化工原理课程设计冷凝器的设计说明
煤油冷凝器的设计_化工原理课程设计
《化工原理》课程设计说明书设计题目：煤油冷凝器的设计专业：高分子材料与工程指导老师：赵海鹏设计者：韩明扬学号： 1024121222015年1月设计任务书设计题目：煤油冷却器的设计设计任务处理能力：27000吨/年煤油操作条件①煤油：入口温度150℃，出口温度40℃②冷却介质：自来水，入口温度20℃，出口温度50℃③允许压强降：不大于100 kPa④每年按330天计，每天24小时连续运行设计内容①设计方案简介：对确定的工艺流程及换热器型式进行简要论述。
②换热器的工艺计算：物料与热量衡算，传热面积，主要设备尺寸计算③换热器的主要结构尺寸设计。
④主要辅助设备选型。
⑤主要设备的材料选择目录绪论 (1)一.列管式换热器及设计方案简介 (2)1.1列管式换热器1.2.设计方案的拟定二.热量计算 (4)2.1.初选换热器的类型2.2.管程安排（流动空间的选择）及流速确定2.3.确定物性数据2.4.计算总传热系数2.5.计算传热面积三.工艺结构设计 (8)3.1.管径和管内流速3.2.管程数和传热管数3.3.平均传热温差校正及壳程数3.4.传热管排列和分程方法3.5.壳程内径及换热管选型汇总3.6.折流板3.7.接管四.换热器核算 (12)4.1.热量核算4.2.压力降核算五.辅助设备的计算和选择 (16)5.1.水泵的选择5.2.油泵的选择六.设计结果表汇 (18)七.心得体会 (19)八.参考文献..………………………………………………………....…..……… ..20 附图：（主体设备设计图，工艺流程简图）绪论换热器是化工，炼油工业中普遍应用的典型的工艺设备。
在化工厂，换热器的费用约占总费用的10%~20%，在炼油厂约占总费用35%~40%。
换热器在其他部门，如动力、原子能、冶金、食品、交通、环保、家电等也有着广泛的应用。
因此，设计和选择得到使用、高效的换热器对降低设备的造价和操作费用具有十分重要的意义。
冷凝器课程设计
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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
壳管式冷凝器课程设计报告书
壳管式冷凝器课程设计第一部分：一：设计任务：用制冷量为273.6KW 的水冷螺杆式冷水机组，制冷 剂选用R134a ，蒸发器形式采用冷却液体载冷剂的卧式蒸发器 ，冷凝 器采用卧式壳管式。
二:工况确定1：冷凝温度t k 确定:冷却水进口温度t wi=32c ,出口温度t w2=37c ,冷凝温度t k :由 t k' t2：蒸发温度t o 确定:冷冻水进口温度t s,=12c ,出口温度t s2=7C ,蒸发温度t o :由t t sl t s2t3：吸气温度7 c ，采用热力膨胀阀时，蒸发器出口温度气体过热度 为3-5c 。
过冷度为5 c ，单级压缩机系统中，一般取过冷度为5 c 。
三:热力计算:1 :热力计算：制冷循环热力状态参数经过查制冷剂的参数可知◎ 5.5 = 40c 。
2+e 2 m 冒—Sc 。
2热力计算性能(1)单位质量制冷量q°q o = h i _h5 =403 -249 =154 Kj/Kg(2)单位理论功W oW o = h2s 一h = 427.65 - 403 = 24.65 KJ Kg(3)制冷循环质量流量q m(8)压缩机指示功率pPi 二 P 广 37.4 0.85 二 44Kw7.24；c(10) 冷凝器热负荷h - - h由 h 2 二 h 生 432kJ / kg ，i则 Q k =q m (h 2 -h 3) =1.517(432 - 255) =268kJ/kg理论制冷系数：“ q 。
154 6256.25w 024.65实际制冷系数：；iQ 0 m 233.6 0.9 s4.78mP i 44 卡诺循环制冷系数T 0275.15 ；c7.24T K -T 0313.15 -275.15(9)制冷系数及热力完善度故热力完善度为sqm廿誉1.517Kgs(4) 实际输气量q vsq vs3=q m V i =1.517 X 0.066 = 0.1m /s(5) 输气系数■:取压缩机的输气系数为 0.75(6) 压缩机理论输气量q vh亘將 0.133m 3s(7) 压缩机理论功率 p oPo二W 。
冷凝器的设计步骤_解释说明
冷凝器的设计步骤解释说明1. 引言1.1 概述冷凝器是一种重要的热交换设备，广泛应用于各个工业领域。
它的主要作用是将具有高温高压态的气体或蒸汽通过传热过程转化为液体。
冷凝器的设计步骤是确保其能够有效地将热量散发出去，并满足特定工作条件下的要求。
本文将详细介绍冷凝器的设计步骤和相关原理。
1.2 文章结构本文将分为五个部分进行阐述。
首先是引言部分，对冷凝器及其设计步骤进行概述并阐明文章结构。
接下来，在第二部分中，我们将详细讨论冷凝器的设计步骤，包括了解工作原理、确定设计要求以及选择合适的冷却介质和传热方式。
在第三和第四部分中，我们将介绍正文内容，并提供相关要点进行说明。
最后，在结论部分对设计步骤进行总结，并展望未来可能的改进和建议。
1.3 目的本文旨在为读者提供关于冷凝器设计步骤方面的全面指南。
通过深入了解冷凝器的工作原理、设计要求及选择合适的冷却介质和传热方式，读者能够更好地理解和应用这些步骤于实际工程中。
同时，本文还将为读者展示如何进行改进和提供宝贵的建议，以促进冷凝器设计的发展与创新。
2. 冷凝器的设计步骤2.1 了解工作原理在进行冷凝器的设计之前，我们首先需要充分了解冷凝器的工作原理。
冷凝器是一种用于将气体或蒸汽转化为液体的热交换设备。
通过冷却和压缩气体或蒸汽，使其内部分子能量降低，从而实现相变为液体，并释放出大量热量。
2.2 确定设计要求确定设计要求是冷凝器设计过程中非常关键的一步。
在这一阶段，我们需要考虑以下因素：- 待处理气体的性质和特点：包括气体流量、温度、压力等参数。
- 冷凝器的使用环境：包括环境温度、环境压力等因素。
- 冷凝液排放方式：确定液态产物的排放方式，例如采用重力排放还是泵送排放等。
- 性能要求：根据应用需求确定效率、能耗等性能指标。
2.3 选择合适的冷却介质和传热方式在设计冷凝器时，我们需要选择合适的冷却介质和传热方式以达到预期效果。
常见的冷却介质包括空气、水和制冷剂等，而传热方式则有对流传热、辐射传热和传导传热等。
化工原理甲醇冷凝器的设计
化工原理甲醇冷凝器的设计
甲醇冷凝器的设计是为了将甲醇蒸气冷凝成液体形式，以便进一步进行分离、提纯或者回收利用。
以下是甲醇冷凝器设计的一般步骤和要点：
1. 确定甲醇蒸气的冷凝温度和压力：根据工艺要求和操作条件，确定甲醇蒸气的冷凝温度和压力，通常根据甲醇蒸气的饱和蒸气压和冷凝器的设计温度确定。
2. 选择冷凝器类型：根据工艺要求和操作条件，选择合适的冷凝器类型，常见的有管壳式冷凝器、板式冷凝器、螺旋板式冷凝器等。
根据具体情况选择合适的冷凝器结构，例如在腐蚀性环境中选择耐腐蚀材料的冷凝器。
3. 计算冷凝器传热面积：根据甲醇蒸气的质量流量和冷凝温度差，计算出冷凝器需要的传热面积。
传热面积可以根据传热系数和传热温差来计算，也可以从经验或类似设备中获取。
4. 确定冷凝介质：根据甲醇蒸气和冷凝器结构的材料特性，选择合适的冷凝介质。
常用的冷凝介质有水、空气、冷冻液等，根据经济性和操作要求选择合适的介质。
5. 确定冷凝器布置和结构：根据具体情况，确定冷凝器的布置方式和结构，并进行细节设计。
例如冷凝管的排列方式、管道的布置、冷凝器与其他设备的连接方式等。
6. 考虑安全性和可靠性：在设计过程中，要考虑冷凝器的安全性和可靠性。
例如选择合适的安全阀和压力表，考虑冷凝器的排水和清洗等问题。
7. 进行性能计算和优化：完成初步设计后，进行性能计算和优化。
根据计算结果调整设计参数，以达到最佳的冷凝效果和经济性。
以上是甲醇冷凝器设计的一般步骤和要点，具体的设计还需要根据具体的工艺要求、操作条件和设备参数等因素进行详细的计算和分析。
化工原理课程设计纯苯冷凝器的设计
化工原理课程设计设计题目：纯苯蒸汽冷凝器的设计指导老师：***系别：环境与安全工程系专业：安全工程班级学号：*********姓名：***目录一、设计任务: (2)1、处理能力：常压下5950kg/h的纯苯蒸汽 (2)2、设备型式：立式列管式冷凝器 (2)二、操作条件 (2)三、设计内容 (2)1、确定设计方案 (2)2、确定流体的流动空间 (2)3、计算流体的定性温度，确定流体的物性参数 (2)4、计算热负荷 (3)5、计算平均有效温度差 (3)6、选取经验传热系数k值 (3)7、估算传热面积 (3)8、结构尺寸设计 (3)（1）换热管规格、管子数、管长、管壳数的确定 (3)（2）传热管排列和分程方法 (4)（3）壳体内径内内径 (4)（4）折流板 (4)四、换热器核算 (5)1、换热器面积校核 (5)2、换热器内压降的核算 (7)五、换热器主要结构尺寸和计算结果一、设计任务:处理能力：1、常压下5950kg/h 的纯苯蒸汽 2、设备型式：立式列管式冷凝器二、操作条件1、常压下苯蒸气的冷凝温度为80.1℃，冷凝液在饱和温度下排出。
2、冷却介质：采用20℃自来水。
3、允许管程压降不大于50KPa 。
三、设计内容本设计的工艺计算如下：此为一侧流体恒温的列管式换热器的设计 1、确定设计方案 两流体的温度变化情况热流体（饱和苯蒸气）入口温度 80.1℃，（冷凝液）出口温度 80.1℃ 冷流体 水 入口温度 20℃，出口温度 40℃ 2、确定流体的流动空间冷却水走管程，苯走壳程，有利于苯的散热和冷凝。
3、计算流体的定性温度，确定流体的物性参数苯液体在定温度（80.1摄氏度）下的物性参数（查化工原理附录） ρ=815kg/,μ=3.09×Pa.s,=1.880KJ/kg.k ,ƛ=0.1255W/m.K, r=394.2kJ/kg 。
自来水的定性温度：入口温度：=20℃， 出口温度 =40℃则水的定性温度为：=（+）/2=（20+40）/2=30℃3m 410 PC 1t 2t m t 1t 2t根据热量衡算方程：=（-）得=/（-）=1.65×394.2/4.173（40-20）=7.79kg/s（式中=1.65kg/s ）两流体在定性温度下的物性参数如下表计算热负荷ƍ==1.65×394.2=651.52kw 5、计算平均有效温度差 逆流温差=℃温差＞50℃故选择固定管板式换热器需加补偿圈 6、选取经验传热系数k 值查《化工原理课程及设计》附录8，查的K 取430~850，暂取K=8507、估算传热面积==15.51m q 1r 2m q 2p c 2t 1t 2m q 1m q 1r 2p c 2t 1t 1m q 1r 1m q 逆m △t 43.4940)]-/(80.120)-(80.1[㏑40-80.1-20-1.80=）（）（逆m t K Q S △=49.43×85010×52.65132m8、结构尺寸设计（1）换热管规格、管子数、管长、管壳数的确定选传热管，内径，外径，材料为碳钢。
冷凝器设计说明
冷凝器设计说明一、引言冷凝器是一种热交换设备，主要用于将气体或蒸汽冷凝成液体。
在各行各业的生产过程中，冷凝器起到了至关重要的作用。
本文将详细介绍冷凝器的设计原理和注意事项。
二、冷凝器的设计原理冷凝器的设计原理是基于热传导和传热的原理。
当高温气体或蒸汽进入冷凝器时，通过与冷却介质接触，热量会从气体或蒸汽传递到冷却介质中。
在这个过程中，气体或蒸汽会冷却下来，并逐渐凝结成液体。
三、冷凝器的设计要点1. 温度差：冷凝器的设计要考虑冷却介质与气体或蒸汽之间的温度差。
温度差越大，传热效果越好，但也会增加冷凝器的尺寸和成本。
2. 冷却面积：冷凝器的冷却面积需要足够大，以确保热量能够充分传递给冷却介质。
通常采用多管或片状结构来增加冷却面积。
3. 冷却介质：冷凝器的冷却介质可以是水、空气或其他液体。
选择合适的冷却介质需要考虑工艺要求、环境条件和能源消耗等因素。
4. 流速和压降：冷凝器的设计要合理控制流速和压降，以确保冷却介质能够充分流过冷凝器，并保持稳定的工作状态。
5. 材质选择：冷凝器的材质应具有良好的导热性和耐腐蚀性，以确保冷却介质和气体或蒸汽之间的有效传热。
四、冷凝器的类型1. 管壳式冷凝器：管壳式冷凝器由管束和外壳组成，冷却介质流过管束，气体或蒸汽流过管内。
这种冷凝器结构简单，传热效果好，广泛应用于化工、制药等行业。
2. 管板式冷凝器：管板式冷凝器由多个平行管板组成，冷却介质通过管板流过，气体或蒸汽流过管内。
这种冷凝器结构紧凑，适用于占地面积有限的场所。
3. 直接冷凝器：直接冷凝器是将冷凝介质直接喷洒在气体或蒸汽上，通过冷凝介质的蒸发吸收热量，实现冷凝。
这种冷凝器结构简单，传热效果好，适用于高温气体或蒸汽的冷凝。
4. 间接冷凝器：间接冷凝器是通过换热器将冷却介质与气体或蒸汽隔离，使其通过换热器壁传热。
这种冷凝器结构复杂，但可以避免冷却介质与气体或蒸汽直接接触，适用于对冷却介质有特殊要求的场合。
五、冷凝器的设计注意事项1. 设计合理的冷凝温度和冷却介质流量，以满足工艺要求。
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：目录一、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K05.2.7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。
在不同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；另一种流体则温度较低，吸收热量。
35％～40％。
随着我国工业的不断发展，对能源利用、开发和节约的要求不断提高，因而对换热器的要求也日益加强。
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。
《化工原理》课程设计指导书(精馏塔之预热器、冷凝器、再沸器)+)
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 ）1.2.3 计算摩尔量、摩尔分率 G W由物质A 、B 组成的混合物，其分子量分别为M A ，M B 则其平均分子量：A A B B M M x M x =+，用摩尔量表示为：;;W D F G G GD W F M M M===； 同理可求得X D 、X W 、 X F 1.2.4 精馏塔物料衡算表表1.1 精馏塔的物料衡算表※必须达成Σ进=Σ出。
《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 ）1.2.3 计算摩尔量、摩尔分率 G W由物质A 、B 组成的混合物，其分子量分别为M A ，M B 则其平均分子量：A A B B M M x M x =+，用摩尔量表示为：;;W D F G G GD W F M M M===； 同理可求得X D 、X W 、 X F 1.2.4 精馏塔物料衡算表表1.1 精馏塔的物料衡算表※必须达成Σ进=Σ出。
化工原理课程设计说明书-冷凝器
江西理工大学
化工原理课程设计
说明书
专业：生物工程
学生班级：二○○级班学生姓名：
指导教师：陈喜蓉
冶金与化学工程学院
20 年月日
目录
1．化工原理课程设计任务书 (1)
2．概述与设计方案简介 (2)
3．设计条件及主要物性参数表 (3)
4．工艺设计计算（分章节详细列出） (4)
5．辅助设备的计算和选型 (5)
6．设计结果汇总表： (6)
6．1系统物料衡算表； (6)
6．2设备操作条件及结构尺寸一览表 (7)
7．设计评述（对设计的评价和设计体会） (8)
8．工艺流程图和主要设备的工艺条件图 (9)
参考文献 (10)
主要符号说明 (11)
1．化工原理课程设计任务书工艺条件：
设计要求：
2．概述与设计方案简介（填写正文内容）
3．设计条件及主要物性参数表（填写正文内容）
4．工艺设计计算（分章节详细列出）（填写正文内容）
5．辅助设备的计算和选型（如果有就填，没有则删除该部分内容）
6．设计结果汇总表：6．1 系统物料衡算表；（填写正文内容）
6．2 设备操作条件及结构尺寸一览表（填写正文内容）
7．设计评述（对设计的评价和设计体会）（填写正文内容）
8．工艺流程图和主要设备的工艺条件图（填写正文内容）
参考文献
主要符号说明（如果设计中使用了自定义的符号，则有必要解释说明）。
正戊烷冷凝器设计
辽宁科技学院本科生课程设计辽宁科技学院课程设计课程名称：化工原理课程设计题目：正戊烷冷凝器设计专业：环境工程学生姓名：朱延玮班级：环境BG111 学号：641111131 指导教师姓名：潘宁宁设计完成时间：2014年1月8日1目录目录 (2)一．设计任务书 (3)1.设计题目 (3)2. 设计任务及操作条件 (3)二．概述 (4)1.固定管板式换热器 (4)2．填料函式换热器 (5)3．U型管式换热器 (5)4．浮头式换热器 (6)三．主要设备设计计算和说明 (7)1. 确定流体流动空间 (7)2. 计算流体的定性温度，确定流体的物理性质 (7)3. 计算热负荷 (7)4. 计算有效平均温度差 (7)5. 选取经验传热系数K值 (8)6. 估算换热面积 (8)7. 初选换热器规格 (8) (9)8. 计算管程对流传热系数αi9. 计算压降 (11)四．工艺设计计算结果汇总表 (15)五．参考文献 (16)六、设备装置图 (16)一．设计任务书1.设计题目正戊烷冷凝器的设计2.设计任务及操作条件2.1、处理能力：2.0×104t/a正戊烷2.2、设备型式：标准立式列管冷凝器2.3、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：地下水，入口温度20℃，出口温度28℃。
（3）允许压降：不大于105Pa。
（4）正戊烷在51.7℃下的物性数据：ρ=596kg/m3 μ=1.8×10-4Pa.s Cp=2.34kJ/(kg·℃) λ=0.13W/(m·℃) r=357.4kJ/kg（5）每年按330天计，每天24小时连续运行。
2.4、建厂地址：本溪地区二．概述在不同温度的流体间传递热能的装置称为热交换器，简称热换器。
在热换器中至少需要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，吸收热量。
在化工、石油、动力、制冷、食品等行业中广泛使用各种换热器，它们也是这些行业的通用设备，并占有十分重要的地位。
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.。
冷凝器设计说明书
摘要根据设计条件，依据GB151和GB150及相关规范，对卧式壳程冷凝器进行了工艺计算，结构计算和强度计算。
工艺计算部分主要是根据给定的设计条件估算换热面积，从而进行冷凝器的选型，校核传热系数，计算出实际的换热面积，最后进行压力降和壁温的计算。
结构和强度的设计主要是根据已经选定的冷凝器型式进行设备内各零部件（如接管、折流板、定距管、管箱等）的设计，包括：材料的选择、具体尺寸确定、确定具体位置、管板的计算、法兰的计算、开孔补强计算等。
最后设计结果再通过装配图零件图等表现出来。
关于卧式壳程冷凝器设计的各个环节，设计说明书中都有详细的说明。
关键词：管壳式换热器卧式壳程冷凝器管板法兰AbstractAccording to the design condition, GB151 and GB150 and related norms, design a horizontal shell condenser, which included technology calculate of condenser, the structure and intensity of condenser.The technology calculation process. Mainly, the process of technology calculate is according to the given design conditions to estimate the heat exchanger area, and then, select a suitable condenser to check heat transfer coefficient ,just for the actual heat transfer area .Meanwhile the process above still include the pressure drop and wall temperature calculation . The design is about the structure and intensity of the design. This part is just on the selected type of condenser to design the condenser’s components and parts ,such as vesting ,baffled plates, the distance control tube, tube boxes. This part of design mainly include：the choice of materials，identify specific size, identify specific location, the thickness calculation of tube sheet, the thickness calculation of flange, the opening reinforcement calculation etc. In the end, the final design results through and parts drawing to display.The each aspects of the horizontal shell condenser has detailed instructions in the design manual.Key word: Shell-Tube heat exchanger; Horizontal shell condenser; Tube sheet; Flange.目录摘要 (I)Abstract (II)第1章绪论 (1)冷凝器概述 (1)冷凝器类型 (1)卧式壳程冷凝器 (1)卧式管程冷凝器 (2)立式壳程冷凝器 (2)管内向下流动的立式管程冷凝器 (3)向上流动的立式管程冷凝器 (3)冷凝器发展前景 (4)第2章工艺计算 (5)设计条件 (5)确定物性数据 (5)冷凝器的类型与流动空间的确定 (5)未考虑冬季因素 (5)估算传热面积 (5)选工艺尺寸计算 (7)冷凝器核算 (10)冬季因素考虑 (17)综合考虑 (18)估算传热面积 (19)选工艺尺寸计算 (19)冷凝器核算 (20)换热器主要结构尺寸和计算结果 (25)第3章结构设计 (26)壳体、管箱壳体和封头的设计 (26)壁厚的确定 (26)管箱壳体壁厚的确定 (27)标准椭圆封头的设计 (27)管板与换热管设计 (28)管板 (28)换热管 (29)进出口设计 (30)接管的设计 (30)接管外伸长度 (30)排气、排液管 (30)接管最小位置 (31)折流板或支持板 (32)折流板尺寸 (32)折流板和折流板孔径 (32)折流板的布置 (33)防冲挡板 (34)拉杆与定距管 (34)拉杆的结构和尺寸 (34)拉杆的位置 (35)定距管尺寸 (35)鞍座选用及安装位置确定 (35)第4章强度计算 (36)壳体、管箱壳体和封头校核 (36)壳体体校核 (36)管箱壳体校核 (36)椭圆封头校核 (37)接管开孔补强 (37)蒸汽进出口开孔补强 (37)管箱冷却水接管补强的校核 (39)膨胀节 (40)膨胀节 (40)膨胀节计算 (41)管板校核 (42)结构尺寸参数 (42)各元件材料及其设计数据 (43)管子许用应力 (44)结构参数计算 (45)法兰力矩 (46)换热管与壳体圆筒的热膨胀应变形差 (46)管箱圆筒与法兰的旋转刚度参数 (46)管子加强系数 (47)旋转刚度无量纲参数 (47)设计条件不同危险组合工况的应力计算 (48)四种危险工况的各种应力计算与校核： (50)设计值总汇 (52)第5章安装使用及维修 (53)安装 (53)维护和检修 (53)结论 (56)参考文献 (57)致谢 (58)第1章绪论冷凝器概述在蒸馏过程中，把蒸气转变成液态的装置称为冷凝器[1]。
化工原理课程设计---苯-甲苯冷凝器工艺设计（2）.
化工原理课程设计化工原理课程设计课程设计（论文）题 目 名 称 苯-甲苯冷凝器工艺设计甲苯冷凝器工艺设计 课 程 名 称 化工原理化工原理 学 生 姓 名 学 号 1040902015系 、专、专 业 生化系2010级化学工程与工艺级化学工程与工艺 指 导 教 师 胡建明胡建明2013年 1 月 4 日目录一、课程设计任务书一、课程设计任务书 …………………………………………………………………………………………………………………… 3 二、概述二、概述 ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………5 三、设计依据三、设计依据 ..............................................................................8 四、工艺设计计算四、工艺设计计算 (8)五、物料衡算五、物料衡算 ……………………………………………………………………………………………………………………………………8 2.1 精馏塔物料衡算精馏塔物料衡算 ……………………………………………………………………………………………………………………8 2.2 冷凝器物料衡算冷凝器物料衡算 ……………………………………………………………………………………………………………… 9 六、热量衡算六、热量衡算 ……………………………………………………………………………………………………………………………………11 3.1 冷凝器热量衡算冷凝器热量衡算 ……………………………………………………………………………………………………………………11 七、设备设计与选型设备设计与选型 …………………………………………………………………………………………………………………… 14 八、设备设计 …………………………………………………………………………………………………………………………………………14 1、流体流径选择………………………………………………………………流体流径选择……………………………………………………………… 14 2、冷凝器热负荷………………………………………………………………冷凝器热负荷………………………………………………………………14 3、流体两端温度的确定...............................................................流体两端温度的确定............................................................... 14 4、总传热系数...........................................................................总传热系数........................................................................... 14 5、换热面积..............................................................................换热面积.............................................................................. 14 6、初选管程及单管长度...............................................................初选管程及单管长度............................................................... 14 7、筒体直径计算........................................................................筒体直径计算........................................................................ 15 8、数据核算..............................................................................15 九、设备选型 ..............................................................................19 十、总结.......................................................................................25 十一、参考文献 (26)十二、致谢…………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 27 十三、附工程图纸………………………………………………………………………………………………………………………………2810级化学工程专业《化工原理》课程设计任务书设计课题：苯设计课题：苯--甲苯精馏装置进料冷凝器设计甲苯精馏装置进料冷凝器设计一、设计条件1、年产苯：、年产苯：7000070000吨2、产品苯组成：、产品苯组成：C C 6H 699.5% (质量分数，下同质量分数，下同质量分数，下同) ) 、C 6H 5 -CH 30.5%3、原料液为常温液体；原料组成：、原料液为常温液体；原料组成：C C 6H 6 70% , C 6H 5 -CH 3 3 30%4、分离要求：塔釜苯含量≤、分离要求：塔釜苯含量≤0.5% 0.5%二、设计内容1、物料衡算（精馏塔、冷凝器）、物料衡算（精馏塔、冷凝器）2、热量衡算（冷凝器）、热量衡算（冷凝器）3、冷凝器热负荷计算、冷凝器热负荷计算4、冷凝器换热面积计算、冷凝器换热面积计算5、冷凝器结构、材质选择、冷凝器结构、材质选择6、冷凝器结构尺寸、工艺尺寸的设计计算等、冷凝器结构尺寸、工艺尺寸的设计计算等7、冷凝器总传热系数的校核、冷凝器总传热系数的校核8、冷凝器装配图的绘制、冷凝器装配图的绘制三、设计要求1、设计方案简介、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。
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。
化工原理课程设计冷凝器的设计
化工原理课程设计冷凝器的设计化工原理课程设计设计题目：6000t乙醇水分离精馏塔冷凝器的设计指导教师：郝媛媛设计者：韦柳敏学号： 1149402102 班级：食品本111班专业：食品科学与工程设计时间： 2014年6月15日目录1.设计任务书及操作条件 (2)设计任务 (2)设计要求 (2)设计步骤 (2)设计原则 (3)2.设计方案简介 (3)3．工艺设计及计算 0确定设计方案 0确定定性温度、物性数据并选择列管式换热器形式 (1)计算总传热系数 (1)工艺结构尺寸 (3)4.换热器的核算 (7)热量核算 (7)传热面积 (8)换热器内流体的流动阻力 (8)设计结果一览表 (9)5．主要符号说明 (11)6.设计的评述 (13)1.设计任务书及操作条件设计任务：1)生产能力：833.33kg/h2)乙醇从78.23℃降到40℃3)冷却水进口：30℃4)冷却水出口：40℃设计要求：1)设计一个固定管板式换热器2)设计内容要包含a)热力设计b)流动设计c)结构设计d)强度设计设计步骤1)根据换热任务和有关要求确定设计方案2)初步确定换热器的结构和尺寸3)核算换热器的传热面积和流体阻力4)确定换热器的工艺结构设计原则1)传热系数较小的一个，应流动空间较大，使传热面两侧的传热系数接近2)换热器减少热损失3)管、壳程的决定应做到便于除垢和修理，以保证运行的可靠性4)应减小管子和壳体因受热不同而产生的热应力。
从这个角度来讲，顺流式就优于逆流式5)对于有毒的介质，必使其不泄露，应特别注意其密封性，密封不仅要可靠，而且应要求方便及简洁6)应尽量避免采用贵金属，以降低成本2.设计方案简介根据任务书给定的的冷热流体的温度，来选择设计一个合适的列管式换热器；再依据冷热流体的性质，判断其是否易结垢，来选择管程走什么，壳程走什么。
从手册中查得冷热流体的物性数据，计算出总传热系数，再计算出传热面积。
根据管径管内流速，确定传热管数，算出传热管程，传热管总根数等等。
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化工原理课程设计设计题目：6000t乙醇水分离精馏塔冷凝器的设计指导教师：郝媛媛设计者：韦柳敏学号： 1149402102 班级：食品本111班专业：食品科学与工程设计时间： 2014年6月15日目录1.设计任务书及操作条件 (2)设计任务 (2)设计要求 (2)设计步骤 (2)设计原则 (2)2.设计方案简介 (3)3．工艺设计及计算 (4)确定设计方案 (4)确定定性温度、物性数据并选择列管式换热器形式 (4)计算总传热系数 (4)工艺结构尺寸 (6)4.换热器的核算 (9)热量核算 (9)传热面积 (9)换热器流体的流动阻力 (9)设计结果一览表 (10)5．主要符号说明 (12)6.设计的评述 (13)1.设计任务书及操作条件设计任务：1)生产能力：833.33kg/h2)乙醇从78.23℃降到40℃3)冷却水进口：30℃4)冷却水出口：40℃设计要求：1)设计一个固定管板式换热器2)设计容要包含a)热力设计b)流动设计c)结构设计d)强度设计设计步骤1)根据换热任务和有关要求确定设计方案2)初步确定换热器的结构和尺寸3)核算换热器的传热面积和流体阻力4)确定换热器的工艺结构设计原则1)传热系数较小的一个，应流动空间较大，使传热面两侧的传热系数接近2)换热器减少热损失3)管、壳程的决定应做到便于除垢和修理，以保证运行的可靠性4)应减小管子和壳体因受热不同而产生的热应力。
从这个角度来讲，顺流式就优于逆流式5)对于有毒的介质，必使其不泄露，应特别注意其密封性，密封不仅要可靠，而且应要求方便及简洁6)应尽量避免采用贵金属，以降低成本2.设计方案简介根据任务书给定的的冷热流体的温度，来选择设计一个合适的列管式换热器；再依据冷热流体的性质，判断其是否易结垢，来选择管程走什么，壳程走什么。
从手册中查得冷热流体的物性数据，计算出总传热系数，再计算出传热面积。
根据管径管流速，确定传热管数，算出传热管程，传热管总根数等等。
然后校正传热温差以及壳程数，确定传热管排列方式和分程方法。
根据设计步骤计算出壳体径，选择折流板，确定板间距，折流板数等，再设计壳程和管程的径。
分别对换热的流量，管程对流系数，传热系数，传热面积进行核算，再计算出面积域度，使其在设计围就能完成任务。
3．工艺设计及计算 确定设计方案1.列管换热器的选择由于两流体温差小于50℃且壳方流体不易结垢，因此选择固定管板式换热器。
选用φ25mm ×2.5mm 的碳钢管，管流速取u = 0.5m/s .2.流体流动通道的选择酒精走壳程，冷却水走管程。
冷却水易结垢，走管程易清洗，且冷却水走管程可减少热量损失；酒精走壳程可利用壳体对外散热，利于冷却，同时酒精粘度比较大，当装有折流板时，走管程可在较低的雷诺数能达到湍流，有利于提高壳程一侧的对流传热系数。
确定定性温度、物性数据并选择列管式换热器形式定性温度：可取流体进口温度的平均值。
管程冷却水的定性温度:3524030=+=T ℃ 壳程乙醇的定性温度为：62.6124523.78=+=t ℃根据定性温度，分别查取壳程和管程流体的有关物性数据。
计算总传热系数1.热流量（热量损失3%）:()()W T T C q Q P m 42111004.24023.7830.2360033.833⨯=-⨯⨯=-= 热量损失：610.62W %Q 30== Q2.平均传热温差 ()()05.2130404023.78ln 30404023.78ln2121=-----=∆∆∆-∆=∆t t t t t m ℃3.冷却水用量()()s kg t T C Q Q w P c /47.03040417462.6101004.241220=-⨯-⨯=--=4.估算总传热系数K ’1) 管程传热系数661033.11095.57.7925.002.0⨯=⨯⨯⨯==iii i ei u d R μρ ()()Cm W C d o i iP i ii •=⎪⎪⎭⎫⎝⎛⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯=⎪⎪⎭⎫⎝⎛=-23.0638.063.08.0/31.3434156.010595.01030.21033,102.0156.0023.0Re 023.0λμλα2)壳程传热系数假设壳程的传热系数0α=300）℃m W ⋅2/( 3) 污垢热阻200.00017197/R m W=⋅℃20.00034394/i R m W =⋅℃4) 管壁的导热系数λ=45）℃m W ⋅2/(()Cm W R d bd d d R d d K O i i i i i •=+⨯+⨯⨯+⨯⨯+⨯=++++=--24400000'/27.2323001107197.1025.045025.0025.002.0025.0104394.302.031.3434025.0111αλα 5.热负荷()()Wt t C w Q P c 4122'1098.130-40174.447.0⨯=⨯⨯=-=6.传热面积2405.405.2127.2321098.1'''m t K Q A m =⨯⨯=∆⋅=考虑15%到25%的安全系数，设计的实际需要面积：()()206.5~65.405.425.1~15.1'25,1~15.1m A A =⨯=⨯=取A=5m 2。
工艺结构尺寸1.管径和管流速选用φ25×2.5传热管（碳管），取管流速0.5m/s 。
2.管程数和传热管数1) 依据传热管径和流速确定单程传热管数 301.35.002.04.99447.0422≈=⨯⨯==ππud qVn i s 根2) 传热管长度 m nd A L 22.21025.035=⨯⨯==ππ 3) 按单管程设计，传热管过长，宜采用多管程结构。
现取传热管长 l =3.0m ，则该换 热器管程数为807.7322.21≈===l L N P 管程 传热管总根数： 2483=⨯=N 根3.平均传热温差校正及壳程数 平均传热温差校正系数 82.330404023.782121=--=--=t t T T R21.03023.7830401121=--=--=t T t t P按单壳程，双管程结构，温差校正系数查《化工原理（上册）》第二版图4-20得： 97.0=∆t ϕ 平均传热温差:42.2005.2197.0=⨯=∆m t ℃ 4.传热管排列和分程方法采用正三角形排列，取管心距t=1.250d ，则mm t 3225.312525.1≈=⨯= 隔板中心到离其最近一排管中心距离为mm tS 2262=+=各程相邻管的管心距：44mm 横过管束中心线管数：58.52419.119.1≈===N n c 根。
5.壳体径1) 采用多管程结构，取管板利用率η=0.7, 则壳体径为 mm Nt D 1967.0243205.105.1=⨯⨯==η圆整可取D=219mm 6.折流板采用弓形折流板，取弓形折流板圆缺高度为壳体径的25%，则切去的圆缺高度为mm h 75.5421925.0=⨯=,可h 取为60mm 。
取折流板间距B = 0.3D ，则mm B 7.652193.0=⨯=,可取B 为70mm 7.计算壳程流通面积及流速1) 流通面积683.52419.119.1≈===N n c()()230010015.3045.0025.06219.0m B d n D A c -⨯=⨯⨯-=-=2) 冷却水流速()()()()sm t t C A T T q C A q u P c c m P m C /16.03040174.410105.30.99436004023.7833.83330.23600360031222111020=-⨯⨯⨯⨯⨯-⨯⨯=--==-ρρ3) 壳程流体进出口接管：取接管乙醇流速为s m u /16.0=，则接管径为 mm u V D S 21.3816.07,792360033.83344011=⨯⨯⨯==ππ 4) 当量直径m d d t d 027.0025.0025.04032.0444220202=⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯-⨯=⎪⎭⎫⎝⎛⨯-=ππππε67001090.510274.799416.0027.0Re ⨯=⨯⨯⨯==-cce u d μρ 670001047.510274.799416.0025.0'Re ⨯=⨯⨯⨯==-ccu d μρ 8、计算管程流通面积及流速1) 流通截面积： 242021042.982402.044m N N d A ii -⨯=⨯⨯==ππ2) 冷却水流速： s m A q u i m i /31.01042.97.792360033.833360041=⨯⨯⨯==-ρ3) 雷诺数： 661026.810596.07.79231.002.0Re ⨯=⨯⨯⨯==-μρi i i u d4.换热器的核算 热量核算1) 壳程对流传热系数 对圆缺形折流板，可采用克恩公式14.003155.000Pr Re 36.0⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=w d μμλαε其中，普朗特常数：3371084.4627.010174.410274.7Pr --⨯=⨯⨯⨯==λμP C 黏度校正：05.114.00≈⎪⎪⎭⎫⎝⎛w μμ，则()()62.727805.11084.41090.5027.0627.036.014.031355.060=⨯⨯⨯⨯⨯⨯=-αW/(m 2.℃)2) 对流传热系数46101026.8Re >⨯=i普朗特常数：3361077.8156.01030.210595.0Pr --⨯=⨯⨯⨯==λμp C ()()52.148011077.81026.802.0156.0023.0Pr Re 023.03.038.063.08,00=⨯⨯⨯⨯⨯==-ii d λαW/(m 2.℃)传热面积24017.442.2027.2321098.1'm t K Q A =⨯⨯=∆=实际传热面积：2065.5243025.0m LN d A p =⨯⨯⨯⨯==ππ 面积裕度：%6.3517.417.465.500=-=-=A A A H P 换热器流体的流动阻力 （1）管程流动阻力()p s t i N N F p p p 21∆+∆=∑∆ 其中5.1=t F ，1=s N ，4=p N 。
由61026.8Re ⨯=，传热管相对粗糙度01.0202.0===de ε，根据《化工原理（第二版）》上册图1-27得：054.0=λ。
则有：Pa u d l p p i h 177.1710231.0994302.03054.023221=⨯⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛+⨯=⎪⎭⎫ ⎝⎛+=∆+∆ρλ 即：kPa p i 301003.1415.1177.17104<⨯=⨯⨯⨯=∑∆管程流动阻力在允许的围。