冷凝器课程设计

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苯冷凝器课程设计

苯冷凝器课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解苯冷凝器的构造、工作原理及其在化工行业中的应用。

2. 学生能掌握苯冷凝器的关键部件，如冷却器、压缩机、膨胀阀等，并了解其功能。

3. 学生能了解并描述苯的物理性质，如沸点、凝固点、比热容等，以及其在冷凝过程中的变化。

技能目标：1. 学生能运用所学知识，分析并解决苯冷凝器在实际运行中可能出现的简单问题。

2. 学生能通过实验或模拟操作，掌握苯冷凝器的操作流程和注意事项。

3. 学生能运用图表、数据等工具，对苯冷凝器的工作效率进行简单评估。

情感态度价值观目标：1. 培养学生对化学工程设备产生兴趣，激发他们学习化学工程及相关领域的热情。

2. 培养学生的团队协作意识，使他们学会在实验和解决问题时相互合作、共同进步。

3. 培养学生的环保意识，让他们了解化工设备在环保方面的重要性，以及如何降低环境污染。

本课程针对高年级化学工程及相关专业学生，结合课程性质、学生特点和教学要求，将目标分解为具体的学习成果。

旨在使学生不仅掌握苯冷凝器的理论知识，还能运用所学解决实际问题，培养他们的实践操作能力和科学素养。

二、教学内容本章节教学内容围绕苯冷凝器的工作原理、结构组成、操作流程及应用案例展开。

具体安排如下：1. 工作原理：- 苯的物理性质：沸点、凝固点、比热容等。

- 冷凝过程的基本原理：热量传递、相变等。

- 苯冷凝器的工作原理：冷却器、压缩机、膨胀阀等部件的协同作用。

2. 结构组成：- 冷却器：类型、结构、材料及其在苯冷凝器中的作用。

- 压缩机：类型、工作原理、性能参数等。

- 膨胀阀：功能、类型、调节原理等。

- 其他辅助设备：如储液器、干燥器、过滤器等。

3. 操作流程：- 苯冷凝器的启动、运行、停车及维护保养操作。

- 实际操作过程中的注意事项：安全、节能、环保等。

- 常见故障及其排除方法。

4. 应用案例：- 苯冷凝器在化工生产中的应用实例。

- 不同工况下苯冷凝器的性能分析。

课程设计————冷凝器

课程设计说明书设计题目：换热器课程设计能源与动力工程学院热能与动力专业学生姓名：蔡海瑞学号：U200711873指导教师：何国庚，谢军龙，李嘉老师完成时间: 2010.11华中科技大学目录一．设计题目 (3)二．设计计算1.冷凝器热负荷的计算 (4)2.冷空气参数的确定 (5)3.冷凝器的结构初步规划 (6)4.空气侧传热系数的计算 (7)5.管内R22冷凝时的表面传热系数计算 (11)6.计算所需传热面积 (13)7.确定空冷冷凝器的结构外形参数 (14)8.空气侧阻力计算及选择风机 (15)三. 参考文献 (16)一：设计题目室外侧进风温度35℃，冷凝温度50℃，过冷度5℃，室内侧进风干球温度27℃，湿球温度19.5℃，蒸发温度7℃，过热度5℃，压缩机指示效率0.75.换热器类型：冷凝器。

制冷剂：R22。

系统制冷量：Q0=3200W。

二：设计目标由于系统制冷量比较小，因此所设计系统的冷凝器形式选为：空气强制流动的空冷冷凝器三：冷凝负荷计算根据题目提供的数据查R22a的压焓图，如下图所示，W Q2200 0查的各状态点1点：T1=12℃,P1=621.44,h1=407.84(kj/kg),s1=1.760kj/(kg错误！未找到引用源。

k)2s点：P2s=1942.31kPa，h2s=434（kj/kg）S2s=1.760kj(kg错误！未找到引用源。

k)2点：T2=50℃,p2=1942.31kPa3点：T3=45℃,h3=254(kj/kg),P3=1942.31kPa压缩机指示效率:ηi=0.75冷凝器热负荷Qk计算：单位制冷量：q0=h1-h3=153.84kj/kg, 错误！未找到引用源。

=442.72 kJ/㎏故，单位质量压缩功错误！未找到引用源。

34.88制冷剂质量流量：错误！未找到引用源。

=0.0208kg/s故，冷凝器的热负荷为错误！未找到引用源。

=3.925KW1.冷空气参数的确定表6-5 空冷式冷凝器设计计算参数的选择项目选择原则肋片的几何参数国产纯铜管铝套片换热器的典型结构参数：纯铜管Ф10错误！未找到引用源。

冷凝器课程设计

实验报告的撰写技巧：注意语言表达、逻辑清晰、数据准确、结论明确等
THANK YOU
汇报人：
蒸发式冷凝器：通过蒸发冷却进行冷却，冷却效果好，但结构复杂，成本高
冷凝器的特点：冷却效果好，结构简单，成本低，但冷却效果一般
冷凝器的工作原理
冷凝器是一种换热器，用于将制冷剂从气态冷凝成液态
工作原理：制冷剂在冷凝器中吸收热量，温度降低，冷凝成液态
冷凝器中的制冷剂通过管道进入蒸发器，蒸发器吸收热量，制冷剂蒸发成气态冷凝器中的制冷剂通过管道进入压缩机，压缩机压缩制冷剂，提高制冷剂的压力和温度冷凝器中的制冷剂通过管道进入冷凝器，冷凝器吸收热量，制冷剂冷凝成液态，完成一个循环
考虑冷凝器的安装和维护，包括便于拆卸、易于清洗等
验证冷凝器的设计，包括计算、模拟和实验等
优化冷凝器的成本，包括材料、制造和维护等
冷凝器材料选择
材料类型：铜、铝、不锈钢等
材料性能：耐腐蚀、耐高温、耐高压等
材料成本：考虑经济性和性价比
材料加工：易于加工和安装，降低制造成本
冷凝器制造工艺
制造流程和工艺要求
材料选择：根据冷凝器的用途和性能要求选择合适的材料设计制造：根据设计图纸进行冷凝器的制造，包括切割、焊接、组装等步骤质量控制：在制造过程中进行质量控制，确保冷凝器的性能和质量符合要求测试验收：对制造完成的冷凝器进行测试和验收，确保其性能和质量符合要求
制造材料和设备选择
材料选择：根据冷凝器的工作条件和要求，选择合适的材料，如不锈钢、铜、铝等设备选择：根据冷凝器的制造工艺和生产规模，选择合适的设备，如冲压机、焊接机、切割机等
冷凝器应用和维护
冷凝器在制冷系统中的应用
冷凝器是制冷系统中的重要部件，用于将制冷剂从气态冷凝成液态冷凝器在制冷系统中的作用是提高制冷效率，降低能耗冷凝器在制冷系统中的安装位置和方式会影响制冷效果冷凝器的维护和保养对制冷系统的正常运行至关重要

食品工程原理课程设计管壳式冷凝器

食品工程原理课程设计管壳式冷凝器设计班级：姓名：学号：设计时间目录（一）设计任务书 (3)（二）设计方案的确定 (3)（三）冷凝器的选型计算 (4)（四）核算安全系数 (6)（五）列管式换热器零部件的设计 (8)（六）设计概要表 (10)（七）主体设备结构图 (10)（八）设计评价与讨论 (11)（九）参考文献 (11)（一）食品科学与工程设计任务书一、设计题目：列管式冷却器设计二、设计任务：将制冷压缩机压缩后制冷剂(如F-22、氨等)过热蒸汽冷却、冷凝为过冷液体，送去冷库蒸发器使用。

三、设计条件：1、冷库冷负荷Q0=3000KW；2、高温库，工作温度0～4℃，采用回热循环；3、冷凝器用河水为冷却剂，可取进水温度为13~26℃；4、传热面积安全系数5～15%。

四、设计要求：1.对确定的设计方案进行简要论述；2.物料衡算、热量衡算；3.确定列管壳式冷却器的主要结构尺寸；4.计算阻力；5. 编写设计说明书（包括：①.封面；②.目录；③.设计题目；④.流程示意图；⑤.流程及方案的说明和论证；⑥设计计算及说明；⑦主体设备结构图；⑧设计结果概要表；⑨对设计的评价及问题讨论；⑩参考文献。

）6.绘制工艺流程图、管壳式冷凝器的的结构（3号图纸）、花板布置图（3号或4号图纸）。

备注：参考文献格式：期刊格式为：作者姓名.出版年.论文题目.刊物名称.卷号（期号）：起止页码。

专著格式为：作者姓名.出版年.专著书名.出版社名.起止页码。

（二）设计方案的确定设计方案的确定包括制冷剂的选择、冷凝器型式的选择、流体流入冷凝器空间的选择、冷却剂的选择及其进出口温度的确定等。

一、冷凝器造型与冷凝剂的选择选择卧式壳管式冷凝器（管束采用光滑钢管）、R717(氨气)做冷凝剂，原因有： 1. 卧式壳管式结构紧凑、传热效果好、冷却水进出口温差大，耗水量小。

2. 氨气较氟利昂环保，其卧式壳管冷凝器的传热性能也比氟利昂高。

以氨作为制冷剂，能制取0℃以下的低温；维修简单、操作方便、易于管理；氨价格低廉，来源充足；对大气臭氧层无破坏作用；钢材及冷却水消耗量大；热力系数较低。

卧式蒸汽冷凝器课程设计

卧式蒸汽冷凝器课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能够理解卧式蒸汽冷凝器的基本结构和工作原理；2. 学生能够掌握卧式蒸汽冷凝器的热量交换计算方法；3. 学生能够了解卧式蒸汽冷凝器在工业应用中的重要性。

技能目标：1. 学生能够运用所学知识，分析卧式蒸汽冷凝器的热量交换过程；2. 学生能够运用计算公式，进行卧式蒸汽冷凝器的热量交换计算；3. 学生能够通过实例分析，提高解决实际工程问题的能力。

情感态度价值观目标：1. 学生能够认识到卧式蒸汽冷凝器在节能降耗、环境保护方面的重要性，增强环保意识；2. 学生能够培养对热力设备的学习兴趣，激发探索精神和创新意识；3. 学生能够通过团队协作，培养沟通能力和团队合作精神。

分析课程性质、学生特点和教学要求：1. 课程性质：本课程属于热工学领域，侧重于热力设备的工作原理和热量交换计算；2. 学生特点：学生为初中年级，具备一定的物理基础，对热力学概念有一定了解；3. 教学要求：注重理论与实践相结合，强调学生的动手能力和实际问题解决能力。

二、教学内容1. 卧式蒸汽冷凝器的基本结构：- 冷凝器的定义及分类；- 卧式蒸汽冷凝器的组成部分及功能；- 对比分析卧式与立式冷凝器的优缺点。

2. 卧式蒸汽冷凝器工作原理：- 蒸汽在冷凝器中的热量交换过程；- 冷凝器内流体流动与传热的基本原理；- 影响卧式蒸汽冷凝器传热效果的因素。

3. 热量交换计算方法：- 对流传热系数的计算；- 冷凝器传热面积的计算；- 卧式蒸汽冷凝器热效率的计算。

4. 工业应用及实例分析：- 卧式蒸汽冷凝器在工业领域的应用场景；- 实例分析：卧式蒸汽冷凝器在典型工业设备中的应用；- 分析卧式蒸汽冷凝器在节能环保方面的作用。

5. 教学进度安排：- 基本结构和工作原理：2课时；- 热量交换计算方法：3课时；- 工业应用及实例分析：2课时。

教学内容根据教材相关章节进行组织，注重科学性和系统性，旨在帮助学生掌握卧式蒸汽冷凝器的相关知识，提高解决实际问题的能力。

食工原理课程设计-管壳式冷凝器设计

食品工程原理课程设计管壳式冷凝器设计设计任务书华南农业大学食品学院食品工程原理课程设计任务书一、设计题目：管壳式冷凝器设计。

二、设计任务：将制冷压缩机压缩后的制冷剂(如F-22、氨等)过热蒸汽冷却、冷凝为过冷液体，送去冷库蒸发器使用。

三、设计条件：1．冷库冷负荷Q=学生学号最后2位数×100（kw）；2．高温库,工作温度0~4℃,采用回热循环。

3．冷凝器用河水为冷却剂，每班分别可取进口水温度:21~25℃(1班)、6~10℃(2班)、11~15℃(3班)、16~20℃(4班)、1~5℃(5班)。

4．传热面积安全系数5~15%。

四、设计要求：1．对确定的工艺流程进行简要论述；2．物料衡算、热量衡算；3. 确定管壳式冷凝器的主要结构尺寸；4. 计算阻力；5. 编写设计说明书(包括：①封面；②目录；③设计题目（任务书）；④流程示意图；⑤流程及方案的说明和论证；⑥设计计算及说明（包括校核）；⑦主体设备结构图；⑧设计结果概要表；⑨对设计的评价及问题讨论；⑩参考文献。

)；6. 绘制工艺流程图、管壳式冷凝器的结构图（3号图纸）、及花板布置图（3号或4号图纸）。

目录1 前言 (3)1.1 设计意义 (3)1.2 文献综述 (3)2 工艺说明及流程示意图 (3)2.1 工艺说明 (3)2.2 流程示意图 (3)3 设计方案的确定 (4)3.1 制冷剂的选择 (4)3.2 冷却剂的选择 (4)3.3 液体流入冷凝器空间的选择 (4)3.4 液速的选择 (4)3.5 冷却剂适宜出口温度的确定 (5)3.6 蒸发温度、冷库温度、制冷剂蒸发温度、冷凝温度确定 (5)4 设计计算及说明 (5)4.1 冷凝器型式的选择 (5)4.2 冷凝器的选型计算 (6)4.2.1 冷凝器的热负荷 (6)4.2.2 冷凝器的传热面积计算 (6)4.2.3 冷凝器冷却水用量 (7)4.3 管数、管程数和管束的分程、管子的排列 (7)4.3.1 管数 (7)4.3.2 管程数 (7)4.3.3 管束的分程、管子在管板上的排列方式 (8)4.3.4 管心距及偏转角 (8)4.4 壳体直径、壳体厚度计算 (8)4.4.1 壳体直径 (8)4.4.2 壳体厚度的计算 (8)4.5 计算校核 (9)4.5.1 实际流速 (9)4.5.2流体雷诺数及流体类型 (9)4.5.3传热系数K (9)4.5.3.1 管内冷却水的传热系数)(i a (9)4.5.3.2 管外制冷剂冷凝膜系数)(0a (10)4.5.3.3 以管内表面积为基准的Ki (10)4.5.4 传热面积计算及安全系数计算 (11)4.5.5 冷凝器的阻力 (11)4.4.6 回热的判断及热量衡算 (12)5 设计结果概要表 (13)6 设计评价及问题讨论 (13)6.1 设计评价 (13)6.2 设计问题及讨论 (14)6.2.1 设计问题 (14)6.2.2 问题讨论 (14)参考文献 (15)附录 (15)1 前言1.1 设计意义食品工程原理作为食品科学与工程的最重要的专业课之一，学生要非常熟悉，并掌握其中的原理及懂得如何应用。

苯甲苯冷凝器课程设计

苯甲苯冷凝器课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解并掌握苯甲苯冷凝器的基本结构和工作原理；2. 学生能够运用所学知识，分析苯甲苯冷凝器在化工生产中的应用及作用；3. 学生了解并掌握苯甲苯冷凝器的操作步骤和安全注意事项。

技能目标：1. 学生能够运用所学知识，设计简单的苯甲苯冷凝器实验装置；2. 学生能够运用苯甲苯冷凝器进行实验操作，并正确收集、处理实验数据；3. 学生能够运用批判性思维和问题解决能力，分析并解决苯甲苯冷凝器实验过程中可能遇到的问题。

情感态度价值观目标：1. 学生通过本课程的学习，培养对化学实验的兴趣和热情，增强探索精神和实践能力；2. 学生能够认识到苯甲苯冷凝器在化工生产中的重要性，增强对化学工业的认识和责任感；3. 学生在实验过程中，培养团队合作意识，学会尊重他人，养成安全、环保的操作习惯。

课程性质：本课程属于化学实验课程，以实践操作为主，理论讲解为辅。

学生特点：学生处于高中阶段，具备一定的化学基础知识和实验操作能力，对实验充满好奇心和探索欲。

教学要求：结合学生特点和课程性质，注重理论与实践相结合，强调实验操作技能的培养，提高学生的实际操作能力和问题解决能力。

在教学过程中，关注学生的个体差异，激发学生的学习兴趣，培养良好的情感态度价值观。

通过具体的学习成果评估，确保课程目标的达成。

二、教学内容1. 苯甲苯冷凝器的基本概念与结构特点：介绍苯甲苯冷凝器的定义、分类及其在化工生产中的应用，分析其结构特点及工作原理，对应教材第三章第二节。

2. 苯甲苯冷凝器实验装置的设计与搭建：讲解实验装置的设计原则，指导学生搭建简单的苯甲苯冷凝器实验装置，对应教材第三章第三节。

3. 苯甲苯冷凝器操作步骤及安全注意事项：详细讲解实验操作步骤，强调安全操作规范，对应教材第三章第四节。

4. 实验数据的收集与处理：教授实验数据收集的方法和技巧，指导学生正确处理实验数据，对应教材第三章第五节。

5. 实验现象的分析与问题解决：分析苯甲苯冷凝器实验过程中可能出现的现象，培养学生的问题解决能力和批判性思维，对应教材第三章第六节。

空冷冷凝器课程设计

空冷冷凝器课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解空冷冷凝器的工作原理及其在工业中的应用。

2. 学生能掌握空冷冷凝器的结构组成，了解其主要部件的功能和特点。

3. 学生能掌握空冷冷凝器热力计算的基本方法，并能够运用相关公式进行简单计算。

技能目标：1. 学生能够运用所学知识，分析和解决实际工程中空冷冷凝器的问题。

2. 学生能够设计简单的空冷冷凝器实验，观察并分析实验结果。

3. 学生能够运用信息技术和工程软件，进行空冷冷凝器的模拟与优化。

情感态度价值观目标：1. 培养学生热爱科学，对物理学科产生浓厚的兴趣。

2. 培养学生具备良好的团队合作精神和沟通能力，学会倾听、尊重他人意见。

3. 培养学生关注环境保护和能源节约，认识到空冷冷凝器在节能减排中的重要性。

课程性质：本课程为高中物理选修课程，侧重于工程实践和实际应用。

学生特点：高中学生具备一定的物理基础知识，具有较强的逻辑思维能力和动手操作能力。

教学要求：结合学生特点，注重理论与实践相结合，提高学生的实际操作能力和问题解决能力。

通过课程学习，使学生能够将所学知识应用于实际工程问题，培养其创新精神和实践能力。

教学过程中，注重引导学生主动探索，激发学生的学习兴趣和积极性。

二、教学内容1. 空冷冷凝器基础知识：- 空冷冷凝器的工作原理及其在工业中的应用。

- 空冷冷凝器的结构组成，主要部件功能及特点。

2. 空冷冷凝器热力计算：- 空冷冷凝器热力计算的基本方法及公式。

- 结合实际案例，进行热力计算练习。

3. 空冷冷凝器实验与操作：- 设计简单的空冷冷凝器实验，观察并分析实验结果。

- 学习操作空冷冷凝器实验设备，掌握实验技能。

4. 空冷冷凝器模拟与优化：- 运用信息技术和工程软件，进行空冷冷凝器模拟。

- 分析模拟结果，探讨优化方案。

5. 环保与节能：- 讨论空冷冷凝器在节能减排中的重要性。

- 探讨空冷冷凝器的环保设计原则。

教学内容安排与进度：第一课时：空冷冷凝器基础知识学习。

08环工01 化工原理课程设计之冷凝器课程设计

目录课程设计任务 (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：常压冷却介质：水压力： P= 303.9kPa水进口温度： 30o C水出口温度： 40o C第一章前言课程设计是化工原理课程教学中综合性和实际性较强的教学环节。

它要求学生利用课程理论知识，进行融会贯通的独立思考，在规定时间内完成指定的化工设计任务，是使学生体察工程实际问题复杂性的初次尝试，培养了学生分析和解决工程实际问题的能力。

冷凝器课程设计

课程设计说明书设计题目：换热器课程设计能源与动力工程学院热能与动力专业学生姓名：张XX学号：U指导教师：李何完成时间：2012.1华中科技大学一．设计题目风冷式空调器的换热器设计。

室外侧进风温度35度，冷凝温度47度，过冷度5度，室内侧进风干球温度27度，湿球温度19.5度，蒸发温度7度，过热度5度，压缩机指示效率0.75。

换热器类型：冷凝器。

制冷剂：R134a 。

系统制冷量：Q 0=2800W 。

二：冷凝负荷计算根据题目提供的数据查R134a 的压焓图，如下图所示，查R134a 压焓图得 t6=7C 0 h6=403kj/kgt1=12C 0 h1=406 kj/kg h2s=433 kj/kg t4=42C 0 h4=h5=261 kj/kg21210.75s i h h h h η-==- 得h2=442 kj/kgQ 0=2800W肋片当量高度为'''(1)(10.35ln)0.0108282bdhρρ=-+=肋片特性参数98.6510*15.0*20328.66*2230===-ffmδλα其中)/(203kmwf⋅=λ肋片效率863.0)tanh(==mhmhfη故冷凝器的外表面效率为871.04878.00299.0863.0*4579.0=+=+=tbffs fffηη当量表面传热系数)/(73.5728.66*871.02kmwsj⋅===αηα六.管内R134a冷凝时的表面传热系数计算○1假设管壁的温度t w=45.0℃则平均温度为462w kmt tt+==℃根据R22管内冷凝的换热有关计算公式根据t m=46℃,查表得1419.7sr=,B m=81.90(B m=134(9.81/)mρλν,3957/,76.6/(),89.75kg m mw m k u uPa sρλ==⋅=⋅)871.0=sη)/(73.572kmwj⋅=α代入，有1144140.683*19.7*81.90*0.009()3577.8()i k wk wt tt tα---=-=-由热平衡可得管壁温度平衡方程：()()i i k w j t w amd t t f t tαπα-=-即)38(*4878.0*73.57)(*009.0**)(8.357741-=---wwkwktttttπ整理得)38(16.28)47(16.10143-=-wwtt由试凑法得t w*=44.7℃时，等式成立。

课程设计————冷凝器

2.由热量平衡关系求解管壁温度：忽略薄壁铜管热阻和管与肋片之间接触热阻，则管内外表面热量平衡关系为：
即
用试凑法当 ℃时，查得：；；
上式成立。因此，取管壁温度为 ℃。
所以，管内冷凝换热系数：
八：计算所需的传热面积
以管外面积为基准的传热系数：
其中；这里的为铜管厚度，为铝片热导率，根据《小型制冷装置设计指导》第67页表3-1提供的冷凝器中推荐选用的冷却介质侧污垢系数值取强制通风空气冷却式冷凝器尘埃垢层污垢系数，由于制冷剂侧热阻相对于空气侧为小值，可忽略。
取迎面风速，则最小流通面风速：
计算迎风面积：
翅片宽度：
当量直径：
空气雷诺数：
主要设计及说明
主要结果
流体流过整张平套片管管簇是的换热系数计算公式：
对于叉排：
适用范围：
运用公式时所需要确定的参数：
单元空气流到长径比：
比对各参数得知可以运用上公式计算该冷凝器管外表面换热系数：
所以管外表面传热系数
肋片效率确定：
二：设计目标
由于系统制冷量比较小，因此所设计系统的冷凝器形式选为：空气强制流动的空冷冷凝器
三：冷凝负荷计算
根据题目提供的数据查R410a的压焓图，如下图所示，
主要设计及说明
主要结果
查的各状态点的数据：
0点：T0=7℃，P0=9.898bar，h0=427.58 (kj/kg)
1点：T1=12℃,P1=9.898bar,h1=432.21(kj/kg),
其中906644为铝片热导率根据小型制冷装置设计指导第6731提供的冷凝器中推荐选用的冷却介质侧污垢系数值取强制通风空气冷却式冷凝器尘埃垢层污垢系数由于制冷剂侧热阻相对于空气侧为小值可忽略

冷凝器课程设计cad

冷凝器课程设计cad一、课程目标知识目标：1. 让学生理解冷凝器的基本概念和原理，掌握其结构、工作方式和应用场景；2. 使学生掌握CAD软件在冷凝器设计中的应用，学会绘制冷凝器零部件及整体组装图；3. 帮助学生了解冷凝器设计中涉及到的工程标准和规范。

技能目标：1. 培养学生运用CAD软件进行冷凝器设计的能力，提高其绘图速度和准确性；2. 培养学生分析问题、解决问题的能力，使其能够根据实际需求对冷凝器进行优化设计；3. 提高学生的团队协作能力，使其能够在项目中与他人有效沟通和协作。

情感态度价值观目标：1. 培养学生对冷凝器设计及CAD技术的兴趣，激发其学习热情和主动性；2. 培养学生严谨、认真的学习态度，使其认识到工程图纸在实践中的重要性；3. 增强学生的环保意识，使其在设计过程中充分考虑节能、环保等因素。

课程性质：本课程为高年级专业课，要求学生在掌握基本理论知识的基础上，具备一定的实践操作能力。

学生特点：学生具备一定的CAD软件操作基础，但缺乏实际工程项目经验。

教学要求：结合课程性质和学生特点，注重理论与实践相结合，提高学生的实际操作能力和创新能力。

通过课程学习，使学生能够独立完成冷凝器设计任务，并具备一定的优化能力。

二、教学内容1. 冷凝器原理及结构：介绍冷凝器的工作原理、分类、结构特点及其在制冷系统中的应用。

教材章节：第五章“制冷装置与设备”第一节“冷凝器”2. CAD软件操作基础：回顾CAD软件的基本操作、绘图工具及其在工程图纸中的应用。

教材章节：第二章“CAD软件操作基础”3. 冷凝器CAD设计：讲解如何运用CAD软件进行冷凝器零部件的绘制、组装及三维建模。

教材章节：第五章“制冷装置与设备”第二节“CAD在制冷设备设计中的应用”4. 冷凝器设计规范与标准：介绍冷凝器设计中所涉及的工程规范、标准及注意事项。

教材章节：第八章“制冷装置设计规范与标准”5. 冷凝器设计实例分析：分析典型冷凝器设计案例，使学生了解实际工程项目中的设计流程及要点。

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｡由于本次设计过程中所涉及的换热器的中冷热流体温差不大(小于70℃),各个换热器的工作压力在 1.6MP以下,都属于低压容器,因固定管板式换热器两端管板与壳体连在一起,这类换热器结构简单､价格低廉､管子里面易清洗,所以可选择列管式换热器中的固定管板式换热器｡1.1.4流体流动空间的选择哪一种流体流经换热器的管程,哪一种流体流经壳程,下列各点可供选择时参考(以固定管板式换热器为例)｡(1) 不洁净和易结垢的流体宜走管内,以便于清洗管子｡(2) 腐蚀性的流体宜走管内,以免壳体和管子同时受腐蚀,而且管子也便于清洗和检修｡(3) 压强高的流体宜走管内,以免壳体受压｡(4) 饱和蒸气宜走管间,以便于及时排除冷凝液,且蒸气较洁净,冷凝传热系数与流速关系不大｡(5) 被冷却的流体宜走管间,可利用外壳向外的散热作用,以增强冷却效果｡(6) 需要提高流速以增大其对流传热系数的流体宜走管内,因管程流通面积常小于壳程,且可采用多管程以增大流速｡(7) 粘度大的液体或流量较小的流体,宜走管间,因流体在有折流挡板的壳程流动时,由于流速和流向的不断改变,在低Re(Re>100)下即可达到湍流,以提高对流传热系数｡在选择流体流径时,上述各点常不能同时兼顾,应视具体情况抓住主要矛盾,例如首先考虑流体的压强､防腐蚀及清洗等要求,然后再校核对流传热系数和压强降,以便作出较恰当的选择｡1.1.5流体流速的确定流体的流速对传热来说非常的重要,因为在滞留层的传热是一热传导为主,热传导的传热速率小于对流传热｡所以如果流速太小它形成的滞留层会很厚,会大大减小传热速率,又因如果流速太小杂质会在壁面沉积也会导致传热速率的下降,提高流体在换热器中的流速,可以增大对流体传热系数,减少污垢在管子表面上沉积的可能性,即降低了污垢热阻,使总传热系数增加,所需要传热面积减少,设备费用降低｡但是流速增加,流体阻力将相应加大,使操作费用增加｡所选择流速时应该综合考虑｡下表列出工业一般采用的流体流速范围｡1.1.6换热器材质选择在进行换热器设计时,换热器各种零､部件的材料,应根据设备的操作压力､操作温度｡流体的腐蚀性能以及对材料的制造工艺性能等的要求来选取｡当然,最后还要考虑材料的经济合理性｡一般为了满足设备的操作压力和操作温度,即从设备的强度或刚度的角度来考虑,是比较容易达到的,但材料的耐腐蚀性能,有时往往成为一个复杂的问题｡在这方面考虑不周,选材不妥,不仅会影响换热器的使用寿命,而且也大大提高设备的成本｡至于材料的制造工艺性能,是与换热器的具体结构有着密切关系｡一般换热器常用的材料,有碳钢和不锈钢｡碳钢价格低,强度较高,对碱性介质的化学腐蚀比较稳定,很容易被酸腐蚀,在无耐腐蚀性要求的环境中应用是合理的｡如一般换热器用的普通无缝钢管,其常用的材料为10号和20号碳钢｡在本次设计中所涉及的换热器中的流体都是乙醇或水,不存在腐蚀性｡所以本次设计中的换热器的管材和壳材都选用碳钢｡1.1.7换热器壁厚的确定一般内压容器厚度由应满足刚度和压力的要求,本次设计中所用到的换热器内部压降都不太大,都属于常压容器,所以换热器的壁厚只要满足刚度要求即可｡1.2固定管板式换热器的结构1.2.1管程结构1.2.1.1换热器布置和排列间距常用换热管规格有ф19×2 mm,ф25×2.5 mm(碳钢10)｡小直径的管子可以承受更大的压力,而且管壁较薄;同时,对于相同的壳径,可排列较多的管子,因此单位体积的传热面积更大,单位传热面积的金属耗量更少｡所以,在管程结垢不很严重以及允许压力降较高的情况下,采用ф19mm×2mm直径的管子更为合理｡如果管程走的是易结垢的流体,则应常用较大直径的管子,有时采用ф38mm×2.5mm 或更大直径的管子｡这次用到的换热器的压力不大,换热器中流体没有腐蚀性,所以选择ф25×2.5 mm和ф19mm×2mm碳钢管｡换热管管板上的排列方式有正方形直列､正方形错列､三角形直列､三角形错列和同心圆排列,正三角形排列结构紧凑,传热效果好;正方形排列便于机械清洗;同心圆排列用于小壳径换热器,外圆管布管均匀,结构更为紧凑｡综合各种因素选择正三角形的排列方式｡1.2.1.2管子与管板连接方式的选择管板的作用是将受热管束连接在一起,并将管程和壳程的流体分隔开来｡管板与管子的连接可胀接,焊接和胀焊并用｡胀接法是利用胀管器将管子扩胀,产生显著的塑性变形,靠管子与管板间的挤压力达到密封紧固的目的｡胀接法一般用在管子为碳素钢,管板为碳素钢或低合金钢,设计压力不超过 4 MPa,设计温度不超过350℃的场合｡焊接法在高温高压条件下更能保证接头的严密性｡这次用到的换热器内流体温度不高,压力不大,所以选择胀接的方式连接管子和管板｡1.2.1.3壳程结构壳程内的结构,主要由折流板､支承板､纵向隔板､旁路挡板及缓冲板等元件组成｡由于各种换热器的工艺性能､使用的场合不同,壳程内对各种元件的设置形式亦不同,以此来满足设计的要求｡如当壳程走的是蒸汽时不安装折流板｡这次设计中的原料预热器和塔顶全凝器的壳程走的是蒸汽所以不安装折流板｡介质在壳程的流动方式有多种型式,单壳程型式应用最为普遍｡如壳侧传热膜系数远小于管侧,则可用纵向挡板分隔成双壳程型式｡1.3列管换热器的设计计算1.3.1换热器设计步骤1.了解换热流体的物理化学性质和腐蚀性能｡2.由热平衡计算传热量的大小,并确定第二种换热流体的用量｡3.决定流体通入的空间｡4.计算流体的定性温度,以确定流体的物性数据｡5.初算有效平均温差,一般先按逆流计算,然后再校核,并根据温度差校正系数不应小于0.8的原则,决定壳程数｡6.选取经验的传热系数K值, 计算传热面积｡7.由系列标准选取换热器的基本参数｡所选换热器面积应为计算出的面积的1.1-1.25倍｡8. 核算压强降,校核传热系数,包括管程､壳程对流传热系数的计算｡假如核算的K值与原选的经验值比值在1.10~1.30之间,就不再进行校核;如果相不在这个范围,则需重新假设K值并重复上述6以下步骤｡1.3.2计算设计主要公式Q=KSΔtm式中 Q——传热速率(即热负荷),W;K——总传热系数,W/(m2.℃);S——与K值对应的换热器传热面积,m2;Δtm——平均温度差,℃｡1.3.2.1 热负荷(传热速率)Q无相变传热Q=WhCph(T 1-T 2)=WcCpc(t 2-t 1)相变传热(蒸汽冷凝且冷凝液在饱和温度下离开换热器) Q=Whr=WcCpc(t 2一t 1) 式中W ——流体的质量流量,kg/h;Cp ——流体的平均定压比热容,J/(kg·℃); T ——热流体的温度,℃; T ——冷流体的温度,℃;r ——饱和蒸气的冷凝潜热,kJ/kg ｡下标h 和c 分别表示热流体和冷流体,下标1和2分别表示换热器的进口和出口｡ 1.3.2.2平均温度差Δtm一侧恒温,逆流与并流的平均温差相等:两侧变温,错流和折流的平均温差用逆流平均温差校正: Φ△t ——温差校正系数,Φ△t=f (P,R),其中:1.3.2.3 总传热系数K初选换热器时,应根据所要设计的换热器的具体操作物流选取K 的经验数值,选定的K 的经验值为K 选｡确定了选用的换热器后,需要对换热器的总传热系数K 进行核算,总传热系数K 的计算按下列公式:oso m o i o si i i o o h R kd bd d d R d h d K 11++++⨯=式中 K ｡——基于换热器外表面积的总传热系数,w/((m 2.℃);h o ､h i ——分别为管外及管内的对流传热系数,w/(m 2·℃); R so ､R si —一分别为管外侧及管内侧表面上的污垢热阻,(m 2.℃)/w; d o ､d i ､d m ——分别为换热器列管的外径､内径及平均直径,m; b ——列管管壁厚度, m;1212ln t t t t t m ∆∆∆-∆=∆冷流体出进口温度差热流体进出口温度差度的差热流体与冷流体进口温冷流体进出口温度差=--==--=12211112t t T T R t T t t P 逆,m t m t t ∆=∆∆ϕk 一列管管壁的导热系数,w /(m ·℃)｡ 1.3.2.4对流传热系数(1)对于低粘度流体(μ小于或等于2倍常温水的粘度)nii ii nd k h Nu Pr Re 023.0Pr Re 023.08.08.0⨯⨯⨯==当流体被加热时,n=0.4 当流体被冷却时,n=0.3 式中:ρ､μ——分别为流体的密度和粘度,kg/m 3､Pa ·s;k ､Cp ——分别为流体的导热系数和比热容,w/(m ·℃)､J/kg •℃; u ——管内流速.m/s; d i ——列管内径,m ｡应用范围:Re>l0000,Pr=0.7-160,管长与管径之比L/d>60,若L/d<60可将1-10式算出的α乘以(1+ (d/L)0.7)特征尺寸:管内径d定性温度:取流体进､出口温度的算术平均值｡ (2)蒸汽在水平管束上冷凝时的冷凝传热系数若蒸汽在水平管束上冷凝,用下式计算冷凝传热系数:413232)(725.0td n gk r h o c o ∆⨯=μρ式中:k ——冷凝液的导热系数,w/(m ·℃); ρ——冷凝液的密度,kg/m3｡; μ——冷凝液的粘度,Pa ·s;γ——饱和蒸汽的冷凝潜热,kJ/kg;Δt ——蒸汽的饱和温度与壁温之差,Δt=t s -t w n c ——水平管束在垂直列上的管数;75.01775.0375.0275.0117321n n n n n n n n n c ++++++++=1.3.2.5流体压力降的计算式 (1)管程压力降()p s t i N N F P P P 21∆+∆=∆∑⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=∆222u P ρξ--∆1P 直管中因摩擦阻力引起的压力降Pa ; --∆2P 回弯管中因摩擦阻力引起的压力降,Pa;--t F 结垢校正系数,无因次,φ25×2.5mm 的换热管取1.4;φ19×2mm 的换热管取1.5;--S N 串联的壳程数;--p N 管程数｡ξ—— 阻力系数,列管换热器管内ξ=3 (2)壳程压力降()S s i N F P P P '2'1∆+∆=∆()225.3212'22'1o B o S c o u D z N P u N n Ff P ρρ ⎝⎛⎪⎭⎫-=∆+=∆ ()Nn R R f c e e o 1.123000.5228.0=>⨯=---∆'1P 流体横过管束的压力降Pa ;--∆'2P 流体流过折流挡板缺口的压力降Pa ;--s F 结垢校正系数,无因次,对液体,取1.15;对气体,取1.0; F —管子排列方式对压力降的校正系数:三角形排列F=0.5;正方形排列F=0.3;正方形错列F=0.4;--o f 壳程流体的摩擦系数; --c n 横过管束中心线的管数 z- -折流挡板间距,m; D- -壳体直径,m;--B N 折流挡板数目;--o u 按壳程流通面积S o 计算的流速,m/s ｡一般说来,流经列管式换热器允许的压强降,液体为10—100 kPa,气体为1—10 kPa 左右｡第二章换热器工艺计算2.1全塔物料恒算2.1.1全塔组成计算生产任务为年产2.7万吨,组成不低于92%的乙醇｡原料液为50%的乙醇溶液,釜残液为0.5%的乙醇溶液｡以摩尔流量为基准进行物料衡算(生产期为一年300天,一天24小时连续运行)｡已知乙醇的摩尔质量为46g/mol,水的摩尔质量为18g/mol｡则全塔组成为:原料液:M塔顶馏岀液:釜残液:塔顶产量:则根据:可得: W=48.95215mol/sF=74.41515mol/s精馏系统的回流比为:R=3塔顶蒸汽泡点回流:q=1=125.341mol/s=125.341mol/s综上所述,转化为质量流量为F=1.92550kg/sD=1.04167kg/sV=3.12500kg/sW=0.88384kg/sL=2.08333kg/s2.1.2塔底冷却器计算原料液首先通过塔底冷却器进行预热,进行原料液的回收利用｡设0.5%乙醇由99.3冷却到35,则可查得各个温度下元液定性温度的比热,利用试差法求出原料液可预热的温度｡查得:原料液的定性温度为:其比热为:4.18kJ/kg即 0.88384查得 5320℃时即原料液通过塔釜可预热到53即2.2预热器工艺设计2.2.1.设计任务和条件2.2.1.1设计任务处理能力:将1.9255kg/s的50%的乙醇溶液由53℃预热到81.9℃｡设备形式:列管式换热器｡热流体的进出口温度都是120℃,原料液的进口温度是53℃,出口温度为81.9℃｡由于换热器中两流体温度差不大,壳程压力较小,故可选择固定管板式换热器｡2.2.1.2操作条件预热器是把经过塔底冷却器已被加热到53℃的原料液预热到泡点81.9℃,采用120℃的饱和蒸汽进行加热｡2.2.1.3设计要求选择适宜的列管换热器并进行核算｡2.2.2设计计算2.2.2.1确定流体流动空间设计任务的热流体为水蒸汽,冷流体为原料液乙醇,为使原料液出口温度达到泡点,令蒸汽走壳程,原料液走管程｡由于蒸汽比较干净不易结垢,所以蒸汽走壳程以便于及时排除冷凝液,原料液中可能含有杂质､易结垢,所以原料液走管程便于清洗管子｡因碳钢管价格低强度好,预热器中的流体没有腐蚀性,所以选用碳钢管｡2.2.2.2确定流体物性数据50%乙醇溶液定性温度:67.45℃水蒸气定性温度:120℃查得的物性参数为:名称密度ρ定压比热Cp 导热系k 粘度μ汽化热rKg/KJ/(Kg·℃) W/(m·℃) Pa·s KJ/Kg加热蒸汽 1.121 2.10 0.0275 2.42205.2冷凝水943.10 4.24 0.6862 —原料液853.24 4.170.3280—预热器的工艺计算备注(1)热负荷计算水蒸气流量:(2)计算有效平均温度差加热蒸汽T: 120 ℃120℃原料液t: 81.9 ℃53℃Δt 38.1 ℃67℃(3)选取经验传热系数K值根据管程走乙醇溶液,壳程走水蒸气,总传热系数K=580~2910 W/(m2·℃),暂取K=720 W/(m2·℃)｡(4)估算换热面积(5)初选换热器规格由于两流体温差大于50℃,可选用带有热膨胀节的固定管板式换热器,初选换热器型号为:JB/T4715—92主要参数如下:外壳直径273mm 公称压力 2.50MPa公称面积 6.4 m2管子尺寸φ19×2管子数56 管长2000mm管中心距25 mm 管程数Np 2管子排列方式正三角形管程流通面积0.0049 m2实际换热面积:S0=nπd0(L-0.06)=56×3.14×0.019×(2-0.1)=6.35 m2采用此换热面积的换热器,则要求过程的总传热系数为: Wc=F=1.9255kg/s Q=232048 W采取逆流流动, 提高传热效果122211tTttTt-=∆-=∆根据所需换热面积,选择适宜的换热器｡一般说来,流经列(6)核算压降①管程压强降∑ΔP i=(ΔP1+ΔP2)Ft·Ns·Np 其中Ft=1.5,Ns=1,Np=2管程流速对于碳钢管,取相对粗糙度ε=0.1,0.10.006715idε==由λ-Re关系图查得,λ=0.039=(471.46+271.99)×1.5×1×2=2230.35Pa(<50 KPa)②壳程压强降管式换热器允许的压强降,液体为10-100kpa,气体为1-10kpa左右｡列管换热器内阻力系数为3｡其中Fs=1.0,Ns=1管子为正三角形排列 F=0.5壳程流通面积 222220.273560.0190.04264444o o A D n d m ππππ=⋅-⋅⋅=⋅-⋅⋅=壳程流速而=0.51=9.92Pa(<10 KPa)计算结果表明,管程和壳程的压降均能满足条件 (7) 核算总传热系数①管程对流传热系数13672()由于水蒸气汽化热比较大,原料液已经过塔釜残液预热｡因此流量较小,从而使压降较小｡雷诺数越大,流体湍动程度越大,导热效果越好｡壳程气体冷凝为液膜,大大影响了流体间的换热效果｡因此,计算壳程传热系数需用冷凝液的物性参数进行计算｡0.023=2020.09②壳程对流传热系数=0.725=11717.61③污垢热阻查书附录有Rsi=1.7197⨯410-(m2·℃)/W Rso=1.7197⨯410-(m2·℃)/W④总传热系数K=则故所选的换热器是合适的,安全系数为(8)核算面积一般在1.10-1.25之间,否则需另选K值｡管程出口接管也可选用此标准管径｡则故所选换热器合适,面积裕量为:选择结果:选用带有热膨胀节的固定管板式换热器,型号:JB/T4715—92｡(9)预热器的接管选择 ①管程进口接管选择换热器的接管选择时,对于液体来说速度一般在1-3m/s ｡由于管程流体为原料液,则进出口接管相同,取进口速度为u=2.0m/s则由24i V d u π=⋅⋅,可得:根据规格选取标准管径则可知,所选管径适合｡②壳程进口接管的选择换热器的接管选择时,对于气体来说速度一般为10-30m/s ｡由于壳程为水蒸气,则取进口速度为u=25 m/s ｡则由24i V d u π=⋅⋅,可得:根据规格选取标准管径则可知,所选的管径合适｡③壳程出口接管的选择壳程出口为冷凝液则取进口速度为u=1.5 m/s 可得:根据规格选取标准管径则可知,所选管径适合2.3全凝器工艺设计2.3.1设计任务和条件2.3.1.1设计任务处理能力:冷凝3.125Kg/s的92%的乙醇溶液｡设备形式:列管式换热器｡由于热流体进出口温度都为78.3,冷流体进口温度15,出口温度为35｡冷热流体温度差异不大,壳程压降较小,因此可以采用固定管板式换热器｡2.3.1.2操作条件92%乙醇:冷凝温度78.3冷凝液于饱和温度下离开冷凝器｡冷却介质:水｡入口温度15,设定出口温度35｡允许压降:液体10-100kPa,气体1-10kPa｡2.3.1.3设计要求选择适宜的列管换热器并进行核算｡2.3.2.设计计算此为一侧流体恒温的列管式换热器设计｡2.3.2.1确定流体流动空间冷却水走管程,乙醇蒸汽走壳程｡由于蒸汽比较干净不易结垢,乙醇蒸汽通过壳壁面向空气中散热,提高冷凝效果的同时可以及时排除冷凝液｡原料液中可能含有杂质､易结垢,所以原料液走管程便于清洗管子｡因碳钢管价格低强度好,预热器中的流体没有腐蚀性,所以选用碳钢管｡2.3.2.2确定流体物性数据水的定性温度: 25℃92%乙醇定性温度:78.3℃根据定性温度查得的物性参数为:名称密度ρKg/定压比热CpKJ/(Kg·℃)导热系kW/(m·℃)粘度μPa·s汽化热rKJ/Kg乙醇蒸汽 1.4040 —— 1.052—饱和乙醇750 4.24 0.1780 992液体水996.95 4.17850.6072—冷凝器的工艺计算备注(1)热负荷计算Q h = V ·r = 3.125 3.100×106 W冷却水耗量 Wc=hp Q C t⋅∆=(2)计算有效平均温度差92%乙醇蒸汽 T:78.3 ℃ 78.3℃ 水 t: 35 ℃ 15℃ Δt 43.3 ℃ 63.3℃(3)选取经验传热系数K 值根据管程走水溶液,壳程走乙醇蒸气,总传热系数K=470~815 W/(m 2·℃),暂取K=750W/(m 2·℃) (4)估算换热面积(5)初选换热器规格由于两流体温差大于50℃,可选用带有热膨胀节的固定管板式换热器,初选换热器型号为:JB/T4715—92主要参数如下: 外壳直径 600mm 公称压力 2.50MPa公称面积 80.1m 2 管子尺寸 φ25×2.5 管子数 232 管长 4500mm 管中心距 32 mm 管程数Np 2 管子排列方式正三角形管程流通面积0.0364 m 2实际换热面积:S 0=n πd 0(L-0.06)=232×3.14×0.025×(4.5-0.1)=80.13 m 2 采用此换热面积的换热器,则要求过程的总传热系数为:Q=3100000 W采取逆流流动,提高传热效果122211t T t t T t -=∆-=∆根据所需换热面积,选择适宜的换热器｡(6)核算压降①管程压强降∑ΔP i=(ΔP1+ΔP2)Ft·Ns·Np其中Ft=1.4,Ns=1,Np=2管程流速对于碳钢管,取相对粗糙度ε=0.1,由λ-Re关系图查得,λ=0.035=(4100.00+1561.95×1.4×1×2=15852.00Pa(<50 KPa)②壳程压强降其中Fs=1.0,Ns=1,管子为正三角形排列F=0.5取折流挡板间距z=0.4 ,0.150.6,1=10.25 一般说来,流经列管式换热器允许的压强降,液体为10-100kpa,气体为1-10kpa 左右｡列管换热器内阻力系数为3｡增加折流挡板可以加大流体流速并提高湍动程度,致使壳程对流传热系数提高｡壳程流通面积壳程流速=0.5=10.25(3.5 2)= 1549.68Pa=4606.84Pa(<10 KPa)计算结果表明,管程和壳程的压降均能满足条件｡(7)核算总传热系数①管程对流传热系数228940.023雷诺数越大,流体湍动程度越大,导热效果越好｡壳程气体冷凝为液膜,大大影响了流体间的换热效果｡因此,计算壳程传热系数需用冷凝液的物性参数进行计算｡=4467.59②壳程对流传热系数=0.725=2167.48③污垢热阻查书附录有:Rsi=1.7197⨯410-(m2·℃)/W Rso=1.7197⨯410-(m2·℃)/W④总传热系数K=则故所选的换热器是合适的,安全系数为(8)核算面积则一般在1.10-1.25之间,否则需另选K值｡故所选换热器合适,面积裕量为:选择结果:选用带有热膨胀节的固定管板式换热器,型号:JB/T4715—92 (8)全凝器的接管选择①管程进口接管选择换热器的接管选择时,对于液体来说速度一般在1-3m/s ｡由于管程流体为原料液,则进出口接管相同,取进口速度为u=2.0m/s则由24i V d u π=⋅⋅,可得:根据规格选取标准管径:则可知,所选管径适合｡②壳程进口接管的选择换热器的接管选择时,对于气体来说速度一般为10-30m/s ｡由于壳程为水蒸气,则取进口速度为u=30 m/s ｡则由24i V d u π=⋅⋅,可得:根据规格选取标准管径则可知,所选的管径合适｡③壳程出口接管的选择壳程出口为冷凝液则取进口速度为u=2.0 m/s, 可得:根据规格选取标准管径:则可知,所选管径适合｡2.4.1离心泵的体积流量计算查得原料液的物性参数为:4.306Pa s2.4.1根据伯努利方程式,计算泵的压头已知原料液的输送高度为20m,管路总长100m｡根据工艺流程图可知其中有7个弯头,3个阀门,根据预热器接管计算,可知输送管为的不锈钢管｡原料液储罐内液面恒定,上方表压为101.3kpa,精馏塔进料口处塔内表压为121.0kpa｡以储罐液面为水平基准面:式中:,m/s,｡而 2.09m/s①直管阻力损失:雷诺数:对于碳钢管,取相对粗糙度ε=0.1,由λ-Re关系图查得,λ=0.027｡∑=0.027=16.25m②局部阻力损失:7个弯头:Le=7 1.5=10.5m2个截止阀:Le=215=30m1个标准阀:由工艺流程图确定弯头与阀门数目｡)=7.92m③冷却器阻力损失:④预热器阻力损失:则==16.25+7.92+4.06+0.27=28.5m=20+=51.076m由于原料液密度小于水的密度,所以不需要核算轴功率｡因此,所需泵的流量为,扬程为51.076m｡由于离心泵输送的是50%乙醇溶液,应该选用油泵｡则根据Y型离心油泵性能表可知:型号:50Y-60离心泵的主要参数转速n/(r/min)流量Q/( m3/h)扬程H/m效率η/%轴功率kw(NPSH)rm2950 12.5 60 35 5.95 3.03.1换热器设计结果3.1.1原料预热器主要结构尺寸和计算结果3.1.2塔顶全凝器主要结构尺寸和计算结果设计心得课程设计是我们专业课程知识的综合训练,是课本知识的一个升华｡通过课程设计,我们综合运用自己所学的专业知识与生产实际｡同时锻炼了自己独立工作的能力｡对我们是一个很大的锻炼与提高｡在课设过程中,我深刻感受到了书本知识在现实面前是那么地暗淡无光｡自己在设计过程中不仅需要遵守化工原理的思路与方法,而且设计需要与实际相结合,根据现实情况选择泵､换热器､是否需要热膨胀节等等问题｡同时,我还明白了做学问必须严格谨慎,不怕吃苦｡我们在换热器计算过程中需要不断校核换热系数,这不仅锻炼了我们的耐心,而且帮助我们思考问题,怎么样才能快速选出自己需要的换热器｡还有本次课程设计的过程中,我们积极查阅各种各种资料,这对我们设计与学习帮助很大｡作为一名化工专业大三的学生,我觉得能够做这样的课设设计师十分有意义的｡在已度过的三年大学生活里我们大多数接触的是专业基础课,我们在课堂上掌握的仅仅是专业基础课的理论面,如何去面对现实中的各种化工设备的机械设计?如何把我们所学到的专业基础理论知识用到实践中去呢?我想做类似的课程设计就为我们提供了良好的实践平台｡短短的两周课程设计,使我发现了自己所掌握的知识是真正如此的缺乏,综合应用所学的专业知识能力的不足｡做学问过程中非常浮躁,这都是我今后需要克服与改正的问题｡相信此次设计训练对自己的今后工作都会有一定的帮助｡最后,在此感谢老师给予我们的帮助,给予我们这次锻炼的宝贵机会｡参考文献[1]柴诚敬,张国亮主编.化工流体流动与传热.化学工业出版社.2007年.。

正辛烷冷凝器课程设计

正辛烷冷凝器课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解正辛烷的性质、组成及其在工业中的应用。

2. 学生能够掌握冷凝器的工作原理及其在化工过程中的作用。

3. 学生能够描述正辛烷在冷凝器中的物理变化过程，并解释相关热力学概念。

技能目标：1. 学生能够运用所学知识，分析正辛烷冷凝器的操作条件和设计参数。

2. 学生能够设计简单的冷凝器流程图，并进行基本的设备选型。

3. 学生通过实际操作或模拟实验，能够掌握冷凝器操作的基本技能。

情感态度价值观目标：1. 学生培养对化学工程学科的兴趣，增强对工程实践的认识和探究欲望。

2. 学生通过学习，能够认识到化工技术在环境保护和资源节约中的重要性，形成可持续发展意识。

3. 学生能够在团队合作中培养沟通协调能力，增强解决复杂工程问题的自信心。

课程性质分析：本课程为高中化学工程模块内容，旨在通过正辛烷冷凝器的设计教学，将理论知识与实践相结合，提高学生的工程素养。

学生特点分析：高中生已具备一定的化学基础和物理知识，对工程概念有初步了解，但对具体工程设备的认识有限，需要通过具体案例分析来加深理解。

教学要求：1. 教学内容需紧密结合教材，注重理论与实践的结合。

2. 教学过程应突出学生的主体地位，鼓励学生主动探究和动手实践。

3. 教学评价应关注学生在知识掌握、技能应用及情感态度价值观方面的全面发展。

二、教学内容1. 正辛烷的性质与组成：介绍正辛烷的化学结构、物理性质、沸点、凝固点等，结合教材第二章第一节。

2. 冷凝器的工作原理：讲解冷凝器的基本结构、工作流程、热交换原理，对应教材第二章第三节。

3. 正辛烷在冷凝器中的物理变化：分析正辛烷在冷凝器中的相变过程，涉及热力学概念，如热量、焓变等，参考教材第二章第四节。

4. 冷凝器的设计与操作：讲解冷凝器的设计参数、操作条件，包括材料选择、设备选型等，结合教材第二章第五节。

5. 实践案例分析：分析正辛烷冷凝器的实际应用案例，让学生了解工程实践中的问题及解决方案，参考教材第二章综合案例。

《丁二烯卧式冷凝器课程设计》

湖南工业大学课程设计资料袋机械工程学院（系、部） 2007 - 2008 学年第一学课程名称单元过程设备指导教师职称学生姓名专业班级过控041 学号题目丁二烯卧式冷凝器成绩起止日期 2007 年 12 月 24日～ 2008 年 1月 11 日目录清单本科课程设计丁二烯卧式冷凝器学院（部）：机械工程学院专业：过程装备与控制工程学生姓名：班级：学号指导教师姓名：职称最终评定成绩2008 年 1 月湖南工业大学本科课程设计丁二烯卧式冷凝器学院（部）：机械工程学院专业：过程装备与控制工程学号：学生姓名：指导教师：2008 年1 月III课程设计任务书2007 —2008 学年第一学期机械工程学院过程装备与控制工程专业过041 班级课程名称：单元过程设备设计题目：丁二烯卧式冷凝器完成期限：自2007 年12 月24 日至2008 年 1 月11 日共 3 周IV指导教师（签字）：年月日系（教研室）主任（签字）：年月日V.目录第1章冷凝器工艺设计 (3)1.1 设计方案选择 (3)1.1.1 选择冷凝器类型 (3)1.1.1.1 流程安排 (3)1.1.1.2 确定物性参数 (3)1.2 工艺结构设计 (3)估算传热面积 (3)1.2.1.1 冷凝器的热流量 (4)1.2.1.2 冷却水用量 (4)1.2.1.3 平均传热温差 (4)1.2.1.4 估算传热面积 (4)1.2.1.5 选择管径和管内流速 (4)1.2.1.6 管程数和传热管数 (4)1.2.1.7 传热管排列和分程方法 (4)1.2.1.8 壳体内径 (5)1.2.1.9 折流板 (5)1.2.1.10 其它附件 (5)1.2.1.11 接管 (5)1.3 换热器核算 (5)1.3.1 热流量核算 (5)1.3.1.1. 壳程表面传热系数 (5)1.3.1.2. 管内表面传热系数 (6)污垢热阻和管壁热阻 (6)传热系数 (7)1.3.2 壁温核算 (7)1.3.3 换热器内流体的流动阻力 (8)VI第2章冷凝器机械设计 (10)结构设计 (10)结构和机械结构设计 (11)2.1.1.1 筒体内径确定 (11)2.1.1.2 管箱结构设计 (11)2.1.1.3 管箱法兰和管箱侧壳体法兰设计 (11)2.1.1.4 固定端管板结构设计 (11)2.1.1.5 垫片选择 (11)2.1.1.6 鞍座选用及安装位置确定 (11)2.1.1.7 折流板布置 (11)2.2 强度计算 (12)2.2.1 筒体壁厚计算 (12)2.2.2 管箱筒节,封头厚度计算 (12)2.2.3 固定管板计算 (13)结论 (14)参考文献 (15)附录1 (16)VII8第1章冷凝器工艺设计设计方案选择选择设计方案的原则是要保证达到工艺要求的热流量,操作上要安全可靠,结构上要简单,可维护性好,尽可能节省操作费用和设备投资.1.1.1 选择冷凝器类型冷凝丁二烯蒸汽,其温度为40℃,用冷却水作冷却剂,水的进出口温度分别为15℃和25℃.该温差不是很大,所以选择固定管板式卧式冷凝器. 1.1.1.1 流程安排因为冷却水较容易结垢,若其流速太低,会加快污垢增长速度,使冷凝器的热流量下降,所以从总体考虑,应使冷却水走管程,丁二烯蒸汽走壳程. 1.1.1.2 确定物性参数定性温度: 壳程气体的定性温度为 (4040)2273313T K =++= 管程气体的定性温度为 (1525)2273293t K =++= 根据定性温度查管程和壳程流体的有关物性数据如下: 丁二烯蒸汽在40℃时: 密度 2160kg m ρ=定压比压容 0.0175kj (kg K)p c =⋅ 热导率 0.0175W (m K)λ=⋅ 粘度 30.14510Pa s μ-=⨯⋅ 冷却水在20℃时: 密度 2998.2kg m i =ρ 定压比热容 4.183kj (kg K)pi c =⋅ 热导率0.599W (m K)iλ=⋅粘度 31.00410Pa s i u -=⨯⋅工艺结构设计1.2.1 估算传热面积9冷凝器的热流量1(75003600)373777kW Q D r === （）量377710[4.183(2515)]18.6()66960(kg h )pi im Qkg s c t -=∆=⨯⨯-== （1.2）1.2.1.3 平均传热温差1212(4015)(4025)19.6K (4015)ln ln (4025)m t t t t t ∆-∆---∆===∆--∆ （）估算传热面积根据冷热流体的具体情况,参考换热器传热系数的大致范围1(见表3-1)假设2470W (m K)K =⋅ 则 327771084.3(m )47019.6m P Q A K T ⨯===∆⨯ （）选择管径和管内流速选用5.225⨯φ较高级冷拔传热管(碳钢), 取 0.5m s iu=.管程数和传热管数传热管内径和单程传热管数218.6998.2118.71190.7850.020.054s i iVn d u π===≈⨯⨯(根)（）按单程管计算,所需的传热管长度为084.39.02(m)3.140.025119P s A L d n π===⨯⨯ （）按单程管计算.传热管过长,宜采用多程管,现取传热管长m l 5.4=,则管程数为9.0224.5p L N l ==≈(管程) 传热管总根数 1192238T N =⨯=(根)传热管排列和分程方法01.25t d =,则 1.252531.2532(mm)t =⨯=≈ 隔板中心到离其最近一排管中心距离按式(3-16)计算326622(mm)22t s =+=+= 各相邻管的管心距为44mm.1化工单元过程及设备课程设计第75页10管束的分程方法,每程各有传热管119根,其前后管箱中隔板设置和介质流通顺序按图3-14选取.1.2.1.8 壳体内径7.0=η,则壳体内径为 1.05 1.05620(mm)D ==⨯=（）按卷制壳体的进级档圆整600(mm)D = 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0.25600150(mm)h =⨯=取折流板间距D B 35.0=,则0.35600210(mm)B =⨯=, 圆整取200(mm)B =, 折流板数215.21120045001≈=-=-=折流板间距传热管长N B (块)折流板水平装配. 其它附件拉杆数量与直径按2表4-7和4-8选取,本冷凝器壳体内径为600mm,故其拉杆直径为16φ拉杆数量不得少于4个.壳程入口处,应设置防冲挡板.3参考文献[1] (d)图接管壳程流体进出口接管: 取接管内气体流速110m s u =,则接管内径为0.041()t D m === （） —97板式平焊钢制管法兰。

冷凝器的设计

冷凝器的设计目录设计任务书 (1)一、设计任务和操作条件 (1)二、设计内容 (1)设计说明书 (2)第一章设计参数 (2)一、概述 (2)二、选择换热器的类型 (2)第二章传热量和流程确定 (3)2.1定性温度的确定 (3)2.1.1热流体物性参数 (3)2.2热量计算 (3)2.2.1冷流体物性参数 (3)2.3流程安排 (4)第三章估算传热面积 (5)3.1平均传热温差 (5)3.2总传热系数 (5)3.2.1管程表面传热系数 (5)3.3初选换热器型号 (6)3.3.1选取标准换热器型号 (6)第四章核算压降 (8)4.1管程压降 (8)第五章校核总传热系数 (9)5.1管程对流传热系数αi (9)5.2壳程对流传热系数αo (9)5.3总传热系数 (10)5.4传热面积裕度(换热面积之比) (10)第六章主要构件的工艺设计 (12)6.1折流板 (12)6.1.1折流板选型 (12)6.1.2折流板厚度 (13)6.1.3折流板间距 (13)6.1.4折流板数目 (13)6.2接管 (13)第七章设计评述 (15)第八章设备结构图和流程图 (16)第九章换热器主要结构尺寸和计算结果汇总 (18)9.1工艺参数汇总 (18)9.2物性参数汇总 (18)9.3结构参数汇总表 (18)第十章符号说明 (19)参考文献 (19)设计任务书一、设计任务和操作条件生产过程中需要将3500kg/h某有机物饱和蒸汽冷凝（冷凝温度51.7℃），冷却介质为井水，流量为70000kg/h，入口温度30℃。

要求冷凝器允许压降不大于105Pa；试设计一台列管式液体冷凝器，完成该生产任务。

已知有机物在51.7℃下的有关物性数据如下：附表项目密度ρo，kg/m3 定压比容热c po，KJ/(k g·℃)粘度µo，P a·s导热系数λ0，W/(m·℃)汽化热r，kJ/kg有机物596 2.34 0.000180.13 357.4二、设计内容说明书要求：⑴封面：课程设计题目、学生班级及姓名、指导教师、时间。

课程设计---正戊烷冷凝器的设计

江汉大学化工原理课程设计说明书化学与环境工程学院化工系化学工程与工艺专业题目：2.0×104 吨/年正戊烷冷凝器的设计名：学号：指导老师：周富荣老师起止时间： 2012.12.31—2013.1.13任务安排设计任务和操作条件1.操作条件（1）正戊烷冷凝温度为51.7℃，冷凝液于饱和液体下离开冷凝器；（2）冷却介质为地下水，流量为70000kg/h，入口温度： 24℃；（3）允许压强降不大于105Pa；（4）每年按300天计；每天24 h连续运转。

2.处理能力:2.0×104t/a正戊烷3.设备型式：卧式列管冷凝器设计内容1、设计方案简介；2、换热器的工艺计算；3、换热器的主要结构尺寸的设计计算；4、校核计算。

设计说明书内容1. 目录2. 概述3. 热力计算（包括选择结构，传热计算，压力核算等）4. 结构设计与说明5. 设计总结6. 参考文献7. 附工艺流程图及冷凝器装配图一张目录1.1概述 (1)1.2 确定物性数据 (2)1.2.1 确定流体流动空间 (2)1.2.2 流体定性温度，确定流体流动的物性数据 (2)1.3 估算传热面积 (3)1.3.1 热负荷 (3)1.3.2 有效平均温度差 (3)1.3.3 估算传热面积 (3)1.4 工艺结构尺寸 (3)1.4.1 管径和管内流速 (3)1.4.2 管程数和传热管数 (4)1.4.3 传热管排列和分程方法 (4)1.4.4 壳体内径 (4)1.4.5 接管 (5)1.4.6其他附件 (5)1.5 初选换热器规格 (6)1.6 换热器核算 (7)1.6.1 计算总传热系数 (7)1.6.2 传热面积裕度 (8)1.6.3 核算壁温 (8)1.6.4 计算压降和核算 (9)1.7 汇总表 (10)设计总结 (12)参考文献 (13)附换热器装配图 (13)1.1概述换热器是化学工业，石油工业及其他一些行业中广泛使用的热量交换设备，它不仅可以单独作为加热器、冷却器等使用，而且是一些化工单元操作的重要附属设备，因此在化工生产中占有重要的地位。

66冷凝器课程设计

66冷凝器课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解66冷凝器的基本结构和工作原理，掌握其主要部件的功能和作用；2. 学生能掌握66冷凝器在制冷系统中的应用和重要性，了解其在工程实践中的运行维护知识；3. 学生能掌握66冷凝器相关的热力学基础知识，如热量传递、压力与温度的关系等。

技能目标：1. 学生能够运用所学知识，分析和解决66冷凝器在实际工程中遇到的问题，如故障诊断、性能优化等；2. 学生能够熟练操作66冷凝器的模拟软件，进行系统设计和参数调整；3. 学生能够通过小组合作，完成66冷凝器的组装和调试，提高实际动手能力。

情感态度价值观目标：1. 学生通过学习66冷凝器，培养对制冷技术的兴趣和热情，激发创新意识和探索精神；2. 学生能够认识到66冷凝器在节能减排和环保方面的重要作用，树立绿色环保意识；3. 学生在团队合作中，学会沟通、协作、尊重他人，培养良好的团队精神和职业素养。

课程性质：本课程为专业实践课，以理论教学和实践操作相结合的方式进行。

学生特点：学生处于高年级阶段，具备一定的制冷原理和设备知识基础，具有较强的学习能力和实践操作能力。

教学要求：结合学生特点，注重理论与实践相结合，强调学生的主体地位，提高学生的实际操作能力和问题解决能力。

通过课程学习，使学生能够达到上述课程目标，为将来的职业发展奠定坚实基础。

二、教学内容1. 冷凝器的基本概念与分类：介绍冷凝器的定义、作用和类型，结合课本第3章第1节内容，分析66冷凝器在制冷系统中的地位和优势。

2. 66冷凝器结构与工作原理：详细讲解66冷凝器的结构组成、工作原理，参照课本第3章第2节内容，通过图示和实物演示，使学生深入理解其内部结构和运行机制。

3. 冷凝器主要部件及功能：分析66冷凝器各主要部件的作用和功能，结合课本第3章第3节内容，让学生掌握各部件在系统运行中的重要性。

4. 制冷剂在冷凝器中的热力学过程：讲解制冷剂在66冷凝器中的热量传递和相变过程，结合课本第4章第1节内容，使学生了解压力、温度、制冷剂性质等因素对冷凝器性能的影响。