.023+1.7197 x 10-4 +14275.01=17.0X10-4則：17.0 x10-4則：17.0 x10

33、-4二 588 W/m2C588510二 1.153故換熱設(shè)計(jì)符合要求。第二部分 設(shè)備選型(1)封頭選取橢圓形封頭，標(biāo)準(zhǔn)號(hào)為： JB/T 437395，其厚度和圓筒相等，即 8mmpDNrhih2公稱(chēng)直徑DN/mm曲面咼度h /mm1直邊高度h /mm2厚度6 /mm900225258(2)筒體筒體長(zhǎng)L=3000mm，公稱(chēng)直徑DN=900mm，厚度6 =8mmt =(20+40)/2=32.5C, T =80.3C mmT t =80.3 32.5=47.8CV50C，故不需設(shè)置膨脹節(jié) mm壓力容器法蘭(甲型)及墊片I)DiDmDN - 一 丁尸1型密封面公稱(chēng)直徑DN甲型平焊法蘭/mm螺柱非金

34、屬軟墊片DD1D36d規(guī)格數(shù)量D5d590010309909454023M2032944904(4)管板固定管板式換熱器的管板的主要尺寸：公稱(chēng)直徑DD1D3D4bcd螺栓孔數(shù)質(zhì)量kg90010309909459424082332(5)布管限定圓換熱器形式D /mmib /mm3布管限定圓直徑D /mmL固定管板式900(6)拉桿的直徑、數(shù)量和尺寸：拉桿公稱(chēng)直徑d /mmn數(shù)量基本尺寸拉桿直徑d/mmL /mmL /mmbb/mm12419ta15252.0(7)拉桿孔(8)換熱管與管板的連接換熱管規(guī)格：外徑X壁厚/mm換熱官取小伸出長(zhǎng)度l /mm1最小坡口深度l /mm219X222(9)接管d =12mmnl =1.5d =1.5 d =12mmnl =1.5d =1.5 X 12=18mm2ndn-H 涵A、冷凝水進(jìn)出口接管的直徑計(jì)算4 x 74731.2取 4 x 74731.2d =尖=0.115 mi n u 3600 x 3.14 x 994.83 x 2采用屮140X7.5mm熱軋無(wú)縫鋼管，實(shí)際物料進(jìn)出口管內(nèi)流