化工原理课程设计循环水冷却说明书.docx
齐齐哈尔高校化工原理课程设计任务书专业:高分子材料与工程班级:高分子姓名:设计日期:设计题II：循环水冷却叁设计条件:I.设备处理量7677儿2 .循环水：入口温度60C,出口温度45*C3 .冷却水：入口温度20C,出口温度30C4 .常压冷却，热损失5%.5 .两侧污垢热阻OOOo1.7M'CK6 .初设K=900W>WC.设计要求:1 .设计满遨以上条件的换热器并写出设计说明书。2 .依据所选换热冷画小设备装配图。指导老师:1主要物性参数表12工艺计算22.1 确定设计方案22.1.1 选择换热器的类型22. 1.2计算热负荷和冷却水流量22.1. 3计算两流体的平均温差，确定管程数32.1.4工艺结构尺寸42.2核算总传热系数52.2.1管程对流传热系数Ai52.2.2壳程流体传热系数tt"62.2.3计算总传热系数KO62.3核算压强降82.3.1管程压强降82.3.2壳程压强降校核103设备参数的计算113.1碑定换热落的代号113.1.1.换热器的代号113.1.2确定方法123.2计算壳体内径D123.3管根数及排列要求123.4计算换热器壳体壁厚123.4.1选相宜的壳体材料123.4.2该钢板的主要工艺参数性能133.4.3壁厚的计算133.5选择换热器的封头153.6选择容器法兰163.6.1选择法兰的型式163.6.2确定法兰相关尺寸163.6.3选用法兰并确定其标记163.7选择管法兰和接管172工艺计算2.1 确定设计方案2.1.1 选择换焦叁的频(1)两种流体的改变状况：热流体(循环水)进口温度600C,出口温度45。(3：冷流体(冷却水)进口温度2(FC,出口温度30。(3：冷水定性温度：J=Ia+4)=；(2。+30)=25C热的循环水的定性温度：Tm=(+)=(60+45)=52.5由于两流体温差小于50。匚不必考虑热补偿。因此初步确定选择用固定管板式换热器，(2)流程支配由于是常温冷却，并I1.循环水相对比较干净，所以选择循环水走管间,冷却水走管内，既有利于冷却水冷却效率，也可借助于外界温度加速循环水冷却。2.1.2 计算热负荷和冷却水流(I)热负荷的计算=出92x4175x(60-45)=1.3220"W3600热负荷。=。*一。,=(1一5%。=0.95x1.3221×IO6VV=1.2561×IO6W(2)冷却水流量的计算Q=095，”,B乙)=m-d-/,)血=。95XmhCPh(K-N)=(I-5%)X760()Ox4.175I(TX(6()-45)CH(127J4.179X103×(30-20)=3(X)57.4kgh=8.35kgs2.1.3 计算两流体的平均温差，确定管程效(1)平均传热温差Aj=M产(按逆流计算)M组其中r=6O-3O=3O*C;/,=45-20=25m30-25,3()In-25=28；30-2060-20=0.256()-45-30-20野、畤A,舞空鲁'1.52+1,1-0.25v1z(2/0.25)-1-1.5+1.57+1x×1.n()1.n(-二,)1.5- 11-1.5x0.25/(2/0.25)-1-1.5-V1.52+1=0.94可得：r=0.94,则有=0.94x28=26.32七(2)确定管程数由于=0.94>0.8,故此换热器应选用单壳程2.1.4工艺结构尺寸(I)初选换热器的规格假设K=9w(m1.oC)则估兑的传热面积为：A=-=I*=537wj2.KAq9×26(2)管径和管内流速选用25X2.5的碳钢传热器(Gb81632-87)取管内流速为“,=05/S(3)估算管程数和传热管数由1，=凡£力叫得4n三v×7d'u,由4.1.2可知冷却水潦量m=8.35kg则V=£=篇J=0.)8375m%it,=u1.=0.00837,咛(0.02)2x05=5.根)依据列管式换热器传统标准，此数据可选取按单程算，所需的单程热管长程度,A53.7o1.=15.Sm11dn1.3.14×0.02×54按单管程设计，传热管过长，宜采纳多管程结构.先取传热管长1.=4.5m则该换热器的管程数为Nd=曙=4(根)/4.2)传热管总根数NT=N(A=4x54=216(根)依据列管式换热器传统标准取传热总管根数NT=222(4)实际传热面积：So=NjTd(/-0.1)=222X3.14O.O25X(4.5-O.I)=76.6nF则要求过程的总传热系数为%=2=住处空=63070w(m")SqtIn76.6x26该换热器的基本结构参数如卜丁表4/换热器的基本结构参数图5-8整体管板3.13垫片的选用3.13.1 设备法兰用叁片依据压力容器与化工设备好用手册h密封垫片选用非金属软垫片，JB470492.厚度30mm,该垫片为法兰用垫片，其尺寸为：公称直径Dg垫片内径d公称压力F(n)垫片外径1)60061516655De图5-9设备法兰用叁片3.13.2材料：耐油橡胶丁棉板S20-00563.厚度3mm法兰公称压)Mpa介质温度密封面型式垫片名称材料冷却水1.660光滑橡胶垫片橡胶板循环水1.66O光滑橡胶垫片橡胶板表6-1数据汇总表管程克程质量流速KgZh760007000温度进/出C20/3060/45物性定性温度C2552.5密度Kgm,997.0987.1比热容rgr4.1794.175粘度>aS902.8533.5导热系数wmr0.6090.650普兰特数6.533.73设备构参数型号固定管板式台数1光体内径mm600光程数1管径mm25×2.5管心距mrn32管长mm4500管子排列方式正三角形管根数根）222折流档板数29传热面枳m'76.1折流板距mm150管程数4材质碳钢主要计算结果管程用流速m，s0.4811.09传热I膜系数wmC2416.95695.4污垢热阻m*Cw1,7x10-41.7xO-*阻力损失MPa0.00390.127热负荷Kw1256.1传热海龙C27.5传热系数W11C929.99在这次的设计中，我们的设计题目是“循环水冷却器的设计“，我们小组共计五个人，为了更好更高效的完成设计，我们各自明确自己负责的版块任务，有的不懂的地方，我们共同探讨协商查资料。刚起先接触这个课题时，我们都有点生疏，不知道从何着手，经过老师细心指导，我们都有信念把这次设计做好。在这次设计中，我们遇到了很多困难，有的我们靠团队力气解决了，但有的我们只能借助老帅的帮助才能顺当解决。经过这次课程设计，让我从中学到r很多东西，知道了学问必需运用到实践中去才能显现出其价值的所在，现在的学习是为今后更好的工作打基础。工作中要对设备、工作参数要有充分的了解。这次的设计能够顺当的完成，令我们每个人都感到了胜利带来的喜悦与鼓舞，除r学习到r更多的学问，我还学会如何同他人合作，同时更加感谢我们的指导老师张老师的热心帮助，尽管设计的时间不长，但它对我们每个人来说的是个难忘的回忆，对我们将来的学习和生活将会有很大的帮助！1化工原理(上册修订版.夏清陈常贵主编.天津：天津高校出版,20052魏崇关，郑晓梅，£化工工程制图3,北京，化学工业出版社，1992.(31化工设备结构图册3编写组，化工设备结构图册瓦上海，上海科学技术出版社，1978.4柴诚敬，刘国维，李阿郎，化工原理课程设计凯天津，天津科学技术出版社，1994.5Perry化学工程手册.(6华南理工高校，£化工过程及设备设计，广州，华南理工高校出版社,1986.(7)刁玉玮，王立业编，&化工设符机械基础3,大连，大连理工高校出版社，1989.8中华人民共和国化学工业部工程建设标准M叫制管法兰，型片，坚实件(1991-12)化学工业出版社.(9)钢制列管式固定管板式换热器结构设计手册1994.11.7.HO1化工设备设计手册材料与零部件上海人民出版社.(11齐齐哈尔高校化工原理教研室编，6化工原理课程设计.|12|大连理工高校教研室编，化工原理课程设计大连理工高校出版社，1994,7.13)天津高校，£化工原理h天津，天津科学技术出版社，1990.7主要符号说明英文字母So传热面积，11；A描执觑的叱KrX执而Np-Ns-单壳程的管程数：壳程数：八”JX7.?trIJJ因、IV7、WHU积.m?：RR-因数；Cp1循环水比热容，Dr11pi±口-TJ11r；KJZKgC：Pr1.壳程普兰特点数：Cp2一柴油比热容，Q热负荷，w：KJKgC：Rc.-管程雷诺准数：a无理当睛百彳3n.Pp,壳程窗诺准数：Ueo/1.T±.IZU.£1.IX*H>di管子内径，mm；A-一壳程潦通面积，m2；d<1.管子外径，mm；t-管心距，m：D换热器内径，m：h折流挡板间距，m；涔流体i井口温I于.'C.t、>¼三±1.4,1.yfU,'C.12Ti<<<1.叫I1.1.1.4J又，V：-热流体进口温度，C：K一热系数，Wnr*C：Ko总传热系数，T1.热流体出口温度，-C:Wm2tC;Ui-一管内流体流速，m/s；1.管长，m：U-壳程流速，m/s：I洋烟笛长in.W1-循环水质量流量，KgIK一单程管子数目；W2-冷却水质量流量，KgNb折流板数：希质字母.一管程对潦传热系数，t1.,t2温差，*C:Wm2,C；tn*-一未校正前的算术温差，C:壳程对流传热系数，温差校正系数：Wm2-'C：.-管程导热系数，wm2r5APr流体流过折流板缺V-壳程导热系数,Wm2C；阻力，Pa：Rsi-一管程污垢导热，Wm2-C;P2回弯管中因摩擦阻Rw一壳程污垢导热，Wm2.C力引起的压力降，Pa；-循环水黏度，PaS：PsV程阻力损失，Pa；阳一一冷却水黏度，PaS:
