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广西科技大学
化工原理课程设计说明书
课题名称：循环有机液冷凝器设计 指导教师： 班 级： 姓 名： 学 号： 成绩评定：
2015 年 1 月 19 日
摘要
在工业生产中，为了实现物料之间热量传递过程中的一种设备，统称为换热器，它是化工炼油，动力，原子能和其它许多工业部门广泛应用的一种通用工艺设备，对于迅速发展的化工，炼油等工业生产来说，换热器尤为重要，换热器随着使用目的的不同可以把它分为：热交换器，加热器，冷却器，冷凝器，蒸发器和再沸器等。
本设计的主要任务是完成满足某一生产要求的管壳式换热器，它是属于列管式换热器的一种，是利用间壁使高温流体和低温流体进行对流传热从而实现物料间的热量传递。换热器的工艺设计计算有两种类型，即设计计算和校核计算，包括计算换热面积和造型两方面。设计计算的目的是根据给定的工作条件及热负荷，选择一种适当的换热器类型，确定所需的换热面积，进而确定换热器的具体尺寸。校核计算的目的则是对已有的换热器校核它是否满足预定要求，这是属于换热器性能计算问题。无论是设计计算还是校核计算，所需的数据包括结构数据、工艺数据和物性数据三大类。其中结构数据的选择在换热器设计中最为重要。对于列管式换热器的设计包括壳体型式、管程数、管子类型、管长、管制排列形式、折流板型式、冷热流体流动通道等方面的选择。工艺数据包括冷热流体的流量、进出口温度、进口压力、允许压力降及污垢系数。物性数据包括冷热流体在进出口温度或定性温度下的的密度、比热容、粘度、导热系数等。
本设计针对苯冷却的问题设计一换热器。本设计包括三个部分：说明部分；计算部分；绘图部分。本任务书主要是说明部分。说明部分主要是通过对兰州地区水资源情况、常年气温情况、水价、水质等综合考虑，最后确定冷却水的用量、进出口温差等及最后的产品说明书，说明了此换热器的工作环境，工作条件，适用范围及技术要求等。计算部分主要是针对说明部分的分析进行相应的计算，主要是对针对所选的换热器在满足生产要求的情况下进行工艺核算，最大可能的减小投入和增加收益，本设计就是为完成以上任务而进行的计算。绘图部分主要是遵照计算的要求在绘图纸上按照一定的比例要求把所设计的换热器反映到图纸上来，同时要反映出管口方位以及所使用的部件的材料，规格等。
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化工原理课程设计任务书
一． 设计名称：循环有机液冷凝器设计 二． 设计条件：
用冷却水冷却从反应器出来的循环使用有机液，操作条件如下： 1. 有机液处理量：42400Kg/h
2. 有机液：进口温度65℃,出口温度50℃
3. 冷却介质:进口温度25℃,质量流量21200Kg/h
p
4. 允许压降不大于0.3×10Pa
5. 每年按330天计，每天24小时连续运行
三． 设计任务
1. 选择适宜的列管换热器并进行核算. 2. 画出工艺设备图及列管布置图.
3. 画出带控制点的换热装置工艺流程图.
四.基础数据
物料 比热 KJ/Kg.℃ 密度 Kg/m3 950 1000 导热系数 W/m℃ 0.172 0.621 粘度×10-3 Pa/s 0.742 1 有机液 2.261 水 4.187 厂址：柳州市
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目录
一、设计方案概述和简介 ................................................................................................. 错误！未定义书签。 1.概述。 ............................................................................................................................. 错误！未定义书签。 2.列管换热器的分类 …………………………………………………………………………………………………………………………………1 （1）、U型管换热器 .....................................................................................................................................1 (2)固定管板式换热器……………………………………………………………………………………………………………………………….1 3、工艺流程草图如下所示 .............................................................................................................................2 二、工艺结构设计 ...............................................................................................................................................3 2.1、确定水的出口温度 ..................................................................................................................................3 2.2、选择换热器的类型 ..................................................................................................................................3 (1)两种流体的变化情况 ..............................................................................................................................3 （2）流程安排 .............................................................................................................................................3 2.3、计算两流体的平均温差，确定壳程数 ..................................................................................................3 2.3.2初选换热器规格 ......................................................................................................................................4 三、工艺结构尺寸 ...............................................................................................................................................4 3.1估算传热面积 .............................................................................................................................................4 3.2管径和管内流速 .........................................................................................................................................4 3．3管程数和传热管数 ..................................................................................................................................4 3.3.1单程传热管数 ..........................................................................................................................................4 3.3.2单程传热管长度 ......................................................................................................................................5 3.3.3换热器的总传热管数 ..............................................................................................................................5 3.3.4换热器的实际传热面积 ..........................................................................................................................5 3.4管心距 .........................................................................................................................................................5 3.5管束的分程方法 .........................................................................................................................................5 3.7折流板 .........................................................................................................................................................6 3.8换热器的核算 .............................................................................................................................................6 3.8.2传热管三角形排列，则其当量直径为 ..................................................................................................6 3.8.3壳程流通面积 ..........................................................................................................................................7 3.8.4 壳程流体最小流速及其雷诺数为 .........................................................................................................7 3.8.5雷诺数 ......................................................................................................................................................7 3.8.6普朗特数 ..................................................................................................................................................7 3.9.1管内表面传热系数 ..................................................................................................................................7 3.9.2管程流体流通截面积 ..............................................................................................................................8 3.9.3管程流体最小流速 ..................................................................................................................................8 3.9.4雷诺数 ......................................................................................................................................................8 3.9.5普朗特数 ..................................................................................................................................................8 3.9.6污垢热阻 ..................................................................................................................................................8 3.10总传热系数 ...............................................................................................................................................8 3.11换热器的面积浴度 ...................................................................................................................................9 （1）传热面积 .................................................................................................................................................9 （2）实际面积 .................................................................................................................................................9 （3）面积浴度 .................................................................................................................................................9 3．12壁温核算 ................................................................................................................................................9
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