化工课程设计-固定管板式冷却器的设计.doc

化工课程设计说明书 massachusetts institute of technology 目的 培养学生综合运用本门课程及有关先修课程的基础理论和基本知识去完成某项单元操作设备设计任务的实践能力。 目标 设计的设备必须在技术上是可行的，经济上是合理的，操作上是安全的，环境上是友好的。 题目 固定管板式冷却器的设计 设计条件 管程和壳程的压力均不大于0。6MPa，管程和壳程的压力降均不大于30KPa。被冷却的物料为己烷，物料从正常温度()被冷却，出口温度()自定。冷却剂为自来软水，进口温度为()，出口温度()自定。 设计步骤 方案设计 冷却剂的选用：自来软水 换热器型式的选择：固定管板式 流体壳程的选择：自来软水走管程，己烷走壳程 流体流动方向的选择：双管程+单壳程 工艺设计 查出己烷的正常沸点(进口温度) = 68.74 选定己烷的出口温度 =44 选定冷却剂的出口温度 =38 计算逆流传热的平均温度差 ==21.28 校正传热平均温度差 由查表得=0.93， 因为0.850.930.95，满足要求。由此得： 0.9321.28=19.79 计算定性温度 查出物料和冷却剂的物性参数 物料名称 己烷 质量流量 比热容 粘度 密度 导热系数 查出冷却剂的物性参数 密度 粘度 比热容 导热系数 计算热负荷 根据总传热系数K的大致范围，初选总传热系数=470W/() 初算传热面积 根据工艺条件，选取公称压力 PN=1.0MPa 根据流体物性，选定换热管材为：碳素钢 由初算传热面积和选定的公称压力PN，根据管壳式换热器行业标准JB/T4715-92，初定换热器的工艺尺寸： 从行标中直接查取计算换热面积：S=109.3 公称直径DN取600mm(卷制圆筒，圆筒内径为公称直径) 管长L=4500mm 管壁壁厚： Φ192mm 总管数： n=416 中心排管数： Nc=23 管程流通面积=0.0368 管子排列方式：正三角形 管心距：t=25mm 管程数：=2 壳程数：=1 折流板间距：h=300mm 折流板型式：25﹪圆缺形 14.计算冷却剂的流量 15.计算管程流速 因为0.50.79673m/s，所以满足要求。 16.计算管程对流传热系数 Nu=0.023 = 自来水被加热，n取0.4，代入数值： = 17.计算壳程当量直径和流速 = 因为0.20.531.5m/s，所以满足要求。 18.计算壳程对流传热系数 Nu=0.36Re。物料被冷却，取0.95， 将数值代入上式： =947.726 w/() 19.根据冷热流体的性质及温度，在(GB151-99P140-141)选取污垢热阻 20.计算总传热 其中 的确定： T=1/2()，然后查表，利用内差法得到 =51.54 解出=555.74w/() 21.由计算传热面积 22. 因为﹪，15﹪〈 19.04﹪〈 25﹪，所选换热器能完成任务。 23.核算压力降 对于ф19mm2mm的换热器，结构校正系数=1.4， 代入数值： =16161.26 Pa =16.16126 KPa 因为10 KPa〈16.16126 KPa〈30KPa，故符合要求。 管外Re= 折流板数 壳程压力降 。代入数值得： =7538.35Pa 对于液体=1.15 =（7538.35+）1.151 =12205.37Pa =12.20537KPa 因为10KPa 〈 2.20537 KPa 〈 30KPa，故符合要求。 结构设计 （1）圆筒厚度 查GB151-99P21表8得圆筒厚度为：8 mm （2）椭圆形封头 查JB/T4737-95，椭圆形封头与圆筒厚度相等，即8mm 公称直径DN（mm） 曲面高度（mm） 直边高度 （mm） 碳钢厚度 δ（mm） 内表面积 A 容积 V 质量 m kg 600 150 25 8 0．4374 0．0353 27．47 （3）管箱短节厚度 查GB151-99P20，管箱短节厚度与圆筒厚度相等，即8mm （4）压力容器法兰(甲型) DN D D1 D3 螺柱 规格 数量 质量 600 730 690 645 40 2