化工原理课程设计 (2)

* 化工原理课程设计 *

正戊烷换热器的设计

学生姓名：陈樊学号：********** 专业：生物工程班级：10411

成绩：

指导教师：廖庆玲柯斌清

设计时间：2012年4月27日至2012年5月31日

化学与生物工程学院

化工原理设计任务书

班级：2009级姓名：陈樊日期：2012年4月27日-2012年5月31日

一、设计任务书

某厂用井水将正戊烷饱和蒸汽冷凝（冷凝温度51.7℃），井水进口温度28℃，井水流量为70000kg/h，正戊烷年处理能力为25500t/a。要求冷凝器允许压降不大于500000Pa；试设计一台管壳式立式液体冷凝器完成该生产任务。每年按330天计算，每天按24h连续运行。

二、设计要求

1、标题页

2、目录

3、确定设计方案

4、传热面积计算

5、工艺结构尺寸计算

6、换热器校核

7、换热器主要结构参数和设计结果一览表

8、.换热器工艺条件图

9、自设计使用该换热器的工艺流程图

10、设计评述

11、参考文献

目录

一、设计题目 (4)

二、设计条件 (4)

三、设计内容 (4)

3.1概述 (4)

3.2 换热器的分类 (4)

3.3 换热设备设计步骤 (4)

四、设计说明 (6)

4.1选择换热器的类型 (6)

4.2流动空间的确定 (6)

五、传热过程工艺计算 (5)

5.1计算液体的定性温度，确定流体的物性数据 (5)

5.1.1正戊烷流体在定性温度（51.7℃）下的物性数据 (5)

5.1.2井水的定性温度 (5)

5.2估算传热面积 (6)

5.2.1换热器热负荷计算 (6)

5.2.2平均传热温差 (6)

5.2.3估算传热面积 (6)

5.2.4初选换热器规格 (6)

5.2.5立式固定管板式换热器的规格 (7)

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.. 9

5.2.7折流板 (8)

5.2.8换热器核算 (8)

5.3核算壁温与冷凝液流型 (9)

5.3.1核算壁温 (9)

5.3.2核算流型 (12)

5.4计算接口直径 (12)

5.4.1计算壳程接口直径 (12)

5.5计算管程接口直径 (10)

5.6计算压强降 (10)

5.6.1计算管程压降 (10)

5.6.2计算壳程压降 (11)

六、设计结果 (13)

八、化工课程设计心得 (14)

七、参考文献 (15)

一、设计题目

正戊烷换热器的设计

二、设计条件

1、处理能力：25500t/a正戊烷

2、设备形式：管壳式立式液体冷凝器

3、操作条件：

1）正戊烷饱：冷凝温度51.7℃；液体于饱和温度下离开冷凝器51.7℃

2）冷却水介质：井水，入口温度28℃；流量为70000kg/h 3）允许压降：不大于500000Pa

4）每年按330天计算，每天按24h连续运行

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。

3.2 换热器的分类

1）混合式换热器：冷、热流体直接接触和混合进行换热。这类换热器结构简单，价格便宜，常做成塔状。

2）热式换热器：冷、热流体交替通过格子砖或填料等蓄热体以实现换热，这类换热器由于少量流体相互掺和，易造成流体间的“污染”。

3）壁式换热器：冷、热流体通过将它们隔开的固体壁面进行传热，这是工业上应用最为广泛的一类换热器。

3.3 换热设备设计步骤

1）据任务的要求，确定设计方案；

2）行工艺计算；

3）择适宜的结构方案，进行结构设计；

4）行流体阻力核算；

5）制流程图及设备图纸，写说明书。

四、设计说明

4.1选择换热器的类型

两流体温度变化情况：热流体正戊烷温度51.7℃：冷流体井水入口温度32℃，出口温度 经计算为35.57℃，估计该换热器的管壁温和壳体壁温相差不大。因此初步确定选用固定管壳式换热器。

4.2流动空间的确定

热流体正戊烷需提高流速以增大传热膜面积，而井水粘度较大，走壳程易增大其湍动，则井水走管程，正戊烷走壳程。

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（51.7C ）下的物性数据

密度： 30598/kg m ρ= 定压比热容： 0 2.34/()o p c kJ kg C =⋅ 黏度： 0μ=41.810pa s -⨯⋅ 导热系数： 0λ=0.13/()o w m C ⋅

5.1.2井水的定性温度

入口温度：128o t C = ；

出口温度：231.83o t C =（经过试差法得到此数据，详见草稿本）； 井水的定性温度为：()2831.83/229.915C m t =+=；

两流体的温差：51.729.91520.085C 50C m m T t -=-=<，

故选固定管壳式换热器。

当水在定性温度（29.915C ）下的物性数据：