設(shè)計(jì)一臺(tái)列管式換熱器化工原理課程設(shè)計(jì)

上傳人:紅** 文檔編號(hào):171389877 上傳時(shí)間:2022-11-26 格式:DOC 頁(yè)數(shù):9 大?。?60KB
收藏 版權(quán)申訴 舉報(bào) 下載
設(shè)計(jì)一臺(tái)列管式換熱器化工原理課程設(shè)計(jì)_第1頁(yè)
第1頁(yè) / 共9頁(yè)
設(shè)計(jì)一臺(tái)列管式換熱器化工原理課程設(shè)計(jì)_第2頁(yè)
第2頁(yè) / 共9頁(yè)
設(shè)計(jì)一臺(tái)列管式換熱器化工原理課程設(shè)計(jì)_第3頁(yè)
第3頁(yè) / 共9頁(yè)

下載文檔到電腦,查找使用更方便

10 積分

下載資源

還剩頁(yè)未讀,繼續(xù)閱讀

資源描述:

《設(shè)計(jì)一臺(tái)列管式換熱器化工原理課程設(shè)計(jì)》由會(huì)員分享,可在線閱讀,更多相關(guān)《設(shè)計(jì)一臺(tái)列管式換熱器化工原理課程設(shè)計(jì)(9頁(yè)珍藏版)》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、 一.設(shè)計(jì)任務(wù)和設(shè)計(jì)條件 某生產(chǎn)過(guò)程的流程如圖所示,反應(yīng)器的混合氣體經(jīng)與進(jìn)料物流患熱后,用循環(huán)冷卻水將其從110℃進(jìn)一步冷卻至60℃之后,進(jìn)入吸收塔吸收其中的可溶組分。已知混和氣體的流量為227301㎏/h,壓力為6.9MPa ,循環(huán)冷卻水的壓力為0.4MPa ,循環(huán)水的入口溫度為29℃,出口溫度為39℃ ,試設(shè)計(jì)一臺(tái)列管式換熱器,完成該生產(chǎn)任務(wù)。 物性特征: 混和氣體在35℃下的有關(guān)物性數(shù)據(jù)如下(來(lái)自生產(chǎn)中的實(shí)測(cè)值): 密度 定壓比熱容 =3.297kj/kg℃

2、 熱導(dǎo)率 =0.0279w/m 粘度 循環(huán)水在34℃ 下的物性數(shù)據(jù): 密度 =994.3㎏/m3 定壓比熱容 =4.174kj/kg℃ 熱導(dǎo)率 =0.624w/m℃ 粘度 二. 確定設(shè)計(jì)方案 1. 選擇換熱器的類型 兩流體溫的變化情況:熱流體進(jìn)口溫度110℃ 出口溫度60℃;冷流體進(jìn)口溫度29℃,出口溫度為39℃,該換熱器用循環(huán)冷卻水冷卻,冬季操作時(shí),其進(jìn)口溫度會(huì)降低,考慮到這一因素,估計(jì)該換熱器的管壁溫度和殼體溫度之差較大,因

3、此初步確定選用浮頭式換熱器。 2. 管程安排 從兩物流的操作壓力看,應(yīng)使混合氣體走管程,循環(huán)冷卻水走殼程。但由于循環(huán)冷卻水較易結(jié)垢,若其流速太低,將會(huì)加快污垢增長(zhǎng)速度,使換熱器的熱流量下賤,所以從總體考慮,應(yīng)使循環(huán)水走管程,混和氣體走殼程。 三. 確定物性數(shù)據(jù) 定性溫度:對(duì)于一般氣體和水等低黏度流體,其定性溫度可取流體進(jìn)出口溫度的平均值。故殼程混和氣體的定性溫度為 T= =85℃ 管程流體的定性溫度為 t=℃ 根據(jù)定性溫度,分別查取殼程和管程流體的有關(guān)物性數(shù)據(jù)。對(duì)混合

4、氣體來(lái)說(shuō),最可靠的無(wú)形數(shù)據(jù)是實(shí)測(cè)值。若不具備此條件,則應(yīng)分別查取混合無(wú)辜組分的有關(guān)物性數(shù)據(jù),然后按照相應(yīng)的加和方法求出混和氣體的物性數(shù)據(jù)。 混和氣體在35℃下的有關(guān)物性數(shù)據(jù)如下(來(lái)自生產(chǎn)中的實(shí)測(cè)值): 密度 定壓比熱容 =3.297kj/kg℃ 熱導(dǎo)率 =0.0279w/m 粘度 =1.5×10-5Pas 循環(huán)水在34℃ 下的物性數(shù)據(jù): 密度 =994.3㎏/m3

5、 定壓比熱容 =4.174kj/kg℃ 熱導(dǎo)率 =0.624w/m℃ 粘度 =0.742×10-3Pas 四. 估算傳熱面積 1. 熱流量 Q1= =227301×3.297×(110-60)=3.75×107kj/h =10416.66kw 2.平均傳熱溫差 先按照純逆流計(jì)算,得 = 3.傳熱面積 由于殼程氣體的壓力較高,故可選取較大的K值。假設(shè)K=320W/(㎡k)則估算的傳熱面積為 Ap=

6、4.冷卻水用量 m== 五. 工藝結(jié)構(gòu)尺寸 1.管徑和管內(nèi)流速 選用Φ25×2.5較高級(jí)冷拔傳熱管(碳鋼),取管內(nèi)流速u1=1.3m/s。 2.管程數(shù)和傳熱管數(shù) 可依據(jù)傳熱管內(nèi)徑和流速確定單程傳熱管數(shù) Ns= 按單程管計(jì)算,所需的傳熱管長(zhǎng)度為 L= 按單程管設(shè)計(jì),傳熱管過(guò)長(zhǎng),宜采用多管程結(jié)構(gòu)。根據(jù)本設(shè)計(jì)實(shí)際情況,采用非標(biāo)設(shè)計(jì),現(xiàn)取傳熱管長(zhǎng)l=7m,則該換熱器的管程數(shù)為 Np= 傳熱管總根數(shù) Nt=612×2=1224 3.平均傳熱溫

7、差校正及殼程數(shù) 平均溫差校正系數(shù)按式(3-13a)和式(3-13b)有 R= P= 按單殼程,雙管程結(jié)構(gòu),查圖3-9得 平均傳熱溫差 ℃ 由于平均傳熱溫差校正系數(shù)大于0.8,同時(shí)殼程流體流量較大,故取單殼程合適。 4.傳熱管排列和分程方法 采用組合排列法,即每程內(nèi)均按正三角形排列,隔板兩側(cè)采用正方形排列。見圖3-13。 取管心距t=1.25d0,則 t=1.25×25=31.25≈32㎜ 隔板中心到離其最.近一排管中心距離按式(3-16)計(jì)算

8、 S=t/2+6=32/2+6=22㎜ 各程相鄰管的管心距為44㎜。 管數(shù)的分成方法,每程各有傳熱管612根,其前后關(guān)鄉(xiāng)中隔板設(shè)置和介質(zhì)的流通順序按圖3-14選取。 5.殼體內(nèi)徑 采用多管程結(jié)構(gòu),殼體內(nèi)徑可按式(3-19)估算。取管板利用率η=0.75 ,則殼體內(nèi)徑為 D=1.05t 按卷制殼體的進(jìn)級(jí)檔,可取D=1400mm 6.折流板 采用弓形折流板,去弓形之流板圓缺高度為殼體內(nèi)徑的25%,則切去的圓缺高度為 H=0.25×1400=350m,故可取h=350mm 取折流

9、板間距B=0.3D,則 B=0.3×1400=420mm,可取B為450mm。 折流板數(shù)目NB= 折流板圓缺面水平裝配,見圖3-15。 7.其他附件 拉桿數(shù)量與直徑按表3-9選取,本換熱器殼體內(nèi)徑為1400mm,故其拉桿直徑為Ф12拉桿數(shù)量不得少于10。 殼程入口處,應(yīng)設(shè)置防沖擋板,如圖3-17所示。 8.接管 殼程流體進(jìn)出口接管:取接管內(nèi)氣體流速為u1=10m/s,則接管內(nèi)徑為 圓整后可取管內(nèi)徑為300mm。 管程流體進(jìn)出口接管:取接管內(nèi)液體流速u2=2.5m/s,則接管內(nèi)徑為 圓整后去管內(nèi)徑為360mm 六. 換熱器核算 1. 熱流量核算 (1)殼

10、程表面?zhèn)鳠嵯禂?shù) 用克恩法計(jì)算,見式(3-22) 當(dāng)量直徑,依式(3-23b)得 = 殼程流通截面積,依式3-25 得 殼程流體流速及其雷諾數(shù)分別為 普朗特?cái)?shù) 粘度校正 (2)管內(nèi)表面?zhèn)鳠嵯禂?shù) 按式3-32和式3-33有 管程流體流通截面積 管程流體流速 普朗特?cái)?shù)

11、 (3)污垢熱阻和管壁熱阻 按表3-10,可取 管外側(cè)污垢熱阻 管內(nèi)側(cè)污垢熱阻 管壁熱阻按式3-34計(jì)算,依表3-14,碳鋼在該條件下的熱導(dǎo)率為50w/(m·K)。所以 (4) 傳熱系數(shù)依式3-21有 (5)傳熱面積裕度 依式3-35可得所計(jì)算傳熱面積Ac為 該換熱器的實(shí)際傳熱面積為Ap 該換熱器的面積裕度為 傳熱面積裕度合適,該換熱器能夠完成生產(chǎn)任務(wù)。 2. 壁溫計(jì)算 因?yàn)楣鼙诤鼙?,而且壁熱阻很小,故管壁溫度可按?-42計(jì)算。由于該換熱器用循環(huán)水冷卻,冬季操作時(shí),循環(huán)水的進(jìn)口溫度將會(huì)降低。為確???/p>

12、靠,取循環(huán)冷卻水進(jìn)口溫度為15℃,出口溫度為39℃計(jì)算傳熱管壁溫。另外,由于傳熱管內(nèi)側(cè)污垢熱阻較大,會(huì)使傳熱管壁溫升高,降低了殼體和傳熱管壁溫之差。但在操作初期,污垢熱阻較小,殼體和傳熱管間壁溫差可能較大。計(jì)算中,應(yīng)該按最不利的操作條件考慮,因此,取兩側(cè)污垢熱阻為零計(jì)算傳熱管壁溫。于是,按式4-42有 式中液體的平均溫度和氣體的平均溫度分別計(jì)算為 0.4×39+0.6×15=24.6℃ (110+60)/2=85℃

13、 5887w/㎡·k 925.5w/㎡·k 傳熱管平均壁溫 ℃ 殼體壁溫,可近似取為殼程流體的平均溫度,即T=85℃。殼體壁溫和傳熱管壁溫之差為 ℃。 該溫差較大,故需要設(shè)溫度補(bǔ)償裝置。由于換熱器殼程壓力較大,因此,需選用浮頭式換熱器較為適宜。 3.換熱器內(nèi)流體的流動(dòng)阻力 (1)管程流體阻力 , , 由Re=35002,傳熱管對(duì)粗糙度0.01,查莫狄圖得,流速u=1.306m/s, ,所以,

14、 管程流體阻力在允許范圍之內(nèi)。 (2)殼程阻力 按式計(jì)算 , , 流體流經(jīng)管束的阻力 F=0.5 0.5×0.2419×38.5×(14+1)×=75468Pa 流體流過(guò)折流板缺口的阻力 , B=0.45m , D=1.4m Pa 總阻力 75468+43218=1.19×Pa 由于該換熱器殼程流體的操作壓力較高,所

15、以殼程流體的阻力也比較適宜。 (3)換熱器主要結(jié)構(gòu)尺寸和計(jì)算結(jié)果見下表: 參數(shù) 管程 殼程 流率 898560 227301 進(jìn)/出口溫度/℃ 29/39 110/60 壓力/MPa 0.4 6.9 物性 定性溫度/℃ 34 85 密度/(kg/m3) 994.3 90 定壓比熱容/[kj/(kg?k)] 4.174 3.297 粘度/(Pa?s) 0.742× 1.5× 熱導(dǎo)率(W/m?k) 0.624 0.0279 普朗特?cái)?shù) 4.96 1.773 設(shè)備結(jié)構(gòu)參數(shù) 形式 浮頭式 殼程數(shù) 1 殼體內(nèi)徑/㎜ 1400

16、 臺(tái)數(shù) 1 管徑/㎜ Φ25×2.5 管心距/㎜ 32 管長(zhǎng)/㎜ 7000 管子排列 △ 管數(shù)目/根 1224 折流板數(shù)/個(gè) 14 傳熱面積/㎡ 673 折流板間距/㎜ 450 管程數(shù) 2 材質(zhì) 碳鋼 主要計(jì)算結(jié)果 管程 殼程 流速/(m/s) 1.306 4.9 表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)/[W/(㎡?k)] 5887 925.5 污垢熱阻/(㎡?k/W) 0.0006 0.0004 阻力/ MPa 0.04325 0.119 熱流量/KW 10417 傳熱溫差/K 48.3 傳熱系數(shù)/[W/(㎡?K)] 400 裕度/% 24.9% 七. 參考文獻(xiàn): 1. 劉積文主編,石油化工設(shè)備及制造概論,哈爾濱;哈爾濱船舶工程學(xué)院出版社,1989年。 2. GB4557.1——84機(jī)械制圖圖紙幅面及格式 3. GB150——98鋼制壓力容器 4. 機(jī)械工程學(xué)會(huì)焊接學(xué)會(huì)編,焊接手冊(cè),第3卷,焊接結(jié)構(gòu),北京;機(jī)械工業(yè)出版社 1992年。 5. 杜禮辰等編,工程焊接手冊(cè),北京,原子能出版社,1980 6. 化工部六院編,化工設(shè)備技術(shù)圖樣要求,化學(xué)工業(yè)設(shè)備設(shè)計(jì)中心站,1991年。 9

展開閱讀全文
溫馨提示:
1: 本站所有資源如無(wú)特殊說(shuō)明,都需要本地電腦安裝OFFICE2007和PDF閱讀器。圖紙軟件為CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.壓縮文件請(qǐng)下載最新的WinRAR軟件解壓。
2: 本站的文檔不包含任何第三方提供的附件圖紙等,如果需要附件,請(qǐng)聯(lián)系上傳者。文件的所有權(quán)益歸上傳用戶所有。
3.本站RAR壓縮包中若帶圖紙,網(wǎng)頁(yè)內(nèi)容里面會(huì)有圖紙預(yù)覽,若沒有圖紙預(yù)覽就沒有圖紙。
4. 未經(jīng)權(quán)益所有人同意不得將文件中的內(nèi)容挪作商業(yè)或盈利用途。
5. 裝配圖網(wǎng)僅提供信息存儲(chǔ)空間,僅對(duì)用戶上傳內(nèi)容的表現(xiàn)方式做保護(hù)處理,對(duì)用戶上傳分享的文檔內(nèi)容本身不做任何修改或編輯,并不能對(duì)任何下載內(nèi)容負(fù)責(zé)。
6. 下載文件中如有侵權(quán)或不適當(dāng)內(nèi)容,請(qǐng)與我們聯(lián)系,我們立即糾正。
7. 本站不保證下載資源的準(zhǔn)確性、安全性和完整性, 同時(shí)也不承擔(dān)用戶因使用這些下載資源對(duì)自己和他人造成任何形式的傷害或損失。

相關(guān)資源

更多
正為您匹配相似的精品文檔
關(guān)于我們 - 網(wǎng)站聲明 - 網(wǎng)站地圖 - 資源地圖 - 友情鏈接 - 網(wǎng)站客服 - 聯(lián)系我們

copyright@ 2023-2025  zhuangpeitu.com 裝配圖網(wǎng)版權(quán)所有   聯(lián)系電話:18123376007

備案號(hào):ICP2024067431號(hào)-1 川公網(wǎng)安備51140202000466號(hào)


本站為文檔C2C交易模式,即用戶上傳的文檔直接被用戶下載,本站只是中間服務(wù)平臺(tái),本站所有文檔下載所得的收益歸上傳人(含作者)所有。裝配圖網(wǎng)僅提供信息存儲(chǔ)空間,僅對(duì)用戶上傳內(nèi)容的表現(xiàn)方式做保護(hù)處理,對(duì)上載內(nèi)容本身不做任何修改或編輯。若文檔所含內(nèi)容侵犯了您的版權(quán)或隱私,請(qǐng)立即通知裝配圖網(wǎng),我們立即給予刪除!