《化工原理課程設計》指南

《化工原理課程設計》指南《化工原理課程設計》指南(doc8頁)

《化工原理課程設計》指導書

一、課程設計的目的與性質

化工原理課程設計是化工原理課程的一個實踐性、總結性和綜合性的教學環(huán)節(jié)，是同學進一步學習、把握化工原理課程的重要組成部分，也是培育同學綜和運用課堂所學學問分析、解決實際問題所必不行少的教學過程。

現(xiàn)代工業(yè)要求相關工程技術人員不僅應是一名工藝師，還應當具備按工藝要求進行生產設備和生產線的選型配套及工程設計力量?；ぴ碚n程設計對同學進行初步的工程設計力量的培育和訓練，為后續(xù)專業(yè)課程

題目Ⅱ：在生產過程中需將5000kg/h的某種油（在90℃時，密度為825kg/m3；定壓比容為2.22kJ/kg·℃；導熱系數(shù)為0.140W/m·℃；粘度為0.000715Pa·s；污垢熱阻為0.000172m2·℃/W）從140℃冷卻至40℃，壓力為0.3MPa，冷卻介質采納循環(huán)水，循環(huán)冷卻水的壓力為0.4MPa，循環(huán)水的入口溫度為35℃，出口溫度為45℃。設計一列管式換熱器滿意上述生產需要。

題目Ⅲ：在生產過程中需將7000kg/h的某種油（在90℃時，密度為825kg/m3；定壓比容為2.22kJ/kg·℃；導熱系數(shù)為0.140W/m·℃；粘度為0.000715Pa·s；污垢熱阻為0.000172m2·℃/W）從140℃冷卻至40℃，壓力為0.3MPa，冷卻介質采納循環(huán)水，循環(huán)冷卻水的壓力為0.4MPa，循環(huán)水的入口溫度為35℃，出口溫度為45℃。設計一列管式換熱器滿意上述生產需要。

四、課程設計的任務（內容）要求與進度

1．搜集資料、閱讀教材，擬定設計方案(0.3周)

2．換熱器工藝設計及計算（物料衡算、能量衡算、工藝參數(shù)選定及其計算）(0.7周)

1)試算與初選換熱器規(guī)格

2)校核總傳熱系數(shù)K

3)校核管、殼程壓降

3．換熱器結構設計（設備的主要結構設計及其尺寸的確定等）(0.5周)

1)管板設計

2)殼體直徑及殼體壁厚的確定

3)管板與殼體的連接

4)管子與管板的連接

5)管箱設計

6）管程分程與折流板設計

7）接管設計

8）支坐設計

9）附件設計（密封圈、排氣管、排液管等）4．繪制設備裝配圖（包括設備的各類尺寸、技術特性表等，用1號圖紙繪制）(0.5周)

5．編寫設計說明書（包括封面、名目、設計任務書、概述或引言、設計方案的說明和論證、設計計算與說明、對設計中有關問題的分析爭論、設計結果匯總、

示例，了解題目相關的工藝與設備的學問，熟識工藝設計、計算和設備結構設計的方法、步驟；

2、依據(jù)設計任務書給定的生產任務和操作條件，進行工藝設計及計算；

3、依據(jù)工藝設計及計算的結果，進行設備結構設計；

4、以工藝設計及計算為基礎，結合設備結構設計的結果，繪制設備裝配圖；

5、編寫設計說明書對整個設計工作的進行書面總結，設計說明書應當用簡潔的文字和清楚的圖表表達設計思想、計算過程和設計結果。

六、成果評定標準

學習態(tài)度20分，技術水平與實際力量30分，論文(計算書、圖紙)撰寫質量50分，詳見以下課程設計成果評定表。評定時可從設計過程狀況，提交的設計資料，答辯狀況等進行綜合評定。

課程設計成果評定表

項目分值

優(yōu)秀

(100≥x≥90)

良好

(90>x≥80)

中等

(80>x≥70)

及格

(70>x≥60)

不及格(x50℃，溫差應力較大，需考慮熱補償問題，故選擇兩臺單殼程浮頭式換熱器串聯(lián)操作。由管殼式換熱器系列標準，依據(jù)初步計算的傳熱面積S，選取換熱器規(guī)格尺寸為：

殼徑D公稱壓強Pg管子排列管子中心距t公稱面積S0管程數(shù)Np管數(shù)n折流板間距h

600mm16atm正三角形25mm130m24368300mm

管長L管徑d0殼程流通面積A0=hD(1－d0/t)管程流通面積Ai6m￠19×20.0414m2

0.0162m2

兩臺換熱器的實際傳熱面積為；

S0=2=2×3.14×0.019×(6－0.1)×368=259m2

式中：b—管板厚度，取b=50mm=0.05m采納此傳熱面積的換熱器所需的總傳熱系數(shù)為：

C

mWtSQKm026

00/2825

.5425910985.3=??=?=

2.校核總傳熱系數(shù)K(1)管程傳熱系數(shù)αi的計算u

udi

i

i

ρ

=

Re

而m

mmddi015.015221920==?-=-=δ

smAVuiii/32.10162

.08.76===

故4

3

10

73.210509.070132.1015.0Re?=???=

-i（湍流）

74

.9151.010509.01089.23

3=???==-λu

CPpri

(

)()

(

)C

mWPdar

i

i?=?==./162274.91073.2024

.0151

.0023

.0Re023

.023

.08

.04

3

.08.0λ

(２)殼程傳熱膜系數(shù)α0μ

ρ

000Reud=

而smAVu/803.00414

.07895.26000=?==

故1940

1027.6798

803.0019.0Re30=???=

-（滯流）

105

131.01027.6102.23

30=???==-λu

CPpr

而

μ

?λ

3

/16.00

023

.0rePRda=

說明：以上的準數(shù)方程，可參見《化工原理》上冊（天津高校編）。由于流體被加熱，取φμ=1.05

則

CmWa023/16.00/73605.1)105()1940(019

.0131

.023.0=????

=

（3）確定污垢熱阻Rs

從有關手冊查得：Rsi=0.0002m℃/W；Rso=0.0004m℃/W

（4）計算并校核總傳熱系數(shù)

C

mWdd

ddRsdbdRsKi

io

ioimmooo

02/352024

.01622024

.0015.0019.00002.0017.045019.0002.00004.073611

1

1

=?+?+??++=

+++

+=

αλα計

式中：λm—管壁導熱系數(shù)，取λm=45W/m℃

K計>K0，說明所選設備能滿意傳熱要求，設備

的平安系數(shù)為：

%25%100282

282

352%1000

=?-=

?-KKK計

3.校核管、殼程壓降（1）管程壓降的計算∑⊿Pi=(⊿P1+⊿P2)FtNpNs

Ft—結垢校正系數(shù)；Np—管程數(shù)；Ns—殼程數(shù)設：管壁粗糙度ε=0.1mm，ε/di=0.1/15=0.007，由圖查得：λ=0.036則

2

2

21/88002

32.1701015.06036.02mNudLPi=???==?ρλ

2

2

2

2/18302

32.1701323mNuP=??==?ρ

此例中Ft=1.5，Np=4，Ns=2

故：∑⊿Pi=(8800+1830)×1.5×4×2=1.28×105N/m2=0.128MPa（2）殼程壓降的計算

∑⊿Po=(⊿P1′+⊿P2′)FsNs此例中Fs=1.15

2

)

1(2

0001uNnFfPBρ+='

?

1

19405Re5228.0228

.00

0≈?==--f

F=0.5；n0=1.1n0.5=1.1×3680.5=21；NB=L/h－1=6/0.3－1=19則2

2

1/5362028.0798202415.0m