化工原理課程設(shè)計全套

化工原理課程設(shè)計全套（包括圖

紙）（總16頁）-本頁僅作為預覽文檔封面，使用時請刪除本頁-#化工課程設(shè)計說明書massachusettsinstituteoftechnology這里不能上傳cad的文件，只好將圖紙打包到網(wǎng)盤里面了：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。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。題目固定管板式冷卻器的設(shè)計設(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(T2)自定。冷卻劑為自來軟水，進口溫度為30。C(t)，出口溫度(t)自定。12設(shè)計步驟方案設(shè)計冷卻劑的選用：自來軟水換熱器型式的選擇：固定管板式流體殼程的選擇：自來軟水走管程，己烷走殼程流體流動方向的選擇：雙管程+單殼程工藝設(shè)計己烷的正常沸點(進口溫度)T=91選定己烷的出口溫度T=44oC2選定冷卻劑的出口溫度t=38oC2計算逆流傳熱的平均溫度差At—At ( —38)—( )oAt =1 2= =ocm逆 ]At 668.74—38In—i In At 44—302校正傳熱平均溫度差R=T 2tR=T 2t—t

21Dt—tP= 1T—t11 =3.09338—3038—30 =0.206568.74—30由二(R,P)查表得=,因為<<,滿足要求。由此得:⑹ At二.At=xoC計算定性溫度T和tTOC\o"1-5"\h\z小折 小逆 mmT=1( )1( 4om2 12 2t=1(t 1( ) om2 12 2(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q=1400t/dm1比熱容C:2428.34J.kg.k-1p粘度p=0.00023pa.s密度=624.89kg/m3導熱系數(shù)=0.1047w?m-1k--1查出冷卻劑的物性參數(shù)密度=994.3kg/m3粘度=0.00074pa.s比熱容C:4174J.kg-1k-1p導熱系數(shù)=0.6248w?m-1k-1⑻計算熱負荷TOC\o"1-5"\h\zQ=qc( ) x2428.34x( 4m1P1 X(9)根據(jù)總傳熱系數(shù)K的大致范圍，初選總傳熱系數(shù)K=470W/(m2.k)0(10)初算傳熱面積S0Q 973473.64S= = =104.64m20KAt 470x19.790m折根據(jù)工藝條件，選取公稱壓力PN=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S和選定的公稱壓力PN,根據(jù)管殼式換熱器行業(yè)標準0JB/T4715-92,初定換熱器的工藝尺寸：.從行標中直接查取計算換熱面積：S=m2.公稱直徑DN取600mm(卷制圓筒，圓筒內(nèi)徑為公稱直徑).管長L=4500mm.管壁x壁厚dxbmm：：①19x2mm0

.總管數(shù)：n=416.中心排管數(shù)：Nc=23.管程流通面積A=m2i.管子排列方式：正三角形.管心距：t=25mm.管程數(shù)：N=2P.殼程數(shù)：N=1S.折流板間距：h=300mm.折流板型式：25%圓缺形14.計算冷卻劑的流量qm2_Qc(p2 2973473.64t~4174x()=29.153kg/s15.計算管程流速ui29.153=-mi-= ipA 994.3x0.0368=0.7967/si因為<<3m/s,所以滿足要求。16.計算管程對流傳熱系數(shù)aiNu=Re0.8Prna=0.023一(—)(―P)idM入i自來水被加熱，n取，代入數(shù)值:a=0.023i0.6248(

0.015xx994.3)0.0007427x=4197.87w(/m2.k).計算殼程當量直徑d和流速ue04(— —)4(^3x 'x)d=-2 =—2 =0.01727med —x0.019A=h(D—Ncxd00

x(.6—23x.019)qq 1400x1000u=—o=—mo-= =0.53m/s0A pA 24x3600x624.89x0.048900因為<<s,所以滿足要求。.計算殼程對流傳熱系數(shù)a0Nu=Re0.55Pri/3（上）。物料被冷卻，（巴）取，將數(shù)值代入上式:N N九/dup、/N、/N、a=0.36一(-^-0)(__)(_)0dN九New八”0.1047/ xx .9 x 00八cu=0.36 ( )x( )x0.950.01727=w/(m2?k).根據(jù)冷熱流體的性質(zhì)及溫度，在(GB151-99P140-141)選取污垢熱阻R和Rd0diR=0.000176m2.k/mdiR=0.000176mi.klrnd0.計算總傳熱K1ddbd1—=—?—0-+R—?-?+—?—0-+R+—；其中Kaddid九dd。a0i i m 0九的確定：T=1/2x(T+t)，然后查表，利用內(nèi)差法得到九=w.m-1.k-1Sm mmd-d0.019-0.015-0-lnln0.0190.015=0.0169d-d0.019-0.015-0-lnln0.0190.015=0.0169m14197.870.019x 0.015+0.000176x0.0190.0020.019 + x 0.01551.540.0169+0.0001761947.726解出k'=(m2，k).由k′計算傳熱面積S,Q973473.64S'== =88.4946mKAt 555.74x19.79m折

22.因為S-22.因為S-S-=109.3-88.4946=0.19035=19.04%,15%〈%109.3〈25%,所選換熱器能完成任務(wù)。23.核算壓力降0.015x0.7967x994.30.000742 =16010.050.000742取絕對粗糙度e=0.00015m爵二0.01查圖得入管程壓力降Zap=管程壓力降Zap=ipu2 pu2))5-+3x iF*NN對于819mmx2mm的換熱器，結(jié)構(gòu)校正系數(shù)F=,tN=2,p代入數(shù)值：Zap(Zap(4x.)+3x9943X0.79672x1.5x2x1折流板數(shù)N=bL-0.14.5-0.1 = 1=140.3折流板數(shù)N=bL-0.14.5-0.1 = 1=140.3殼程壓力降Zap=(a'AP')FN2ss0c其中F=0.5,f=5Re-0.228,N=23。代入數(shù)值得:0cAP'=0.5x5x24881.991x(2+)x3x.xAp'=N(2B、pu2)——0-=Pa=KPa因為10KPa〈KPa〈30KPa,故符合要求。管外Re==deueLN0.00023ON727X吧X管外Re==deueLN0.00023-c/ 2 . 義=20義( )義 =3075.01P”對于液體F=sZap=(a'a)fn0 ss=(+3075.01)xx因為10KPa〈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：8mm(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h1(mm)直邊高度h2(mm)碳鋼厚度5(mm)內(nèi)表面積Am2容積Vm2質(zhì)量mkg6001502580.43740.035327.47(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)

DNDD1D35d螺柱規(guī)格數(shù)量質(zhì)量6007306906454023M2024(5)膨脹節(jié)因為T=72.715Cmt=37CmT-1=72.715C-37C=35.715C<50C,所以不需設(shè)置膨脹節(jié)mm(6)管板口445°

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DD1D3D4bcd螺栓孔數(shù)質(zhì)量kg6007306905986453610232877⑺分程隔板公稱直徑DN/mm隔板最小厚度8/mm碳素鋼6008(8)分程隔板兩側(cè)相鄰管中心距t=25mm,d=19mm,dx1.25=23.75mm<25mm0 0換熱管中心距宜不小于倍的換熱管外徑，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S/mmn38(9)布管限定圓

換熱器型式D/mmib/mm3布管限定圓直徑D/mmL固定管板式6008584(10)拉桿的直徑、數(shù)量和尺寸拉桿公稱直徑d/mmn數(shù)量基本尺寸拉桿直徑d/mmL/mmaL/mmbb/mm1241915(11)拉桿孔

d=12mm,1=1.5d=1.5x12=18皿nn 2 n（12）換熱管與管板的連接換熱管規(guī)格外徑義壁厚/mm換熱管最小伸出長度最小坡口深度l/mm3l/mmi19x22（13）折流板的厚度和外徑公稱直徑DN/mm換熱管無支跨距l(xiāng)<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60040-0.8

（14）接管己烷液體進出口接管的直徑計算7 VV~ : 4x1400x1000d=s=< =128.4mmi\uu33600x24x624.89x3.14x2采用弧59x4.5mm熱軋無縫鋼管，實際已烷進出口管內(nèi)流速為4x1400x1000 1w,u= =1.82m/si24x3600x624.89x3.14x0.152冷卻水進出口接管d，取u=2m/s,則2 2=193.1mmd= 29=193.1mm2 994.3x3.14x2采用弧33x4mm熱軋無縫鋼管，實際已烷進出口管內(nèi)流速為:-1.77m/-1.77m/s23.14x994.3x0.19312（15）管法蘭管子直徑A/mm1法蘭內(nèi)徑B/mm1螺栓孔中心圓直徑公稱直徑DN/mm螺栓孔直徑L/mm螺栓孔法蘭外徑D/mm法蘭厚度C/mm