循环水冷却器的设计 化工原理课程设计

目录

1设计任务书 (1)

1.1设计题目：循环水冷却器的设计 (1)

1.2设计日任务及操作条件 (1)

1.3厂址：齐齐哈尔地区 (1)

2设计摘要 (2)

3主要物性参数表 (3)

4工艺计算 (4)

4.1确定设计方案 (4)

4.2核算总传热系数 (8)

4.3核算压强降 (11)

5设备参数的计算 (15)

5.1确定换热器的代号 (15)

(15)

5.2计算壳体内径D

Ⅰ

5.3管根数及排列要求 (16)

5.4计算换热器壳体的壁厚 (16)

5.5选择换热器的封头 (17)

5.6选择容器法兰 (19)

5.7选择管法兰和接管 (21)

5.8选择管箱 (22)

5.9折流挡板的设计 (23)

5.10支座选用 (23)

5.11拉杆的选用和设置 (24)

5.12垫片的使用 (26)

7总结评述 (27)

8参考文献 (28)

9主要符号说明 (29)

10附表 (30)

1设计任务书

1.1设计题目：循环水冷却器的设计

1.2设计任务及操作条件

1.2.1、设计任务

①处理能力：70000kg/h

②设备型式：列管式换热器

1.2.2、操作条件

①循环水：入口温度60℃，出口温度45℃

②冷却介质水：入口温度15℃，出口温度40℃

③管程和壳程的压强不大于1.6MPa

④换热器的热损失5%

1.1、厂址：

2设计摘要

在国内外的化工生产工程中，列管式换热器在目前所用的换热器中应用极为广泛——由于它具有结构牢固，易于制造，生产成本较低等特点。

管壳式换热器作为一种传统的标准换热器，在许多部门中都被大量使用。其结构由许多管子所组成的管束，并把这些管束固定在管板上，热管板和外壳连接在一起。为了增加流体在管外的流速，以改善它的给热情况在筒体内安装了多块挡板。

我们的进行作业时列管换热器的设计，根据所给的任务，进行综合考虑。

首先确定流体流径。我们选择冷却水通入管内，儿循环水通过入管间。

其次，我们确定两流体的定性温度，由于温度引起的热效应不大，可以选择固定管板式换热器。根据初算的总传热系数和热负荷，以及换热器的换热面积，换热器的根数和长度，来确定管程数。并查阅相关资料。

初步工作完成之后，对设备的各种参数校核，包括换热器壳体，封头，管箱，管板，法兰的选用等等，接着进行一系列的检查。

选择这些附件，不仅要与所选换热很好的匹配，而且要兼顾经济的要求，让换热器既造价低廉又坚固耐用，以达到即经济又实惠的效果。

３主要物性参数表

在定性温度下：t

定冷

=（10+35）/2=22.5℃

t

定循

=（55+40）/2=47.5℃

物性壳程（循环水）管程（冷却水）

符号数据符号数据密度㎏/m2ρ987.05 ρ996.74

比热容kJ/（kg℃C

p14.176 C

p1

4.178

粘度Pas µ

1549×10-6µ

2

886.3×0

导热系数w/m℃λ650.79×

10-3

λ610.5×10

进口温度℃T

155 t

2

10

出口温度℃T

2

40 t

2

35 4工艺计算

4.1确定设计方案

4.1.1 选择换热器的类型

（1）两种流体的变化情况：

热流体（循环水）进口温度55℃，出口温度40℃；

冷流体（冷却水）进口温度10℃，出口温度35℃;

冷水定性温度：t

定冷

=（10+35）/2=22.5℃

循环水定性温度：t

定循

=（55+40）/2=47.5℃

由于两流体温差小于50℃，不必考虑热补偿。因此初步确定选择用固定管板式换热器。

（2）流程安排

由于该换热器是具有冷却水冷凝的换热器，应使循环水走壳程，以便于排除冷却水。

4.1.2计算热负荷和冷却水流量

（1）热负荷的计算

Qh=m

h c

ph

△t

1

=(74000/3600) ×4180.5×(55-40) =1.289×106w

热负荷

Q

h =Q

h

-Q

1

=(1-5%)Q

h

=0.95×1.289×10

6

w

=1022455×10

6

w （2）冷却水流量的计算

Q=0.95m

h c

ph

(T

1

-T

2

)

=m

h c

ph

(t

1

-t

2

)

所以m

c

=0.95×70000×4.805×（55-40）/3600×4.181×(35-10) =11.72㎏/s

4.1.3计算两流体的平均温差，确定管程数

（1）平均传热温差

△t

m =△t

1

-△t

2

/ln（△t

1

-△t

2

）（按逆流计算）

其中：△t

1=55-35=10℃；△t

2

=40-10=30℃

△t

m

=25℃

P=t

2-t

1

/T

1

-t

1

=0.56

R=T

1-T

2

/t

1

-t

2

=0.6

由P、R值查阅《化工原理》（天津大学出版社）（上册）图4-19，可得：Ψ△t=0.88，则有△t

m

=0.88×25=22℃

（2）确定管程数

由于Ψ△t=0.88〉0.8，故此换热器应选用双壳程

4.1.4工艺结构尺寸

（1）初选换热器的规格

假设K=900 W/(m℃)

则估算的传热面积为：

A=Q/K△tm=61.85㎡