化工原理课程设计第六组作品

湖南工业大学应用化学专业化工原理课程设计设计任务及操作条件•（1）处理能力25000kg/h煤油（2）设备型式列管式换热器（3）操作条件①煤油：入口温度130℃，出口温度40℃②冷却介质：自来水，入口温度28℃，出口温度38℃，循环冷却水的压力为0.4MPa一．确定设计方案1.换热器的选型选用带膨胀节的固定管板式换热器2.流动空间及流速的确定循环水走管程，油品走壳程。选用φ252.5mm的碳钢管，管内流速取二·确定物性数据定性温度：可取流体进口温度的平均值。煤油的定性温度冷却水的定性温度湖南工业大学应用化学专业化工原理课程设计13040/285mTC3828/233mtC根据定性温度分别查取壳程和管程流体的有关物性数据。三．计算总传热系数1.热流量湖南工业大学应用化学专业化工原理课程设计流体物性定性温度/℃密度/（kg/m3）)黏度/（mPa.s)比热容/[kJ/kg.℃)]热导率/[W/(m.℃)]煤油858230.732.170.135冷却水33994.840.7344.1780.62000012250002.1713040/36001356.25mpQqCTTkW2.平均传热温差3.冷却水用量4.总传热系数K①管程传热系数湖南工业大学应用化学专业化工原理课程设计'01212(13038)(4028)39.313038lnln4028mtttCtt01356.253600116862.14(/).4.178(3828)mipiiQqKghCt440.020.5994.841.3553710100.000734iiieiduR②壳程传热系数假设壳程的传热系数：污垢热阻湖南工业大学应用化学专业化工原理课程设计0.80.40.023()()piiiiiiiiicdud3340.80.4200.6204.178100.734100.023(1.355310)()0.020.6202731.66/(.)WmC200290/(.)WmC202000.000344(.)/0.000172(.)/sisRmCWRmCW管壁的导热系数四．计算传热面积考虑15%的面积裕度，湖南工业大学应用化学专业化工原理课程设计10.0250.0250.00250.02510.0003440.0001722731.660.0200.020450.022529011ooosisoiiimoKddbdRRaddd20218.84/(.)WmC321356.2510157.70()218.8439.3omQSmKt21.151.15157.70181.36()SSm045/(.)WmC五．工艺结构尺寸1.管径和管内流速选用传热管，取管内流速2.管程数和传热管数依据传热管内径和流速确定单程传热管数按单程管计算，所需的传热管长度为湖南工业大学应用化学专业化工原理课程设计iu0.5/ms22116862.14994.843600=207.82080.7850.020.54siVndu按单程管设计，传热管过长，宜采用多管程结构。现取传热管长L=6m，则该换热管管程数为传热管总根数湖南工业大学应用化学专业化工原理课程设计11.1126pLNl（管程）2082416N（根）181.36L11.11()3.140.025208osSmdn3.平均传热温差校正及壳程数平均传热温差校正系数12211304093828TTRtt211138280.09813028ttPTt按单壳程，双管程结构，温差校正系数应查有关图表。但R=10的点在图上难以读出，因而相应以1／R代替R，PR代替P，查同一图线，可得平均传热温差0.850.8t0.8539.333.41()mtmttC4.采用组合排列法，即每程内均按正三角形排列隔板两侧采用正方形排列。取管心距，则横过管束中心线的管数湖南工业大学应用化学专业化工原理课程设计01.25td1.252531.2532()tmm1.191.1941624.2724cnN（根）5.壳体内径采用多管程结构，取管板利用率，则壳体内径为圆整可取:6.折流板采用弓形折流板，取弓形折流板圆缺高度为壳体内径的25%，则切去的圆缺高度为故可取h=225(mm)，取折流板间距B=0.3D，可取B=300mm湖南工业大学应用化学专业化工原理课程设计4161.051.0532819.10()0.7NDtmm900()Dmm0.25900225()hmm0.3900270()Bmm0.7折流板数=传热管长/折流板间距-1=（块）折流板圆缺面水平装配。7.接管壳程流体进出口接管：取接管内油品流为，则接管内径为取标准管径为114mm×5mm。管程流体进出口接管：取接管内循环水流为，则接管内径为取标准管径为180mm×5mm。湖南工业大学应用化学专业化工原理课程设计BN60001193004425000/(3600823)0.1037()3.141Vdmu1.0(/)ums1.5(/)ums44116860.41/(3600994.84)0.1665()3.141.5Vdmu六．换热器核算1.热量核算（1）壳程对流传热系数对圆缺形折流板，可采用克恩公式当量直径，由正三角形排列得壳程流通截面积湖南工业大学应用化学专业化工原理课程设计00.551/30.1400000.36Pr()ewRd222200334()4(0.0320.7850.025)2420.020()3.140.025etdmdd2000.025(1)0.300.9(1)0.05906()0.032dSBDmt壳程流体流速及雷诺数分别为普兰特准数粘度校正:湖南工业大学应用化学专业化工原理课程设计025000/(3600823)0.143(/)0.05906ums040.020.143823Re3224.357.310342.17107.310Pr11.730.135pc0.14()1w0.551/32000.1350.363224.3511.73469.55/(.)0.02WmC（2）管程对流传热系数管程流通截面积管程流体流速湖南工业大学应用化学专业化工原理课程设计0.80.40.023RePriiid2224160.7850.020.065312()422siinSmd116860.41/(3600994.84)0.4996(m/s)0.065312iu0.020.4996994.8413542.80.000734iiieiduR普兰特准数（3）热系数K湖南工业大学应用化学专业化工原理课程设计344.178107.3410Pr4.9460.620pc0.80.40.80.4200.6200.023RePr0.023(13542.8)4.9460.022730/(.)iiidWmC11ooosisoiiimoKddbdRRaddd2010.0250.0250.00250.02510.0003440.00017227300.0200.020450.0225469.55307.57/(.)WmC（4）传热面积S该换热器的实际传热面积该换热器的面积裕度为传热面积裕度合适，该换热器能够完成生产任务。湖南工业大学应用化学专业化工原理课程设计321356.2510131.98()307.5733.41QSmKt20()3.140.025(60.06)(41624)182.79()pcSdLNnm000000182.79131.9810010038.50131.98pSSHS2.换热器内流体的流动阻力①管程流动阻力由，传热管相对粗糙度0.1/20=0.005，查莫狄图得，流速，所以湖南工业大学应用化学专业化工原理课程设计12()itspPPPFNN1,2,1.4sptNNF2212,22iluuPPdRe13542200.037/(.)iWmC10.5iums216994.840.49960.0371378.130.022PPa222994.840.49963372.4722uPPa管程流动阻力在允许范围内。②壳程阻力流体流经管束的阻力湖南工业大学应用化学专业化工原理课程设计12()(1378.13372.47)1.4124901.6810itspPPPFNNPaKPa''012()tsPPPFN1,1.15stNF2'010(1)2cBuPFfnN0.2280.228000.5,5.0Re5.0(3224.35)0.7926Ff024,19,0.142m/scBnNu流体流过折流板缺口的阻力B=0.27m，D=0.90m总阻力壳程流动阻力也比较适宜湖南工业大学应用化学专业化工原理课程设计2'0102(1)28230.1430.50.792624(191)1600.68()2cBuPFfnNPa2'0222(3.5)220.308230.14319(3.5)452.99()0.902BuBPNDPa''012()(1600.68452.99)1.152361.72()10tsPPPFNPaKPa湖南工业大学应用化学专业化工原理课程设计换热器主要结构尺寸和计算结果名称管程壳程aDn80循环水入口平面bDn80循环水出口平面物料名称循环水油cDn100煤油入口凹凸面操作压力，Mpa0.40.4dDn100煤油出口凹凸面操作温度，28/38130/40eDn80排气口凹凸面流量，Kg/h11686225000fDn80放净口凹凸面流体密度，994.84823流速，m/s0.49960.143传热量，KW1356.25传热量，KW总传热系数，307.57总传热系数，对流传热系数，2730469.55污垢系数，0.0003440.000172阻力降，pa4901.682361.72程数21推荐使用材料碳钢碳钢管子规格管数416管长mm6000管间距，mm32排列方式正三角形折流板型式上下间距，mm300壳体内径，mm9003Kgm湖南工业大学应用化学专业化工原理课程设计