化工原理课程设计说明书
目 录
1 主要物性参数表?????????????????1 2 工艺计算????????????????????2 2.1确定设计方案????????????????2 2.1.1选择换热器的类型?????????????2 2.1.2 计算热负荷和冷却水流量??????????2 2.1.3计算两流体的平均温差，确定管程数?????3 2.1.4工艺结构尺寸???????????????4 2.2核算总传热系数???????????????5 2.2.1管程对流传热系数Ai????????????5 2.2.2壳程流体传热系数?o????????????6 2.2.3计算总传热系数K0?????????????6 2.3核算压强降?????????????????8 2.3.1管程压强降????????????????8 2.3.2壳程压强降校核??????????????10 3设备参数的计算?????????????????11 3.1确定换热器的代号??????????????11 3.1.1换热器的代号???????????????11 3.1.2确定方法?????????????????12 3.2计算壳体内径Di???????????????12 3.3管根数及排列要求??????????????12 3.4计算换热器壳体壁厚?????????????12 3.4.1选适宜的壳体材料?????????????12 3.4.2该钢板的主要工艺参数性能?????????13 3.4.3壁厚的计算????????????????13 3.5选择换热器的封头??????????????15 3.6选择容器法兰????????????????16 3.6.1选择法兰的型式??????????????16 3.6.2确定法兰相关尺寸?????????????16 3.6.3选用法兰并确定其标记???????????16 3.7选择管法兰和接管??????????????17
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3.7.1热流体进出口接管?????????????17 3.7.2冷流体进出口接管?????????????18 3.7.3选择管法兰????????????????18 3.8选择管箱??????????????????19 3.9折流档板的设计???????????????19 3.10支座的选用?????????????????20 3.11拉杆的选用和设置??????????????21 3.11.1拉杆的选用????????????????21 3.11.2拉杆的设置????????????????22 3.12确定管板尺寸????????????????22 3.13垫片的选用?????????????????23 3.13.1设备法兰用垫片??????????????23 3.13.2管法兰用垫片???????????????24 4数据汇总?????????????????????25 5总结评述?????????????????????26 6参考文献?????????????????????27 7主要符号说明???????????????????28 8附表???????????????????????30
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1 主要物性参数表
在定性温度下：t定冷=(10+35)/2=22.5℃ t定循 =(55+40)/2=47.5℃
表3-1 物性参数表
物性 密度kg/m3 比热容kJ/kg·℃ 粘度Pa.s×10-3 导热系数W/m·℃ 进口温度℃ 出口温度℃ 壳程(循环水) 符号 ρ1 Cp1 μ1 λ1 T1 T2 数据 989.15 4.1805 0.57075 0.64025 55 40 管程(冷却水) 符号 ρ2 Cp2 μ2 λ2 t1 t2 数据 997.75 4.181 0.94925 0.6075 10 35 1
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2 工艺计算
2.1 确定设计方案 2.1.1 选择换热器的类型
(1) 两种流体的变化情况：
热流体（循环水）进口温度55°C，出口温度40°C； 冷流体（冷却水）进口温度10°C，出口温度35°C；
1?t1?t2??1?10?35??22.5℃ 2211℃ 热的循环水的定性温度：Tm??T1?T2???55?40??47.522冷水定性温度：tm?由于两流体温差小于50°C，不必考虑热补偿。因此初步确定选择用固定管板式换热器。
(2) 流程安排
由于该换热器是具有冷却水冷凝的换热器，应使循环水走壳程，以便于排除冷却水。
2.1.2 计算热负荷和冷却水流量
(1) 热负荷的计算
Qh?mh?Cph??t1 ?74000?4180.5??55?40??1.289?106W 3600热负荷106W
Q?Qh?QL?1?5%?Qh?0.95?1.289?106W=1.225×
(2) 冷却水流量的计算
Q?0.95mhcph(T1?T2)?mccpc(t2?t1
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mc?0.95?mhcph?T1?T2?cpc?t2?t1??1?5%??74000?4.1805?103??55?40?= 34.181?10??35?10? =42180.0kg/h=11.72kg/s
2.1.3 计算两流体的平均温差，确定管程数
(1) 平均传热温差 Δtm??t1??t2（按逆流计算） ?t1ln?t2其中?t1?55?35?20℃；?t2?40?10?30℃
?tm?20?30C； ?25°
20ln30P?t2?t135?10??0.56 T1?t155?10T1?T255?40??0.6 t2?t135?10R?由P、R值查阅《化工原理》（高等教育出版社）（上册）P235图5-11可得
25=22℃ ??t=0.88，则有?tm=0.88×
(2) 确定管程数
由于??t?0.88＞0.8，故此换热器应选用单壳程
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