化工原理课程设计---粗笨冷凝器

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化工原理课程设计-苯加热器设计

太原工业学院

化工原理课程设计苯加热器设计

系：

班级：

姓名：

学号：

完成时间：年月日

课程设计任务书

设计一个换热器，将纯苯液体从55℃加热到80℃。纯苯的流量为1.4×104 kg/h。加热介质采用的是具有200 kPa的水蒸气。要求纯苯液体在换热器中的压降不大于30kPa，试设计或选择合适的管壳式换热器，完成该任务。

设计要求

（1）换热器工艺设计计算

（2）换热器工艺流程图

（3）换热器设备结构图

（4）设计说明

一、方案简介 (4)

二、方案设计 (5)

1、确定设计方案 (5)

2、确定物性数据 (5)

3、计算总传热系数 (5)

4、工艺结构尺寸 (6)

5、换热器核算 (7)

三、设计结果一览表 (10)

四、设计总结 (12)

五、参考文献 (13)

附图··········································································

1、概述

换热器是化工、石油、食品及其他许多工业部门的通用设备，在生产中占有重要地位，由于生产规模、物料的性质、传热的要求等各不相同，估换热器的类型也是多种多样。

按用途特可分为加热器、冷却器、冷凝器、蒸发器和再沸器等，根据冷、热流体热量交换的原理和方式可分为三大类：混合式、蓄热式、间壁式。

间壁式换热器的特点是冷、热流体被固定壁面间隔开，不想混合，通过间壁进行热量的交换。此类换热器中，以列管式应用最广。本设计任务是利用饱和水蒸气给纯苯加热。利用热传递过程中对流传热原则，制成换热器，以供生产需要。

2、换热器类型

列管式换热器又称为管壳式换热器，是最典型的间壁式换热器，主要分三大类：固定管板式、浮头式、U型管式。

化工原理课程设计---精馏塔设计

LS

LM Lm
3600 Lm
V—塔内气体摩尔流量 kmol/h
Vs—塔内气体体积流量 m 3 s
MVm 、 MLm —分别为精馏段气相平均分子量、液相平均分子量
Vm、 Lm —分别为精馏段气相平均密度、液相平均密度 kg m
(2)、提馏段气液负荷计算(同上)
2019/12/7
5、热量衡算
总热量衡算 QV QW Q L QB QF QR
对于多组分的液相粘度： L
xi Li
L i —液态组分 i 的粘度, mpa s
x i — 液相中组分 i 的摩尔分率
实际理论板数
2019/12/7
N实
N理 ET
4、塔的气液负荷计算
(1)、精馏段气液负荷计算
V R 1D
L RD
VS

VMVm
3600 Vm
3. 附属设备设计和选用 (1)加料泵选型，加料管规格选型
加料泵以每天工作3小时计（每班打1小时）。大致估计一下加料管路上的管件和阀门。 (2)高位槽、贮槽容量和位置高位槽以一次加满再加一定裕量来确定其容积。贮槽容积按加满一次可生产10天计算确定。 (3)换热器选型对原料预热器，塔底再沸器，塔顶产品冷却器等进行选型。 (4)塔顶冷凝器设计选型根据换热量，回流管内流速，冷凝器高度，对塔顶冷凝器进行选型设计。

化工原理课程设计-苯加热器设计

太原工业学院

化工原理课程设计

苯加热器设计

系：

班级：

姓名：

学号：

完成时间：年月日

课程设计任务书

设计要求

（1）换热器工艺设计计算

（2）换热器工艺流程图

（3）换热器设备结构图

（4）设计说明

一、方案简介 (4)

二、方案设计 (5)

1、确定设计方案 (5)

2、确定物性数据 (5)

3、计算总传热系数 (5)

4、工艺结构尺寸 (6)

5、换热器核算 (7)

三、设计结果一览表 (10)

四、设计总结 (12)

五、参考文献 (13)

附图··········································································

一、方案简介

1、概述

按用途特可分为加热器、冷却器、冷凝器、蒸发器和再沸器等，根据冷、热流体热量交换的原理和方式可分为三大类：混合式、蓄热式、间壁式。

2、换热器类型

化工原理课程设计---精馏塔设计

塔设备的生产能力一般以千克/小时或吨/年表示，但在理论板计算时均须转换成kmol/h,在塔板设计时，气液流量又须用体积流量m3/s表示。因此要注意不同的场合应使用不同的流量单位。
1.全塔物料衡算：
F=D+W FxF=DxD+WxW 塔顶产品易挥发组分回收率η 为： η = DxD/FxF 式中:F、D、W分别为进料、塔顶产品、塔底馏出液的摩尔流量(kmol/h), xF、xD、xW分别为进料、塔顶产品、塔底馏出液组成的摩尔分率
（1）逐板法计算理论板数，交替使用操作线方程和相平衡关系。
精馏段操作线方程： yn1

L L D xn

D LD
xD
提馏段操作线方程：
L qF
W
y n 1 L q F W x n L q F W X w
xn1 yn (利用操作线方程)
yn xn (利用相平衡关系)
4.编写设计说明书设计说明书应根据设计指导思想阐明设计特点，列出设计主
要技术数据，对有关工艺流程和设备选型作出技术上和经济上的论证和评价。应按设计程序列出计算公式和计算结果；对所选用的物性数据和使用的经验公式图表应注明来历。
设计说明书应附有带控制点工艺流程图，塔板结构简图和计算机程序框图和原程序。
Rmin

xD yq yq xq

化工原理冷凝器课程设计说明书

第一章列管换热器设计概述

1.1.换热器系统方案的确定

进行换热器的设计，首先应根据工艺要求确定换热系统的流程方案并选用适当类型的换热器，确定所选换热器中流体的流动空间及流速等参数，同时计算完成给定生产任务所在地需的传热面积，并确定换热器的工艺尺寸且根据实际流体的腐蚀性确定换热器的材料，根据换热器内的压力来确定其壁厚。

1.1.1全塔流程的确定

从塔底出来的釜液一部分进入再沸器再沸后回到精馏塔内，一部分进入到冷却器中。为了节约能源，提高热量的利用率，采用原料液冷却塔底釜液，这样不仅冷却了釜液又加热了原料液，既可以减少预热原料所需要的热量，又可减少冷却水的消耗。从冷却器出来的釜液直接储存，从冷却器出来的原料液再通往原料预热器预热到所需的温度。塔顶蒸出的乙醇蒸汽通入塔顶全凝器进行冷凝，冷凝完的液体进入液体再分派器，其中的2/3回流到精馏塔内，另1/3进入冷却器中进行冷却，流出冷却器的液体直接储存作为产品卖掉。

1.1.2加热介质冷却介质的选择

在换热过程中加热介质和冷却介质的选用应根据实际情况而定。除应满足加热和冷却温度外，还应考虑来源方面，价格低廉，使用安全。在化工生产中常用的加热剂有饱和水蒸气、导热油，冷却剂一般有水和盐水。综合考虑，在本次设计中的换热器加热介质选择饱和水蒸气，冷却介质选择水。

1.1.3换热器类型的选择

列管式换热器的结构简单、牢固，操作弹性大，应用材料广，历史悠久，设计资料完善，并已有系列化标准，特别是在高温、高压和大型换热设备中占绝对优势。所以本次设计过程中的换热器都选用列管式换热器。

化工原理课程设计-标准系列管壳式立式冷凝器的设计

化工原理课程设计

标准系列管壳式立式冷凝器的设计姓名：

学号：

专业：应用化学

班级

设计时间：

一、设计题目

二、设计条件

三、设计内容

3.1概述

3.2 换热

3.3 换热设备设计步骤

四、设计说明

4.1选择换热器的类型

4.2流动空间的确定

五、传热过程工艺计算

5.1计算液体的定性温度，确定流体的物性数据

5.1.1正戊烷流体在定性温度（51.7℃）下的物性数据

5.1.2水的定性温度

5.2估算传热面积

5.2.1换热器热负荷计算

5.2.2平均传热温差

5.2.3估算传热面积

5.2.4初选换热器规格

5.2.5立式固定管板式换热器的规格

5.2.6计算面积裕度H及该换热器所要求的总传热系数K0

5.2.7折流板

5.2.8换热器核算

5.3核算壁温与冷凝液流型

5.3.1核算壁温

5.3.2核算流型

5.4计算接口直径

5.4.1计算壳程接口直径

5.5计算管程接口直径

5.6计算压强降

5.6.1计算管程压降

5.6.2计算壳程压降

六、其他

七、计算结果

八、化工课程设计心得

九、参考文献

一．设计题目

标准系列管壳式立式冷凝器的设计

二．设计条件

生产能力：正戊烷23760t/a，冷凝水流量70000Kg/h

操作压力：常压

正戊烷的冷凝温度51.7℃，冷凝水入口温度32℃

每年按330天计，每天24小时连续生产

要求冷凝器允许压降100000Pa

三、设计内容

3.1概述

换热器在石油、化工生产中应用非常广泛。在炼油厂中，原油常减压蒸馏装置中换热器的投资占总投资的20%；在化工厂中，换热器约占总投资的11%以上。由于在工业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。列管式换热器在石油化工生产中应用最为广泛，而且技术上比较成熟。

化工原理课程设计_苯-甲苯精馏塔设计(最终版)

实用标准文档

化工原理课程设计------------苯-甲苯连续精馏筛板塔的设计

聊城大学

一序言 (3)

二板式精馏塔设计任务书五 (4)

三设计计算 (5)

1.1 设计方案的选定及基础数据的搜集 (5)

1.2 精馏塔的物料衡算 (7)

1.3 精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 (12)

1.4 精馏塔的塔体工艺尺寸计算 (16)

1.5 塔板主要工艺尺寸的计算 (18)

1.6 筛板的流体力学验算 (20)

1.7 塔板负荷性能图 (23)

四设计结果一览表 (29)

五板式塔得结构与附属设备 (30)

5.1附件的计算 (30)

5.1.1接管 (30)

5.1.2冷凝器 (32)

5.1.3 再沸器 (32)

5.2 板式塔结构 (33)

六参考书目 (35)

七设计心得体会 (35)

八附录 (37)

一序言

化工原理课程设计是综合运用《化工原理》课程和有关先修课程（《物理化学》，《化工制图》等）所学知识，完成一个单元设备设计为主的一次性实践教学，是理论联系实际的桥梁，在整个教学中起着培养学生能力的重要作用。通过课程设计，要求更加熟悉工程设计的基本内容，掌握化工单元操作设计的主要程序及方法，锻炼和提高学生综合运用理论知识和技能的能力，问题分析能力，思考问题能力，计算能力等。

精馏是分离液体混合物（含可液化的气体混合物）最常用的一种单元操作，在化工，炼油，石油化工等工业中得到广泛应用。精馏过程在能量剂驱动下（有时加质量剂），使气液两相多次直接接触和分离，利用液相混合物中各组分的挥发度的不同，使易挥发组分由液相向气相转移，难挥发组分由气相向液相转移，实现原料混合液中各组分的分离。根据生产上的不同要求，精馏操作可以是连续的或间歇的，有些特殊的物系还可采用衡沸精馏或萃取精馏等特殊方法进行分离。本设计的题目是苯-甲苯连续精馏筛板塔的设计，即需设计一个精馏塔用来分离易挥发的苯和不易挥发的甲苯，采用连续操作方式，需设计一板式塔将其分离。

化工原理课程设计--苯—甲苯精馏塔的设计

化工原理课程设计

题目：苯—甲苯精馏塔的设计

专业：

姓名：

指导教师：

xxxxx学院

xx年xx月

前言--------------------------------------------------------------3

任务书-----------------------------------------------------------4

一.理论依据---------------------------------------------------------4

二.工艺计算过程

1设计方案的确定-----------------------------------------------------7 2精馏塔的物料衡-----------------------------------------------------7

3.塔板数的确定-------------------------------------------------------8

4.精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算---------------------8

5.精馏段气液负荷计算---------------------------------------------10

6、塔和塔的主要工艺尺寸计算----------------------------------11

7.筛板的流体力学验算---------------------------------------------15

8.塔板负荷性能图---------------------------------17

《化工原理》课程设计指导书(精馏塔之预热器、冷凝器、再沸器) )资料

化工原理课程设计指导书

—精馏塔的预热器、冷凝器、再沸器工艺设计

适应专业：化学工程与工艺

编写作者：胡建明

编写日期：2007.7

邵阳学院生物与化学工程系

预热器、冷凝器、再沸器的工艺设计

概述

蒸馏是化工生产中分离均相液体混合物的典型单元操，其历史悠久，应用广泛。蒸馏的基本原理是将液体混合物部分汽化、部分冷凝，利用其中个组分挥发度不同而将其分离。其本质是液、汽相间的质量传递和热量传递。为使分离彻底，以获得较纯的产品，工业生产中常采用多次部分汽化、多次部分冷凝的方法——精馏。

精馏过程通常是在塔设备内完成的。

预热器、冷凝器、再沸器是精馏过程必不可少的设备。它们承担着将物料预热、气化、冷凝等重要任务。而固定管板式换热器更是因其具有工艺简单、造价低廉、工艺设计成熟、热效率较高等优点而得到广泛的应用，尤其在很多大工业生产中。

换热器的工艺设计主要内容和步骤 1 物料衡算

1.1 设计依据

1.1.1 《×××××设计任务书》

1.1.2 产量年产99.5%（均为质量分数，下同）环己烷（丙酮）20000吨，根据工业生产中连续生产的特点，取年平均生产时间为8000小时，即小时产量为：20000×103/8000=2500kg ／h ，本设计以小时产量为计算基准。 1.1.3 进料组成F x 、产品组成D x 1,1.4 分离要求 1.2 精馏塔物料衡算

1.2.1 物料衡算示意图

1.2.2 用质量分率计算进料量及塔釜采出量

G D ,X D F D W G G G =+ F F D D W W G x G x G x =+ 解得： G F （kg/h ） G W （kg/h ）

化工原理课程设计示例

1. 引言

化工原理课程设计是化工专业重要的实践环节，通过对化工原理知识的综合应用，提高学生的实

践能力和创新思维。本文档将介绍一个化工原理

课程设计的示例，帮助读者理解并运用化工原理

知识。

2. 设计目标

本次化工原理课程设计的目标是设计一个工业

冷却器，以实现对某一化工过程的热量控制。具

体设计要求如下：

•设计一个能满足一定冷却要求的工业冷却器；

•确定冷却器的工作参数，如冷却液体流量、冷却剂的温度等；

•选择适当的材料和结构设计，以达到良好的传热效果；

•对设计进行计算和模拟，验证设计方案的可行性。

3. 设计步骤

本次化工原理课程设计将按照以下步骤进行：3.1 确定冷却要求

在设计工业冷却器之前，首先需要确定所要冷却的物质和冷却要求。例如，如果要冷却一个化工反应器，需要明确反应器的体积和所需降温的温度。这些信息对于后续的设计计算非常重要。

3.2 选择合适冷却剂

根据冷却要求，选择适合的冷却剂。在选择冷

却剂时，需要考虑其传热性能、成本和环境因素

等因素。

3.3 确定冷却剂流量

根据冷却要求和冷却剂特性，计算冷却剂的流量。流量的选择应该能够满足热量平衡方程，确

保冷却剂能够充分吸热，降低被冷却物质的温度。

3.4 设计冷却器结构

根据冷却剂流量和传热需求，设计合适的冷却器结构。选择适当的冷却器类型，如管壳式冷却器、板式换热器等，并确定其材料和尺寸。

3.5 进行传热计算和模拟

使用传热学理论和数值模拟方法，对设计方案进行计算和模拟。验证设计方案的可行性，并对热传导、传热系数等参数进行分析。

3.6 制造和测试

08环工01 化工原理课程设计之冷凝器课程设计

课程设计任务 (3)

第一章前言 (4)

第二章概述 (5)

2.1冷凝的目的 (5)

2.2冷凝器的类型 (5)

2.2.1立式壳管式冷凝器 (5)

2.2.2卧式壳管式冷凝器 (5)

2.3设计方案的确定 (6)

第三章设计计算 (8)

3.1初选结构 (8)

3.1.1 物性参数 (8)

3.1.2设Ko 初选设备 (9)

3.2传热计算 (10)

3.2.1管程换热系数α2 (10)

3.2.2 壳程传热热系数α1 (11)

3.2.3污垢热阻与传导热阻 (11)

3.2.4 校核传热 (11)

3.3 压降计算 (12)

3.3.1管程压降计算 (12)

3.3.2壳程压降计算 (12)

第四章结构设计 (13)

4.1 冷凝器的安装与组合 (13)

4.2管子设计 (13)

4.3 管间距（S）的设计 (14)

4.3.1管子在管板上的固定 (14)

4.3.2管间距 (14)

4.4管板设计 (14)

4.5 壳体的厚度计算 (15)

4.6 封头设计 (15)

4.7 管程进出口管设计 (15)

4.7.1进出口管径设计 (15)

4.7.2位置设计 (15)

4.8 壳程进出口管设计 (15)

4.8.1出口管径（冷凝液） (15)

4.8.2蒸汽入口管径的设计 (15)

4.8.3位置设计 (16)

4.9法兰 (16)

4.10支座 (16)

4.11其它 (16)

第五章设计小结 (17)

致谢 (18)

参考文献 (18)

课程设计任务：

设计题目：乙醇=水精馏塔塔顶产品全凝器

设计条件：

处理量： 6 万吨／年

产品浓度：含乙醇 95％

操作压力：常压

化工原理课程设计苯_氯苯

第1章设计方案的确定 (2)

1.1 ................................................................. 精馏操作2 1.2工艺流程的确定.. (2)

1.3 操作条件的确定 (3)

1.3.1操作压力的确定 (3)

1.3.2进料的热状况 (4)

1.3.3 精馏塔加热与冷却介质的确定 (4)

1.3.4热能的利用情况 (4)

第2章浮阀精馏塔的工艺设计 (5)

2.1物料衡算 (5)

2.2实际塔板数的计算 (6)

2.2.1回流比的选择 (6)

2.2.2理论塔板数和实际塔板数的确定 (8)

2.2.3工艺条件物性数据 (9)

2.3 浮阀塔主要尺寸的设计计算 (11)

2.3.1塔的有效高度和板间距的初选 (11)

2.3.2塔径 (11)

2.4 塔板结构及计算 (11)

2.4.1塔板参数 (11)

2.4.2浮阀数目与排列 (12)

2.4.3塔板流体力学验算 (13)

2.4.3塔板流体力学验算 (14)

2.4.4塔板负荷性能图 (16)

第3章精馏装置的附属设备设计 (19)

3.1原料预热器 (19)

设计结果评价及自我总结 (26)

附录A符号说明 (27)

附录B带控制点的工艺流程图 (29)

第1章设计方案的确定

1.1精馏操作

本次设计的物系是苯和氯苯，由于两物系的沸点不同，加热后会造成气液两相，利用两组分的相对挥发度的不同可将两组分分离。因此本次设计采用板式精馏塔操作完成分离任务。

兰州交通大学化工原理课程设计教材

化工原理课程设计

题目：年产1.5万吨苯冷却器工艺设计

学院化学与生物工程学院

专业应用化学

班级应用化学1102班

姓名

学号

年月日

换热器设计任务书................................. 错误！未定义书签。

一.设计题目........................................ 错误！未定义书签。

二.设计条件 ........................................ 错误！未定义书签。

三.换热器的介绍错误！未定义书签。

四.确定设计方案.................................... 错误！未定义书签。

五.估算传热面积.................................... 错误！未定义书签。

1.传热量 ....................................... 错误！未定义书签。

2.冷却水用量.................................... 错误！未定义书签。

3.平均传热温差 ................................. 错误！未定义书签。

4.传热面积...................................... 错误！未定义书签。

六.工艺结构尺寸.................................... 错误！未定义书签。

1.管径及管内流速 ............................... 错误！未定义书签。

化工原理课程设计甲苯冷却器的设计换热器的设计(1)

化工原理课程设计甲苯冷却器的设计换热器

的设计(1)

化工原理课程设计

甲苯冷却器的设计-换热器的设计

化工原理中，换热器是非常重要的一个环节，它常常被应用在各种流

体的冷却和加热过程中。本篇论文针对甲苯冷却器的设计进行具体讲解，包括该设备的设计原理、设计过程、设计结果与考虑因素等相关

内容。

一、甲苯冷却器的设计原理

甲苯冷却器利用冷却介质在管内流动，将甲苯热量带走，从而实现甲

苯的降温与冷却。在该设备中，管道里的冷却介质通常使用水或空气，两者的差异主要在于使用条件和选择上的区别。

二、甲苯冷却器的设计过程

1. 确定冷却介质和管路

该设备可使用的冷却介质主要包括水和空气，选择时需考虑成本、稳

定性、危险性等因素。同时，应了解管路的结构和特点，以保证介质

的正常流动。

2. 确定甲苯流量和出口温度

根据甲苯的使用需求以及实验数据，可以测定出甲苯的需要流量和出

口温度。在选择设备时也应当根据这些参数进行精准计算，并进行考虑，从而实现最佳的冷却效果。

3. 估算需求的冷却介质量

在 obtianing 清晰的管路、致动平衡和不变的操作条件之后，可以按

照热平衡方程进行计算，进而估算所需的冷却介质流量和温度范围。

该过程可使用一些常见的冷热交换计算公式和热力学公式进行完成。

4. 获取具体的设备参数

经过以上的估算和计算，可以获取到最终的设备参数，包括管长、管径、换热器结构、流量、出口温度等。在预定设计方案后，还需对其

进行更广泛的验证和检验，确保采用的方案能够实现可靠的甲苯冷却

效果。

三、甲苯冷却器的设计结果与考虑因素

1. 设备参数的简介

化工原理课程设计甲苯冷却器的设计换热器的设计-V1

化工原理课程设计甲苯冷却器的设计换热器

的设计-V1

化工原理课程设计：甲苯冷却器与换热器的设计

一、甲苯冷却器的设计

甲苯是一种常见的有机溶剂，在工业生产和科学研究中广泛使用。在

甲苯的生产过程中，需要使用到甲苯冷却器，来降低甲苯的温度。甲

苯冷却器的设计包括以下几个方面：

1. 冷却器的位置选择：冷却器应该选择在甲苯生产过程中温度最高的

部位，以达到最佳的降温效果。

2. 冷却器的材料选择：要选择具有良好耐腐蚀性和耐高温性能的材料，以确保冷却器的安全和可靠性。

3. 冷却器的散热面积：要根据甲苯的产量和温度降低的要求，选择适

当的散热面积，以充分发挥冷却器的作用。

4. 冷却器的组织结构：要选择合理的冷却器组织结构，以便充分利用

流体力学和换热原理，提高冷却效果。

二、换热器的设计

换热器是甲苯生产中不可或缺的设备，能够利用热传递原理将甲苯中

的热量传递给其他物质，从而实现热量的平衡。

换热器的设计要考虑以下几个方面：

1. 材料的选择：要选择具有良好耐腐蚀性和导热性的材料，以确保换

热器的使用寿命和传热效果。

2. 热交换面积：要根据生产过程中的热量传递量和效率要求，选择适

当的热交换面积。

3. 流体的流量和速度：流体的流量和速度对热传递效果有很大的影响。要根据生产过程中的流体物性和热力学参数，选择合理的流量和速度

范围。

4. 换热器的组织结构：换热器的组织结构要符合流体力学和热传递原理，以充分利用传热面积和传热系数，提高热传递效果。

总之，化工原理课程设计中甲苯冷却器和换热器的设计，需要综合考

虑材料、结构、流体力学和热传递原理等多个方面因素，以确保其安全、可靠、高效的使用。

[理学]化工原理课程设计_苯——甲苯

化工原理课程设计任务书

1.设计题目：苯——甲苯二元物系板式精馏塔的设计

2.设计条件：

常压： 1p atm （绝压）处理量： 100kmol/h 进料组成： F x =0.45 馏出液组成：D x =0.98

釜液组成： W x =0.035 （以上均为摩尔分率）塔顶全凝器泡点回流

回流比： R =(1.1-2.0)R min 加料状态： q =0.96 单板压降： ≤0.7kpa 3.设计任务：

1.完成该精馏塔的工艺设计（包括物料衡算、热量衡算、筛板塔的设计计算）.

2．绘制带控制点的工艺流程图、塔板负荷性能图、精馏塔工艺条件图、精馏塔设备条件图. 3．撰写精馏塔的设计说明书（包括设计结果汇总）.

课程设计是化工原理课程的一个非常重要的实践教学内容。不仅能够培养学生运用所学的化工生产的理论知识，解决生产中实际问题的能力，还能够培养学生的工程意识。健全合理的知识结构可发挥应有的作用。

此次化工原理设计是精馏塔的设计。精馏塔是化工生产中十分重要的设备。精馏塔内装有提供气液两相逐级接触的塔板，利用混合物当中各组分挥发度的不同将混合物进行分离。在精馏塔中，塔釜产生的蒸汽沿塔板之间上升，来自塔顶冷凝器的回流液从塔顶逐渐下降，气液两相在塔内实现多次接触，进行传质传热过程，轻组分上升，重组分下降，使混合物达到一定程度的分离。精馏塔的分离程度不仅与精馏塔的塔板数及其设备的结构形式有关，还与物料的性质、操作条件、气液流动情况等有关。本设计我们使用筛板塔。其突出优点为结构简单，造价低板上液面落差小，气体压强低，生产能力较大，气体分散均匀，传质效率较高。筛板塔是最早应于手工业生产的设备之一。合理的设计和适当的操作筛板塔能够满足要求的操作弹性而且效率高。采用筛板塔可解决堵塞问题适当控制漏夜实际操作表明，筛板在一定程度的漏液状态下，操作是板效率明显降低，其操作的负荷范围较泡罩塔窄，但设计良好的筛板塔其操作弹性仍可达到标准。

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化工原理课程设计任务书

一、设计题目：年产2.5 万吨苯冷却器的工艺设计

二、设计条件

1. 生产能力

2.54

吨每年粗苯

2. 设备型式：列管换热器

3. 操作压力：常压

4. 苯的进出口温度：进口 80℃,出口35℃

5. 换热器热损失为热流体热负荷的3.5%

6. 每年按330天计，每天24小时连续生产

7. 建厂地址：兰州地区

8. 要求管程和壳程的阻力都不大于104Pa,

9. 非标准系列列管式换热器的设计

三、设计步骤及要求

1. 确定设计方案

（1）选择列管换热器的类型

（2）选择冷却剂的类型和进出口温度

（3）查阅介质的物性数据

（4）选择冷热流体流动的空间及流速

（5）选择列管换热器换热管的规格

（6）换热管排列方式

（7）换热管和管板的连接方式

（8）选择列管换热器折流挡板的形式

（9）材质的选择

2. 初步估算换热器的传热面积A

3. 结构尺寸的计算

（1）确定管程数和换热管根数及管长

（2）平均温差的校核

（3）确定壳程数

（4）确定折流挡板，隔板规格和数量

（5）确定壳体和各管口的内径并圆整

5. 校核

（1）核算换热器的传热面积，要求设计裕度不小于10%,不大于20%.

（2）核算管程和壳程的流体阻力损失

（3）管长和管径之比为6～10

如果不符合上述要求重新进行以上计算.

6. 附属结构如封头、管箱、分程隔板、缓冲板、拉杆和定距管、人孔或手孔、法兰、

补强圈等的选型

7. 将计算结果列表（见表1）

四、设计成果

1. 设计说明书（A4纸）

（1）内容包括封面、任务书、目录、正文、参考文献、附录

（2）格式必须严格按照兰州交通大学毕业设计的格式打印。

2. 换热器工艺条件图（2号图纸）（手绘）

摘要

在石油、化工、食品加工、轻工、制药等行业的生产过程中，换热器是通用工艺设备，可用作加热器、冷却器、冷凝器、蒸发器和再沸器等，换热器的类型、性能各异，但设计所依据的传热基本原理相同，不同之处是在结构设计上需要根据各自设备的特点采用不同的方法。本次我的设计题目是年产 2.5 万吨苯冷却器的工艺设计，要求自行设计非系列标准的换热器管壳式换热器。

首先是根据给定的工艺参数进行前期的工艺计算。工艺计算的大体内容为确定设计方案、确定物性、计算传热系数、初估传热面积、工艺结构尺寸的计算和换热器校核。其中对初选的传热系数进行校核，计算传热面积裕量，流动阻力，如果不能满足设计要求，需调整设计，直至满足设计要求为止。

其次是附属结构计算。这部分是对管板、接管、法兰等具体零件的设计和选用。材料选用方面：对于主要承压元件选用Q345R为材料。由于介质腐蚀性不高，所以选用20钢为换热管的材料。材料的选用与制造成本紧密相连，所以应该在保证设计要求的前提下尽量降低成本。

关键词：苯冷却器非标准工艺计算

1.文件综述 ...................................................................... - 6 -

1.1换热器简介............................................................... - 6 -

1.2换热器的种类............................................................. - 6 -

1.3列管式换热器............................................................. - 7 -

1.3.1固定管板式换热器................................................... - 7 -

1.3.2浮头式换热器....................................................... - 8 -

1.3.3 U型管式换热器..................................................... - 8 -

1.3.4 填料函式换热器..................................................... - 9 -

1.4管壳式换热器设计时应考虑的问题........................................... - 9 -

1.4.2 流体两端温度的选择................................................. - 9 -

1.4.3 管子的规格和排列方法.............................................. - 10 -

1.5主要附件............................................................... - 10 -

2.确定设计方案 ................................................................. - 11 -

2.1 选择换热器的类型........................................................ - 11 -

2.2 流动空间及流速的选择.................................................... - 11 -

3 工艺计算及主体设备设计........................................................ - 11 -

3.1确定物性数据............................................................ - 11 -

3.2估算传热面积............................................................ - 12 -

3.2.1计算热负荷........................................................ - 12 -

3.2.2计算两流体的平均温度差............................................ - 12 -

3.2.3传热面积.......................................................... - 12 -

3.3苯的冷却量.............................................................. - 13 -

3.4工艺结构尺寸............................................................ - 13 -

3.4.1 管径和管内流速.................................................... - 13 -

3.4.2 管程数和传热管数.................................................. - 13 -

3.4.3传热管排列和分程方法.............................................. - 13 -

3.4.4壳体内径.......................................................... - 14 -

3.4.5折流板............................................................ - 14 -

3.4.6其他附件.......................................................... - 14 -

4 换热器核算 ................................................................... - 14 -

4.1热流量核算.............................................................. - 14 -

4.1.1壳程表面传热系数.................................................. - 14 -

4.1.2管程对流传热系数：................................................ - 15 -

4.1.3污垢热阻和管壁热阻................................................ - 16 -

4.1.4计算传热系数K................................................... - 16 -

4.1.5平均传热温差校正.................................................. - 16 -

S................................................... - 17 -

4.1.6计算传热面积

S......................................... - 17 -

4.1.7该换热器的实际传热面积

4.1.8该换热器的面积裕度为.............................................. - 17 -

4.2换热器内流体的流动阻力.............................................. - 17 -