化工原理課程設計全套

化工原理課程設計全套（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-#化工課程設計說明書massachusettsinstituteoftechnology這里不能上傳cad的文件，只好將圖紙打包到網盤里面了：目的培養(yǎng)學生綜合運用本門課程及有關先修課程的基礎理論和基本知識去完成某項單元操作設備設計任務的實踐能力。目標設計的設備必須在技術上是可行的，經濟上是合理的，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計設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設計步驟方案設計冷卻劑的選用：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物料名稱己烷質量流量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=0.1047w?m-1k--1查出冷卻劑的物性參數密度=994.3kg/m3粘度=0.00074pa.s比熱容C:4174J.kg-1k-1p導熱系數=0.6248w?m-1k-1⑻計算熱負荷TOC\o"1-5"\h\zQ=qc( ) x2428.34x( 4m1P1 X(9)根據總傳熱系數K的大致范圍，初選總傳熱系數K=470W/(m2.k)0(10)初算傳熱面積S0Q 973473.64S= = =104.64m20KAt 470x19.790m折根據工藝條件，選取公稱壓力PN=根據流體物性，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，圓筒內徑為公稱直徑).管長L=4500mm.管壁x壁厚dxbmm：：①19x2mm0

.總管數：n=416.中心排管數：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：N=2P.殼程數：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aiNu=Re0.8Prna=0.023一(—)(―P)idM入i自來水被加熱，n取，代入數值: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a0Nu=Re0.55Pri/3（上）。物料被冷卻，（巴）取，將數值代入上式: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).根據冷熱流體的性質及溫度，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。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，結構校正系數F=,tN=2,p代入數值：Zap(Zap(4x.)+3x9943X0.79672x1.5x2x1折流板數N=bL-0.14.5-0.1 = 1=140.3折流板數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.結構設計(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)內表面積Am2容積Vm2質量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)格數量質量6007306906454023M2024(5)膨脹節(jié)因為T=72.715Cmt=37CmT-1=72.715C-37C=35.715C<50C,所以不需設置膨脹節(jié)mm(6)管板口445°

查(《化工單元設備設計》P25-27)得固定管板式換熱器的管板的主要尺寸:公稱直徑DD1D3D4bcd螺栓孔數質量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、數量和尺寸拉桿公稱直徑d/mmn數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流速為:-1.77m/-1.77m/s23.14x994.3x0.19312（15）管法蘭管子直徑A/mm1法蘭內徑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