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列管式换热器的设计---浮头式换热器讲解

化工原理课程设计

设计题目：列管式换热器的设计选型

班级：生物工程专业2010级本科班

指导教师：蒋玉梅李霁晰

学生：贾滔

设计时间： 2012.05.25~2012.06.02

甘肃农业大学食品科学与工程学院

二O一二年五月

化工原理课程设计任务书

1.1.化工原理课程设计的重要性

化工原理课程设计是学生学完基础课程以及化工原理课程以后，进一步学习工程设计的基础知识，培养学生工程设计能力的重要教学环节，也是学生综合运用化工原理和相关选修课程的知识，联系生产实际，完成以单元操作为主的一次工程设计的实践。通过这一环节，使学生掌握单元操作设计的基本程序和方法，熟悉查阅技术资料、国家技术标准，正确选用公式和数据，运用简洁文字和工程语言正确表述设计思想和结果；并在此过程中使学生养成尊重实际问题向实践学习，实事求是的科学态度，逐步树立正确的设计思想、经济观点和严谨、认真的工作作风，提高学生综合运用所学的知识，独立解决实际问题的能力。

1.2.课程设计的基本内容和程序

化工原理课程设计的基本内容有：

1、设计方案简介：对给定或选定的工艺流程、主要设备的型式进行简要的论述。

2、主要设备的工艺计算：物料衡算、能量衡算、工艺参数的选定、设备的结构设计和工艺尺寸的设计计算。

3、辅助设备的选型：典型辅助设备主要工艺尺寸的计算，设备规格型号的选定。

4、工艺流程图：以单线图的形式描绘，标出主体设备与辅助设备的物料方向、物流量、主要测量点。

5、主要设备的工艺条件图：图面应包括设备的主要工艺尺寸，技术特性表和接管表。

6、编写设计说明书：可按照以下几步进行：

⒈ 课程设计准备工作

① 有关生产过程的资料；

② 设计所涉及物料的物性参数；

③ 在设计中所涉及工艺设计计算的数学模型及计算方法；

④ 设备设计的规范及实际参考图等。

⒉ 确定设计方案

激光除锈⒊ 工艺设计计算

⒋ 结构设计

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⒌ 工艺设计说明书

⑴ 封面：课程设计题目、学生班级及姓名、指导教师、时间。

⑵ 目录

⑶ 设计任务书

⑷ 概述与设计方案的简介

⑸ 设计条件及主要物性参数表

⑹ 工艺设计计算

⑺ 辅助设备的计算及选型

⑻ 设计结果汇总表

⑼ 设计评述

⑽ 工艺流程图及设备工艺条件图

⑾ 参考资料

⑿ 主要符号说明

以上即为我们在课程设计中所涉及的主要内容。

三 .列管式换热器设计内容

1 确定设计方案

（1）选择换热器的类型；（2）流程安排

2 确定物性参数

（1）定性温度；（2）定性温度下的物性参数

3 估算传热面积

（1）热负荷；（2）平均传热温度差；（3）传热面积；（4）冷却水用量

4 工艺结构尺寸

（1）管径和管内流速；（2）管程数；（3）平均传热温度差校正及壳程数；（4）传热管排列和分程方法；（5）壳体内径；（6）折流板；（7）其它附件；（8）接管

1.3.5、换热器核算

（1）传热能力核算；（2）壁温核算；（3）换热器内流体的流动阻力

四设计任务和操作条件

某厂用井水冷却从反应器出来的循环使用的有机液。欲将指挥大厅控制台6000kg/h的植物油从140℃冷却到40℃，井水进、出口温度分别为20℃和40℃。若要求换热器的管程和壳程压强降均不大于35kPa，试选择合适型号的列管式换热器。定性温度下有机液的物性参数列于附表中。

附表

项目	密度，kg/m3	比热，KJ/(kg·℃)	粘度，·s	热导率， /(m·℃)
植物油	950	2.261	0.742	0.172

五主要设备结构图（示例）

根据设计结果，可选择其它形式的列管换热器。

六设计进度

1. 设计动员，下达设计任务书；搜集资料，阅读教材，拟定设计进度 1天；2.设计计算（包括电算，编写说明书草稿）2-3天；3.绘图2天；5.整理，抄写说明书 1天；6.设计小结及答辩 1天。

七设计成绩评分体系

考核成绩分为五档：优秀（90-100分）、良好（80-89拉线塔分）、中等（70-79分）、及格（60-69分）、不及格（＜60分）。

设计条件及主要物理参数

条件

1 满足生产工艺要求 2 操作维护及检修方案

3 经济上合理节约 4 保证生产安全

工艺设计计算

某厂用井水冷却从反应器出来的循环使用的有机液。欲将6000kg/h的植物油从140℃冷却到40℃，井水进、出口温度分别为20℃和40℃。若要求换热器的管程和壳程压强降均不大于35kPa，试选择合适型号的列管式换热器。

1 确定方案

（1）选择换热器的类型 ------------- 浮头式换热器

（2）流程安排

已知两流体允许压强降均不大于35kPa；两流体分别为植物油和水。与植物油相比，水的对流传热系数一般较大。由于循环冷却水较易结垢，若其流速太低，将会加快污垢增长速度，使换热器的热流量下降，考虑到散热降温方面的因素，应使循环自来水走管程，而使植物油走壳程。

2 确定物性参数

定性温度：对于一般气体和水等低黏度流体，其定性温度可取流体进出口温度的平均值。

壳程流体（植物油）的定性温度为：T= (140+40)/2=90℃

管程流体（水）的定性温度为：t=（40+20）/2=30℃

在定性温度下，分别查取管程和壳程流体(冷却水和植物油)的物性参数

	密度/（㎏/m3）	比热容/（/kg•℃）	粘度/（Pa•s）	导热系数/（/m•℃）
植物油	950	2.261	0.742×10-3	浮雕画0.172
水	995.7	4.174	0.801×10-3	0.618