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1、新疆工程学院化工原理课程设计说明书题目名称：GB151管板式立式管戊烷冷凝器工艺设计系部：化学与环境工程系专业班级：化学工程与工艺口-1学生姓名：黎强指导老师：杨智勇完成日期：格式及要求1、摘要1）摘要正文（小四,宋体）摘要内容200300字为易,要包括目的、方法、结果和结论。2）关键词XXXX：XXXX；XXXX（3个主题词）（小四，黑体）2、书目格式目录（三号，黑体，居中）1XXXXX（小四，黑体）11.IXXXXX（小四，宋体）21.1.IXXXXX（同上）33、说明书正文格式：_1.XXXXX（三号，黑体）I.1XXXXX（四号，黑体）1.1.1XXXXX（小四，黑体）正文：XXXXX
2、（小四,宋体）（页码居中）4、参考文献格式：列出的参考文献限于作者干脆阅读过的、最主要的且一般要求发表在正式出版物上的文献“参考文献的著录，按文稿中引用依次排列.参考文献内容（五号，宋体）示例如下：期刊一一序号作者1,作者2，作者n.题（篇）名，刊名（版本），出版年，卷次（期次）。图书一一序号作者1，作者2，作名F.书名，版本，出版地，出版者，出版年。5、.纸型、页码及版心要求：纸型：A4,双面打印页码：居中，小五版心距离：高:210mm（含页眉及页码），宽：16OmIn相当于A4纸每页40行，每行38个字。6、量和单位的运用：必需符合国家标准规定，不得运用已废弃的单位。量和单位不用中文名称,
3、而用法定符号表示。新疆工程学院课程设计任务书2015-2016学年第一学期2016年1月1日专业化学工程与工艺班级化工工艺】31课程名称化工原理设计题目标准系列管壳式立式液体冷凝器的工业设计指导老师杨智勇起止时间2016-l-l*l-7周数1周设计地点新疆工程学院设计目的：依据井水和正戊烧饱和蒸汽的物性及工艺要求，通过查阅相关资料，进行一系列相关的计算，选择合适的管壳式立式液体冷凝器，然后从理论上的正确性、技术上的可行性和经济上的合理性等方面对设计结果进行评价，完成用工艺冷却水冷却正戊烷饱和蒸汽的工业要求.设计任务或主要技术指标：用井水将正戊烧饱和蒸汽冷凝（冷;疑温度51.7C）。正戊烷的年处
4、理实力为2.772xibta,井水流量700kgh,入口温度32C要求冷凝水允许压降不大于105pa：试选用一台液体冷凝器完成该生产任务。按每年330天计，每天24h连续运行.通过计算确定换热器的传热面积、传热系数、壳程接口直径、污垢热阻、管程压力降、管数和折流挡板数等技术指标。设计进度与要求：01.01-OI.02收集与换热罂设计选型有关资料01.0301.04完成换热器的相关计算、绘图及设计6完成设计说明书的编制，排版，打印7完成答辩及成果评定主要参考书及参考资料：1付家新,肖稳发编，典型化工单元操作设备设计北京.化学工业出版社,2010.112陈英南、刘玉兰编，常用化工单元设备的设计，上
5、海,华北理JS高校出版社，2005.43谭天恩、窦梅煽，化工原理（上）,北京.化学工业出版社，2013.54化工工程手册3编辑委员会,化学工程手册，北京，化学工业出版社,19915JAspenPlus实例教程熊杰明、杨索和编，北京,化学工业出版社，2013.1摘要立式热器，它结构紧凑简洁，制造的材料能图广，处理实力大，适用性强。此次设计正戊烷换热器主要包括流淌空间的确定，计算出平均温度，传热系数和传热面积，通过计克初选换热器，依据所选换热器的参数，进一步计算出压降，并核匏传热系数和传热面积与所设计的换热器进行对比校正，最终得到所需的换热罂参数，并绘制基本的设备装置图和技术要求。关键词：立式换热
6、器传热面积装置设计书目1 .概述12 .设计任务12.1 设计题目12.2 设计任务及掾作条件13 .设计说明21 .1换热器的分类23 .2设计原则34 ,3换热器类型的选择及流淌空间的确定44 .传热过程工艺计算44.1 计算流体的定性温度，确定流体的物性数据44.2估算传热面积54.3工艺结构尺寸64.4初选换热器规格74.5核算总传热系数X。84.5.1计算管程对流给热系数%84.5.2计算亮程对流传热系数%84.5.4总传热系数94.6核算壁温与冷凝液流型94.7计算压强降94.7.1计算管程压降94.7.2计算壳程压力降105 .换热器的安装要求106 .换热器主要参数及工艺计算结
7、果127 .换热器设计说明书148 .工艺装置图159 .参考文楸1510、设计总结161 .概述不同温度的流体间传递能量的装置称为热交换器，简称换热器,换热器在石油、化工生产中应用特别广泛，在炼油厂中，原油常减压蒸懒装置中换热器的投资占总投资的2饿：在化工厂中，换热罂约占总投资的1隔以上。由于在化工生产中所用换热器的目的和要求不同,所以换热器的种类也多种多样.列管式换热器在丁油化工生产中应用地为广泛，而且技术上比较成熟。在不同的温度的流体间传递热能的装置称为热交换器，简称为换热器。在换热器中至少要有两种温度不同的流体，一种流体温度较高,放出热量，另一种流体温度较低，汲取热量。随着我国工业的不
8、断发展，对能源利用、开发和节约的要求不断提离，因而对换热器的要求也日益加强.换热器的设计、制造、结构改进及传热机理的探讨特别活跃，一些新型高效换热器相继问世。由于生产的规模、物料的性痂、传热的要求等各不相同，换热器的类型也多种多样，按用途可分为加热泯、冷却器、冷凝器和蒸发器等.不同类型的换热器各有优缺点，性能各异。在换热器设计中，首先应依据工艺要求选择适用的类型，然后计算换热所需传热面积，并确定换热器的结构尺寸。2 .设计任务2.1 设计题目标准系列管壳式立式液体冷凝器的工艺设计2 .2设计任务及操作条件某厂用井水将正戊烷饱和蒸汽冷凝（冷凝温度51.7C）,正戊烷年处理实力为2.772X10t
9、/a,井水流量70000kgh,入口温度32匕。要求冷凝水允许压降不大T10Pa：试选用一台管壳式立式液体冷凝器完成该生产任务.处理实力：正戊烷2.77210a;冷凝水流量70000kgh;正戊烷冷凝温度为51.7C,入口温度:32C;冷凝液丁饱和液体下离开冷凝器：允许压强降：不大于IOTa;每年按330大计,每天24小时连续运行操作压力：常压。3 .设计说明1 .1换热器的分类换热器按用途不同可分为加热港、冷却渊、冷凝器、蒸发微、再沸港、深冷器、过热器等：按传热方式的不同可分为：混合式、蓄热式和间壁式。其中间壁式换热器应用最为广泛：依据传热面的形态和结构特点可分为管壳式换热淞、板面式换热器和
10、扩展式换热器。管克式换热器本设计以管壳式（即列管式）换热器为例，阐述对换热器设备进行工艺计算及机构设计的步骤。列管式换热器的种类许多，目前应用广泛的，依据有无热补偿或补偿方式的不同，生要分为四种：（1）固定管板式换热器这类换热器的结构比较简洁、紧凑、造价便宜，但管外不能机械清洗。此种换热器管束连接在管板上，管板分别焊在外壳两端，并在其上连接有顶盖，顶盖和壳体装有流体进出口接管。通常在管外装巴一系列垂直于管束的挡板。同时管子和管板与外壳的连接都是刚性的.而管内管外是两种不同温度的流体.因此，当管壁与壳壁温差较大时，由r两者的热膨胀不同，产生r很大的温差应力，以致管子扭弯或使管子从官板上松脱，甚至
11、毁坏换热器。为了克制温差应力必需有温差补偿装置，般在管壁与克壁温度相差50以上时，为平安起见，换热器应有温差补偿装置（膨胀节）只能用在壳壁与管壁温差低于60-70C和壳程流体压强不高的状况。一般壳程压强超过0.GMpa时由下补偿圈过埠，难以伸缩，失去温差补偿的作用，就应考虑其他结构.管板式换热器的优缺点：换热效率高，设备本身不存在旁路，全都通过设备的流体都能在板片水纹的作用下形成湍潦，进行充分的换热。占地面枳小重量轻，除设备本身外不须要预留额外的检修和安装空间。污垢系数低流体在板片间猛烈翻胎形成湍流，板片设计避开了死区的存在，使得杂质不易在通道中沉枳堵塞，保证了良好的换热效果。检修清洗便利，较
12、耐腐蚀，具有明显经济效益。管板式换热罂的缺点：工作用力和工作温度不是很高，限制其在较为困琲工况下运用。同时由于板片通道较小，也不相宜杂质较多，颗粒较大的介质。（2）浮头式换热器浮头式换热器的一块管板用法兰与外壳相连接，另一块管板不与外壳连接，以使管子受热或冷却时可以自由伸缩.但在这块管板上连接个顶盖，称之为“浮头”,所以这种换热器“其优点是：管束可以拉出，以便清洗：管束的膨胀不变壳体约束，因而当两种换热器介质的温差大时，不会因管束与壳体的热膨胀量的不同而产生温差应力。其缺点为结构困难，造价高。（3）填料函式换热谣这类换热器管束一端可以自由膨胀，结构比浮头式荷洁，造价也比浮头式低.但壳程内介质有
13、外漏的可能,壳程中不应当处理易挥发、易燃、易爆和有毒的介质。4 4）U型管式换热器U型管式换热器，每根管子都弯成U型，两端固定在同一块管板上，每根管子皆可以自由伸缩，从而解决补偿问题。管程至少为两程，管束可以抽出清洗，管子可以自由膨胀。其缺点是管子内壁清洗困难，管子更换困难，管板上排列的管子少。优点是结构简洁，质量轻，适用于高温离压条件。蛇管式换热器蛇管式换热器是管式换热器中结构最简洁，操作最便利的一种换热设备.通常依据换热方式不同，分为沉醉式和喷淋式两类。套管式换热器食管式换热器是由两种不同直径的直管套在一起组成同心套管，其内管用U型管顺次连接，外管与外管相万.连接而成，其优点是结构简洁，能
14、耐高压，传热面积可依据须要增减，适当选择管内外径，可使流体的流速增大，两种流体呈逆流潦淌，有利于传热。适用于高温高压及小潦量潦体间的换热，3.2设计原则（1）满意工艺和操作的要求设计出来的流程和设备首先要保证质量，操作稳定，这就必需配置必要的阀门和计量仪表等,并且确定方案时,若虑到各种流体的流盘，温度和压强改变应实行什么措施来调整，而在设备发生故障时，加修应便利。（2）满意经济上的要求在确定某些操作指标和选定设备型式以及仪表配置时，要有经济核算的观点，既能满意工艺和操作要求，又使施工简便，材料来源简洁,造价低廉。假如有废热可以利用，要尽量节约热能，充分利用,或者实行适当的措施达到降低成本的目的
15、。（3）保证平安生产在工艺流程和操作中若仃爆炸、燃烧、中毒、烫伤等危急性,就要考虑必要的平安措施。又如设备的材料强度的演兑，除按规定应有肯定的平安系数外，还应考虑防止由于设备中压力突然上升或者造成真空而须要装置平安阀等。以上提到的都是为J保证平安生产所须耍的。3 .3换热器类型的选择及流淌空间的确定两流体温度改变状况:热流体正戊烧温度51.7T,冷流体井水入口温度32C,出口温度经计兑为35.57C,估计该换热器的管壁温柔壳体壁温相差不大。因此，初步确定选用固定管壳式换热器。热流体正戊烷需提高流速以增大传热膜面积，而井水粘度较大，走壳程易增大其湍动，则井水走管程，正戊烷走壳程.4 .传热过程工艺计算4.1 计算流体的定性温度，确定流体的物性数据正戊烷液体在定性温度（51.7C）下的物性数据（杳化工原理附录）密度：p=596kgn3,黏度：=1.8XIOTPas,导热系数：N=0.13W（m.。冷凝潜热：r=357.4
