化工原理——浮头式列管式换热器设计

化工原理课程设计任务书

设计题目：列管式换热器的设计选型

班级：生物工程专业2010级本科班

指导教师：蒋玉梅李霁昕

设计时间：2012.05.25~2012.06.02

甘肃农业大学食品科学与工程学院

二O一二年五月

目录

任务书 (3)

1. 设计题目 (3)

2. 设计条件 (3)

3. 设计任务 (3)

设计方案简介 (3)

设计原则 (3)

1. 满足工艺和操作要求 (3)

2. 满足经济上的要求 (3)

3. 保证安全生产 (4)

工艺计算及主体设备设计计算选型 (4)

1. 流体定性温度的确定 (4)

2. 估算传热面积 (4)

3. 选定换热器的概略尺寸 (5)

4. 折流板 (5)

5. 总传热系数 (6)

（1）管侧传热系数 (6)

（2）壳侧传热系数 (7)

（3）污垢系数 (7)

（4）总传热系数 (8)

化工原理课程设计任务书

甘肃农业大学食品科学与工程学院

一、化工原理课程设计的重要性

化工原理课程设计是学生学完基础课程以及化工原理课程以后，进一步学习工程设计的基础知识，培养学生工程设计能力的重要教学环节，也是学生综合运用化工原理和相关选修课程的知识，联系生产实际，完成以单元操作为主的一次工程设计的实践。通过这一环节，使学生掌握单元操作设计的基本程序和方法，熟悉查阅技术资料、国家技术标准，正确选用公式和数据，运用简洁文字和工程语言正确表述设计思想和结果；并在此过程中使学生养成尊重实际问题向实践学习，实事求是的科学态度，逐步树立正确的设计思想、经济观点和严谨、认真的工作作风，提高学生综合运用所学的知识，独立解决实际问题的能力。

二、课程设计的基本内容和程序

化工原理课程设计的基本内容有：

1、设计方案简介：对给定或选定的工艺流程、主要设备的型式进行简要的论述。

2、主要设备的工艺计算：物料衡算、能量衡算、工艺参数的选定、设备的结构设计和

工艺尺寸的设计计算。

3、辅助设备的选型：典型辅助设备主要工艺尺寸的计算，设备规格型号的选定。

4、工艺流程图：以单线图的形式描绘，标出主体设备与辅助设备的物料方向、物流量、

主要测量点。

5、主要设备的工艺条件图：图面应包括设备的主要工艺尺寸，技术特性表和接管表。

6、编写设计说明书：可按照以下几步进行：

⒈课程设计准备工作

①有关生产过程的资料；

②设计所涉及物料的物性参数；

③在设计中所涉及工艺设计计算的数学模型及计算方法；

④设备设计的规范及实际参考图等。

⒉确定设计方案

⒊工艺设计计算

⒋结构设计

⒌工艺设计说明书

⑴封面：课程设计题目、学生班级及姓名、指导教师、时间。

⑵目录

⑶设计任务书

⑷概述与设计方案的简介

⑸设计条件及主要物性参数表

⑹工艺设计计算

⑺辅助设备的计算及选型

⑻设计结果汇总表

⑼设计评述

⑽工艺流程图及设备工艺条件图

⑾参考资料

⑿主要符号说明

以上即为我们在课程设计中所涉及的主要内容。

三、列管式换热器设计内容

1、确定设计方案

（1）选择换热器的类型；（2）流程安排

2、确定物性参数

（1）定性温度；（2）定性温度下的物性参数

3、估算传热面积

（1）热负荷；（2）平均传热温度差；（3）传热面积；（4）冷却水用量

4、工艺结构尺寸

（1）管径和管内流速；（2）管程数；（3）平均传热温度差校正及壳程数；（4）传热管排列和分程方法；（5）壳体内径；（6）折流板；（7）其它附件；（8）接管

5、换热器核算

（1）传热能力核算；（2）壁温核算；（3）换热器内流体的流动阻力

四、设计任务和操作条件

某厂用井水冷却从反应器出来的循环使用的有机液。欲将6000kg/h的植物油从140℃冷却到40℃，井水进、出口温度分别为20℃和40℃。若要求换热器的管程和壳程压强降均不大于35kPa，试选择合适型号的列管式换热器。定性温度下有机液的物性参数列于附表中。

附表

项目密度，kg/m3 比热，KJ/(k g·℃)粘度，P a·s热导率，kJ/(m·℃)

植物油950 2.261 0.7420.172

五、主要设备结构图（示例）

根据设计结果，可选择其它形式的列管换热器。

六、设计进度

1. 设计动员，下达设计任务书；搜集资料，阅读教材，拟定设计进度 1天；

2. 设计计算（包括电算，编写说明书草稿）2-3天；

3. 绘图2天；5. 整理，抄写说明书 1天；6. 设计小结及答辩 1天。

七、设计成绩评分体系

考核成绩分为五档：优秀（90-100分）、良好（80-89分）、中等（70-79分）、及格（60-69分）、不及格（＜60分）。

三．列管式换热器设计内容1.确定设计方案

(1).由于T m−t m=(140−40)

20−(40−20)

20

=60>50℃，两流体间的温差

较大，需要温度补偿，同时便于污垢清洗。所以采用浮头式换热器。

(2).流程安排

与植物油相比，水易结垢且给流体的给热系数一般较大，而且植物油的粘度大。所以，井水走换热器的管程，植物油走换热器的壳程。

2.确定物性参数

（1）.定性温度

井水的定性温度为（20+40）/2=30℃，植物油的定性温度为（140+40）/2=90℃.

（2）.定性温度下的物性参数

3.估算传热面积

（1）.热负荷

Q=m s2c p2(T1-T2)=6000*2.216*10−3*(140-40)/3600=376833w

井水用量

W=Q

c p∗(t2−t1)=376833∗3600

4.174∗20∗10−3

=16250.6kg h

⁄