第一篇：化工原理課程設計(循環水冷卻器設計說明書)匯總

齊齊哈爾大學化工原理課程設計

齊 齊 哈 爾 大 學

化工原理課程設計

題

目

循環水冷卻器的設計

學

院

化學與化學工程學院

專業班級

制藥工程

學生姓名

夏天

指導教師

呂君

成績

2016年

07月

01日

齊齊哈爾大學化工原理課程設計

目 錄

摘 要 ……………………………………………………………………………錯誤！未定義書簽。

Abstract………………………………………………………………………………錯誤！未定義書簽。

第1章 緒論 ………………………………………………………………………1 1.1設計題目：循環水冷卻器的設計 …………………………………………1 1.2設計日任務及操作條件 ……………………………………………………1 1.3廠址：齊齊哈爾地區 ………………………………………………………1 第2章 主要物性參數表 …………………………………………………………1 第3章 工藝計算 …………………………………………………………………2 3.1確定設計方案 ………………………………………………………………2 3.2核算總傳熱系數 ……………………………………………………………4 3.3核算壓強降 …………………………………………………………………6 第4章 設備參數的計算 …………………………………………………………8 4.1確定換熱器的代號 …………………………………………………………8 4.2計算殼體內徑DⅠ ……………………………………………………………9 4.3管根數及排列要求 …………………………………………………………9 4.4計算換熱器殼體的壁厚 ……………………………………………………9 4.5選擇換熱器的封頭 …………………………………………………………11 4.6選擇容器法蘭 ………………………………………………………………11 4.7選擇管法蘭和接管 …………………………………………………………13 4.8選擇管箱 ……………………………………………………………………14 4.9折流擋板的設計 ……………………………………………………………15 4.10支座選用……………………………………………………………………16 4.11拉桿的選用和設置…………………………………………………………16 4.12墊片的使用…………………………………………………………………18 總結評述 ……………………………………………………………………………20 參考文獻 ……………………………………………………………………………21 主要符號說明 ………………………………………………………………………22 附 表1 ……………………………………………………………………………24 附 表2 ……………………………………………………………………………25 致 謝 ……………………………………………………………………………26

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摘要

在國內外的化工生產工程中，列管式換熱器在目前所用的換熱器中應用極為廣泛——由于它具有結構牢固，易于制造，生產成本較低等特點。

管殼式換熱器作為一種傳統的標準換熱器，在許多部門中都被大量使用。其結構由許多管子所組成的管束，并把這些管束固定在管板上，熱管板和外殼連接在一起。為了增加流體在管外的流速，以改善它的給熱情況在筒體內安裝了多塊擋板。

我們的進行作業時列管換熱器的設計，根據所給的任務，進行綜合考慮。首先確定流體流徑。我們選擇冷卻水通入管內，兒循環水通過入管間。

其次，我們確定兩流體的定性溫度，由于溫度引起的熱效應不大，可以選擇固定管板式換熱器。根據初算的總傳熱系數和熱負荷，以及換熱器的換熱面積，換熱器的根數和長度，來確定管程數。并查閱相關資料。

初步工作完成之后，對設備的各種參數校核，包括換熱器殼體，封頭，管箱，管板，法蘭的選用等等，接著進行一系列的檢查。

選擇這些附件，不僅要與所選換熱很好的匹配，而且要兼顧經濟的要求，讓換熱器既造價低廉又堅固耐用，以達到即經濟又實惠的效果。

換熱器是將熱流體的部分熱量傳遞給冷流體的設備，以實現不同溫度流體間的熱能傳遞，又稱熱交換器。換熱器是實現化工生產過程中熱量交換和傳遞不可缺少的設備，在熱交換器中，至少有兩種溫度不同的流體，一種是流體溫度較高，放出熱量，另一種是溫度較低，吸收熱量。

在化工、石油、動力、制冷、食品等行業中廣泛使用各種換熱器，且它們是上述這些行業的通用設備，占有十分重要的地位。隨意我國工業的不斷發展，對能源利用、開發和節約的要求不斷提高，對換熱器的要求也日益增強。換熱器的設計制造結構改進以及傳熱機理的研究十分活躍，一些新型高效換熱器相繼問世。根據不同的目的，換熱器可以是熱交換器、加熱器、冷卻器、蒸發器、冷凝器等。

關鍵字：換熱器；列管式換熱器；循環水；冷卻器

I

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Abstract Heat exchanger is part of the thermal fluid heat transfer to cold fluid equipment, in order to realize the different temperature of heat transfer between fluid, also called heat exchanger.Heat exchanger is to realize the heat exchange and transmission in the process of chemical production indispensable equipment, in the heat exchanger, there are at least two different fluid temperature, fluid temperature is higher, one is gives off heat, the other is a low temperature, absorption of heat.In chemical, petroleum, power, refrigeration, food and other industries widely used in all kinds of heat exchanger, and they are universal equipment, these industry occupies very important position.Optional constant development of the industry in our country, to the

requirement of increasing the energy utilization, development and conservation, the

requirement of the heat exchanger is also growing.The design and manufacture of heat exchanger structure improvement and the heat transfer mechanism of research is very active, appeared some new high efficiency heat exchanger.According to different purposes, the heat exchanger can be heat exchanger, heater, cooler, evaporator, condenser, etc.Because of the different conditions of use, heat exchanger can have various forms and structures.In production, heat exchanger is a separate equipment sometimes, sometimes, is a part of the process equipment.Key Words：Heat exchanger；Shell and tube heat exchanger；Floating-head type

II

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第1章

緒論

1.1 設計題目

循環水冷卻器的設計

1.2 設計任務及操作條件

1.2.1 設計任務

①處理能力：72000kg/h ②設備型式：列管式換熱器

1.2.2 操作條件

①循環水：入口溫度55℃，出口溫度40℃ ②冷卻介質水：入口溫度25℃，出口溫度35℃ ③管程和殼程的壓強不大于1.0MPa ④換熱器的熱損失4% 1.3 廠址

齊齊哈爾地區

第2章

主要物性參數表

在定性溫度下：t定冷=（25+35）/2=30℃ t定循=（55+40）/2=47.5℃

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由4.1.2可知：冷卻水用量=28.8kg/s

則

Mc/ ρc=0.0289m3/s

Ns=4V/（3.14(0.02)2×0.5）=184根

根據列管式換熱器傳統標準，此數據可選取按單程算，所需的單程熱管 長度

L=A/3.14dins=7.65m

(3-5)取傳熱管長l=8m

則該傳熱管的管程數為：Np=L/l=

1傳熱總根數NT=Npns=1×184=184根

實際傳熱面積So=N3.14d（1-0.1）=91.29㎡

則要求過程的總傳熱系數為

Ko=Q/So△tm=693w/(㎡·℃)

(3-6)該換熱器的基本結構參數如下：

表4-1換熱器的基本結構參數

公稱直徑：500m 總管數：NT=184根

管數：184 管長：8.0m

工程壓強：1.0MPa 管間距：t=32mm 管程數：m=1 工程面積：80㎡

管子排列方式：正三角形排列

3.2 核算總傳熱系數

3.2.1 管程對流傳熱系數

Ai??4?di?2n3.14184??0.022??0.05778mNp41ui?Vs/As?0.0289/0.05778?0.5002m/s

Rei?di?cui?ccph?c?0.02?0.5002?995.7?12435.37

0.00008007普蘭特準數：

Pri??c4.174?103?0.00008007??5.42

0.617

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?0.80.43i?0.23?dReiPr?0.023?0.6170.02?(12435.4)0.8?(5.42)0.i

?2631.5W/(m2 K)3.2.2殼程傳熱系數

取換熱器管心距t=32 mm 殼程流通截面積為：

A?hD(1?d0/t)

其中：h-折流板間距。取為300㎜。D-殼體公稱直徑，取為600㎜ d-管子外徑，可取25㎜ t-中心距，可取32㎜。

殼程流體流速：

u0?Vc/A0?72000/(3600?988.1?0.039)?0.5125m/s 當量直徑按三角形排列有：當量直徑

d2e?4(0.866t2??d0/4)/(?d0)?0.0202m

Rede?cu00.0202?0.5125?988.10???c0.0005494?18709.87

普蘭特準數：

Prcpc?c4.174?103?0.5494?10?30???0.6478?3.54

c用殼方流體的對流傳熱系數的關聯式計算

1?.36?0.64780?00.0202?44810.90.55?3.543?0.95?3738.8W/(m2 ℃)

帶入數據得：

?0.64780?0.36?0.0202?1.524?0.95?3738.8w/m2·℃

3.2.3 計算總傳熱系數

(3-7)

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K0?1

(3-9)

d0Rsid0bd01(???Rso?)?ididi?dm?o其中：?0,?1——殼程管程對流傳熱系統w/㎡·℃

d0,di,dm——換熱管外徑內徑和內外徑的平均值mm ℃/w Rsi,Rs0——管內側外側污垢熱阻㎡·b——換熱器壁厚，取 0.0025m ℃ λ——碳鋼的導熱系數，取45 w/㎡·管壁熱阻碳鋼在該條件下λ=45 w/㎡·℃ 0.0025Rw??0.06?10?3m2·℃/W

450.0250.00009?0.02510.06?0.025??0.00009??)

0.02?2631.50.023738.80.02?1000?980.87w/m2℃(計算安全系數?K0?1k計?k選980.87?850??100%?15.40% k選850核算表明該換熱器可以完成任務。

3.3 核算壓強降

3.3.1 管程流體阻力

[11]

??Pi?(?P1??P2)NpFt

(3-10)

L?ui2 Np?2,?pi??

(3-11)

di2（1）對于ΔP1的計算：管程流通截 ?n1843.14Ai?di2··?0.022???0.0578m2

4NP14由此可知ui?Vi0.0289??0.5m/s

Ai0.0578

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R?ui.7?0.02?0.5ei?di??99580.07?10-5?12435.37 設管壁粗糙度??0.1mm,?1d?0.i20?0.00

5λ=0.037代入?P1計算式 ΔP1=0.037×?P6995.7?（0.5121?0.037?0.02?）2?958.23Pa（2）對于?P2的計算

P3?u2995.7?(0.5)2?2?2?3?2?373.38Pa

（3）對于??Pi的計算

則：??P(?P''i?1??P2)FtNp?(958.23?373.38)?1.4?2?3728.53Pa 由此可知，管程流通阻力在允許范圍之內。

3.3.2 殼程壓強降校核

??P?(?P'?P'[12]01?2)NsFs

2其中： ?P'1?Ff?u00nc(NB?1)2

?P'?N.5?2h?u20

2B(3D)2Fs是殼程壓強降屆后校正因數，液體取1.15 Ns是殼程數，為1（1）對于?P' 1 的計算

由于換熱器列管呈三角形排列F=0.5

Nc?1.1n?1.1184?14.9

取折流板間距為300mm；

N?8b0.3?1?12塊

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換熱器的規定。查化學化工出版杜《化工工藝設計手冊》（上）第120頁表3-10《列管式固定管板換熱器標準圖號和設備型號》得到殼體內徑Di，公稱壓強，管根數及排列要求而確定。

4.2 計算殼體內徑Di

'公式：Di?(nc?1)?2b

(4-1)其中：t——管中心距，m對?25?2.5

nc——橫過管束中心線的管線，用nc?1.1n計算

b'——管束中心線上2管的中心到殼體內辟的距離，取b'?1.5d0 計算：

Di?0.032?(14.92?1)?2?1.5?0.0025?0.452m?500mm

4.3 管根數及排列要求

（1）換熱器采用?25?2.5的無縫鋼管，材質選用可焊接性好的10號鋼，管長8m，共184根管。

（2）排列方式及管中心距的確定 1）可該換熱器列管采用三角排列

2）管子與管板采用焊接，故可取t?1.25

d0?32mm

4.4 計算換熱器殼的壁厚

4.4.1 選適宜的殼體材料

根據《化工設備手冊-材料與部件》（上海）第102頁壓力容器用碳素碳及普通低合金厚板鋼(YB536?69)，換熱器公稱壓強為1.6MPa選用A3F鋼板。

4.4.2該鋼板的主要工藝參數性能

加工工藝性能好，可冷卷，氣割下料開坡口，炭弧氣刨挑焊根開坡口。冷沖壓力熱沖壓性能好，使用溫度?20~475℃，可以作中低壓設備，所以簡體材質選用A3F鋼板，鋼板標準GB3274。

4.4.3壁厚的計算

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將有關數據代入原式可得

2.0?(500?5.4)?T??110.11MPa

2?5.4?0.85查閱《化工設備機械基礎》（華東理工大學出版社）表14-3，《鋼制壓力容器中使用的鋼許用應力》可得到A3F鋼制容器在常溫水壓試驗時?s?235MPa

從而，有[?T]?0.9?s?0.9?235?211.5MPa所以殼體壁厚滿足水壓試驗的強度要求。

4.5 選擇換熱器的封頭

（1）公式：

?d?pDDi?C1?C2

(4-5)t2[?]??0.5pt其中：由于Di?500?1200mm，用整塊鋼板沖壓成型，此時

??1,Pc?1.0MPa,C1?0.6mm,C2?2.0mm

1.6?500?0.6?2.0?5.62mm

2?131.89?1?0.5?1.6（3）選擇適宜厚度，并確定封頭型式規格（2）計算：?d?根據《化工設備手冊材料與零部件》<上冊>第327頁橢圓封頭JB1154?73應選封頭mm，且根據其選用一橢圓封頭尺寸如下：

型式 橢圓形

公稱直徑 500mm

曲面高度 125mm

直邊高度 0.309m2

4.6 選擇容器法蘭

4.6.1 選擇法蘭的型式

選用甲型平焊容器法蘭。已知換熱器的公稱壓力為PN?1.0MPa，公稱直徑500mm。查閱《壓力容器與化工設備使用手冊》中3-1-1，《壓力容器法蘭分類》，宜采用甲型平焊容器法蘭。法蘭材料為板材Q235-B，工作溫度>-20攝氏度的最大工作壓力為1.05MPa，小于公稱壓力，故甲型平焊容器法蘭最大允許工作壓力滿足要求。

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4.6.2 確定法蘭相關尺寸

查閱《壓力容器與化工設備使用手冊》第467頁。表3-1-2（A）《甲型平焊法蘭尺寸》和表3-1-2（B）《甲型平焊法蘭質量》可得法蘭相關尺寸如下表：

法蘭質量（kg）襯環質量（kg）

平面 36.81 1.7

凸面 38.43 3.7

凹面 37.21 2.5

公稱直徑DN 500

D 630

D1

D2

法蘭 D3

D4

d

螺栓 規格 數量 20

590 555 545 542 44 23

4.6.3 選用法蘭并確定標記

選用甲型平焊容器（凹凸密封面）為宜 標記為：法蘭?AT500?1.6 JB/T4701?2000 結構如圖

MFM

圖4-3法蘭

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4.7選擇管法蘭和接管

4.7.1熱流體進出口接管

取接管熱流體流速為u=1.7/ m s，則接管內徑為

11D1?[4V/(u.1?)]?[4?0.0289/3.14?1.7]2 ?125mm2可取接管:?133?4mm,長150mm兩個

4.7.2冷流體進出口接管

取接管內流體流速u2=1.5m/s,則接管內徑為 D2?[4V/(?u2)]?[4?28.8/995.7/(3.14?1.65)]

?156mm11 可取接管：Φ159×4.5，長150 mm兩

表4—3鋼制管法蘭（HGJ45-91）

公稱 直徑DN 管子 外徑 A

連接尺寸

法蘭外 螺栓孔 螺栓孔徑D

中心圓 直徑L 直徑K

螺栓 孔數 n

螺栓 長度

螺栓柱 螺柱 長度

法蘭 厚度 C

法 蘭 內 徑 B

156 125 159 133 220 250

180 210 18 6

70

20

135

4.7.3選擇法蘭

根據公式直徑與公稱壓力選用板式干旱鋼制管法蘭。HG20593-97

SO150-2.5RF

16Mn 4.8 選擇管箱

查閱《化工設備標準圖冊》，選擇封頭管箱，材料為

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4.10支座選用

查閱《化工設備設計手冊材料與零部件》第625頁, 選用A3F材料，采用鞍式支座

Dg500AJB1167-73.尺寸如下表

表5-4鞍式支座DG500AJB1167-73

公稱直徑

DN

500 每個支座允許負荷

t

23.0

160 460 120 330 90 200 b

L

B

K1

b

m

圖4-6鞍式支座

4.11 拉桿的選用和設置

4.11.1拉桿的選用

查閱《化工過程和設備設計》 第15頁表可知：

516

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4.12.2管法蘭用墊片

材料：耐油橡膠石棉板 S20——0056——3.厚度3mm.墊片：1.MFM

150——2.5

2.MFM

200----2.5

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總結評述

在教師的悉心指導下，在團隊中每個人的積極努力下，在這歷時兩個星期的課程設計中我們解決了很多難題。

然而，在這次課程設計中，大家更多的發現了自己的不足，以及對實踐經驗的缺乏，在諸多方面還需提高。在學習中大家分工明確，在每個環節中都能出色的完成。

我組主要進行了以下環節：

一．數據計算——在設計剛開始時，大家積極查詢相關資料，翻閱了圖書館里的很多相關書籍。在大家不斷查找資料、不斷的理解公式原理不斷進行可行性分析的前提下,很多問題都得到了解決，在很多難點上都有了很大的突破。經過了幾天的團結協作完成了計算部分。

二．設計說明書——在這個環節中，大家認真的將每一個公式字句輸入文檔中，輸完之后又進行了多次檢查，多次審核，終于經過了幾天的精誠合作，完成了文檔的輸入工作。說明書的設計，從封皮到公式到逐字逐句都顯得十分謹慎。

三．畫圖——對于每一個環節，都需要每個成員在該環節上有所突破。在這個環節中，在組長的領導下，大家默契配合，充分體現了團隊精神，通過對數據的深刻理解，認認真真的完成了制圖的工作，終于完成了該設計的最后環節。

通過這次設計我們看到了團隊的力量，個人離不開團隊，團隊需要每一個人的精誠合作，才能發揮團結協作的精神。

通過老師的耐心的講解和幫助，我們把公式及其應用范圍都鞏固了一遍。經過這次課程設計，我們充分的理解了課程設計的真正含義。本次設計給了我知識和技能的同時，也給予我很多經驗和教訓。

在今后的學習和工作中，我將不斷努力學習科學文化知識，不斷完善自己，不斷的挖掘自己的潛力。

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參考文獻

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[5]化學工程手冊（1999-2005）

[6]華南理工大學，化工工程及設備設計，廣州，華南理工大學出版社2006.10 [7]刁玉偉，王立業編，化工設備機械基礎，大連，大連理工大學出版社2008.12 [8]中華人民共和國化學工業部工程建設標準，鋼制管法蘭，墊片化學工業出版社 [9]鋼制列管式固定板式換熱器結構手；1994.1 [10]化工設備設計手冊材料與零部件，上海人民出版社2005.3 [11]姚玉英主編化工原理（上）天津大學出版社2012.1 [12]大連理工大學教研室編，化工原理課程設計大連理工大學出版社，1994.6 [13]夏清主編化工原理（上）天津大學出版社2005.1 [14]齊齊哈爾大學化工原理教研室主編，化工原理課程設計2003.7 [15]譚天恩，麥本熙，丁慧華：化工原理--第二版，北京，化學工業出版社2011.6 [16]Tian-Guang HVDC transmission project: Converter Transformer Maintenance Manual[Z].Germany: Siemens, 2001.8

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重要符號說明

Q ——熱負荷

KJ/h mi——熱流體質量流速

KJ/h Cph——熱流體比熱容 KJ/(kg℃)Cpc——冷流體比熱容 KJ/(kg℃)

di ——傳熱管的內徑 m do ——傳熱管的外徑 m de——當量直徑 m D ——公稱直徑m K ——選取的傳熱系數 kw/m2.?c t1——冷流體進口溫度 ?c t2——冷流體出口溫度 ?c T1——熱流體進口溫度 ?c T2——熱流體出口溫度 ?c R——平均溫差校正系數的參數 Ft——溫度校正系數

P——公稱壓力 Mpa ai——管程傳熱膜系數 uo——殼程速度 m/s De——當量直徑 m Reo——殼程雷諾準數 Pro——課程普蘭特數

?——流體在定性溫度的黏度，Pa.s ?——導熱系數，wdm——平均管徑 m

m2.?c

2Rsi——管程的污垢熱阻 m.?c

w2Rso——殼程的污垢熱阻 m.?c

w

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b——壁厚 m ?△p——管程壓力降 Pa

?——相對粗糙度 mm i

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附表2

列管式換熱器的常用流量

·公稱直徑mm 1.5 12 400 10 10--500------600------800------

公稱面積㎡

管長m 2.0 16 15 14------------110 110 100 100

3.0 26 24 20 40 40 35 60 55 55

6.0 52 48 42 80 80 70 125 120 110 230 220 210 200

管程數 1 1 2 4 1 2 4 1 2 4 1 2 4 4

管數 13 113 102 90 177 172 152 269 258 242 501 488 456 444

公稱壓強

425-

第二篇：化工原理課程設計

化工原理課程設計

摘 要 本次設計是針對二元物系的精餾問題進行分析、選取、計算、核算、繪圖等，是較完 整的精餾設計過程。我們對此塔進行了工藝設計，包括它的輔助設備及進出口管路的計算，畫出了塔板負荷性能圖，并對設計結果進行了匯總。此次設計的篩板塔是化工生產中主要的氣液傳質設備。此設計的精餾裝置包括精餾 塔，再沸器，冷凝器等設備，熱量自塔釜輸入，物料在塔內經多次部分氣化與部分冷凝進 行精餾分離，由塔頂產品冷凝器中的冷卻介質將余熱帶走。本次設計是精餾塔及其進料預 熱的設計，分離質量分數為 20％的苯-甲苯溶液，使塔頂產品苯的質量分數達到 95%，塔 底釜液質量分數為 2%。綜合工藝操作方便、經濟及安全等多方面考慮，本設計采用了篩板塔對苯-甲苯進行分 離提純，塔板為碳鋼材料，按照逐板計算求得理論板數為 12。根據經驗式算得全塔效率為 0.5386。塔頂使用全凝器，部分回流。精餾段實際板數為 10，提餾段實際板數為 13。實際 加料位置在第 11 塊板。精餾段彈性操作為 2.785，提餾段彈性操作為 2.864。塔徑為 1.4m。通過板壓降、漏液、液泛、液沫夾帶的流體力學驗算，均在安全操作范圍內。確定了操作 點符合操作要求。

關鍵詞：苯-甲苯；精餾；負荷性能圖；精餾塔設備結構-I-化工原理課程設計

Abstract This design is in two yuan of the distillation analysis, selection, calculation, calculation and drawing, is a complete distillation design process.This tower was process design, including its auxiliary equipment and import and export pipeline calculation, draw plate load performance diagram, and the design results are summarized.The design of the sieve plate tower is the chemical industry in the production of gas-liquid mass transfer equipment.The design of rectifying device comprises a distillation column reboiler, condenser and other equipment, heat from the reactor input, material in the column after repeated partial gasification and partial condensation distillation separation by top product condenser cooling medium to heat away.The design of distillation column and its feed preheating design, separation and mass fraction of 20% benzeneII-化工原理課程設計 前 言 課程設計是化工原理課程的一個非

第三篇：化工原理課程設計方案煤油冷卻器設計方案

化工原理課程設計 煤油冷卻器的設計 設計者: ____________ 班 級: __________ 學 號: ________ 指導老師: _________ 設計成績: __________________ 2012 目錄 設計任務 3 換熱器簡介 3 確定設計方案 4 選擇換熱管的類型 4 流動空間及流速的確定 4 工藝計算及主體設備設計 4（一）、定性溫度 5（二）、計算熱負荷: 5（三）、估算傳熱面積A估: 6（四）、試選型號: 6（五）、校核總傳熱系數: 6 設計結果概要 8 綜述： 附圖 9 設計任務 設計一臺煤油冷卻器，完成下列工藝要求：

v 處理能力：

6×104噸/年 v 煤油：入口溫度120 ℃，出口溫度40 ℃ v 冷卻介質：循環水，入口溫度30℃，出口溫度40℃ v 每年按330天計，每天24小時連續運行 換熱器簡介 換熱器是化工、石油、食品及其他許多工業部門的通用設備，在生產中占有重要地位。由于生產規模、物料的性質、傳熱的要求等各不相同，故換熱器的類型也是多種多樣。

工業上最常見的換熱器是間壁式換熱器。根據結構特點，間壁式換熱器可以分為管殼式換熱器和緊湊式換熱器。

管殼式換熱器包括了廣泛使用的列管式換熱器以及夾套式、套管式、蛇管式等類型的換熱器。其中，列管式換熱器被作為一種傳統的標準換熱設備，在許多工業部門被大量采用。列管式換熱器的特點是結構牢固，能承受高溫高壓，換熱表面清洗方便，制造工藝成熟，選材范圍廣泛，適應性強及處理能力大等。這使得它在各種換熱設備的競相發展中得以繼續存在下來。

使用最為廣泛的列管式換熱器把管子按一定方式固定在管板上，而管板則安裝在殼體內。因此，這種換熱器也稱為管殼式換熱器。常見的列管換熱器主要有固定管板式、帶膨脹節的固定管板式、浮頭式和U形管式等幾種類型。

列管式換熱器又稱管殼式換熱器，在化工生產中被廣泛使用。它的結構簡單、堅固、制造較容易，處理能力大，適應性能，操作彈性較大，尤其在高壓、高溫和大型裝置中使用更為普遍。

換熱器選擇原則：通常需要在了解各種換熱器的結構、特點與用途的基礎上，根據生產工藝要求，通過計算，選用適當的換熱器。

完善的換熱器在選型設計時應滿足以下各項基本要求：

（1）合理地實現規定的工藝條件（2）安全可靠（3）有利于安裝、操作與維修（4）經濟合理 確定設計方案 選擇換熱管的類型 兩流體溫度的變化情況：熱流體進口溫度120℃ 出口溫度40℃；

冷流體進口溫度30℃，出口溫度為40℃，該換熱器用循環冷卻水冷卻，冬季操作時，其進口溫度會降低，考慮到這一因素，估計該換熱器的管壁溫度和殼體溫度之差較大，因此初步確定選用列管式換熱器。

流動空間及流速的確定 由于循環冷卻水較易結垢，若其流速太低，將會加快污垢增長速度，使換熱器的熱流量下降，所以從總體考慮，應使循環水走管程，煤油走殼程。

選用Φ25mm×2.5mm的碳鋼管，管內循環水流速取1m/s。

工藝計算及主體設備設計 組分物性參數 煤油、水在定性溫度下的物理特性 參 數 項 目 溫度0C 密度（g/cm3）黏度(10-4Pas)比熱容()執導率()入口 出口 煤油 120 40 825 7.15 2.22 0.14 冷卻水 30 40 993.9 7.225 4.17 0.626（一）、定性溫度，按單管程,多殼程計算,有:。

溫度差較正系數ψ 查上圖得溫度較正系數，故:（二）、計算熱負荷: 由此可得：

（三）、估算傳熱面積A估: 據書表4－7數據初選傳熱系數，則傳熱面積（四）、試選型號: 為避免冷卻水結垢，需要提高冷卻水的流速，故應讓水走管程，煤油走殼程。

取管內水的流速，傳熱管為的碳鋼制管，其內徑d1=0.02m，d2=0.025m。

估算單程管子根數為：。根據傳熱面積A估估算管子長度。

若用4管程，則每根管程長選用L=6m。，根據以上數據初選浮頭式列管換熱器型號為:AES-500-1.6-53.7-6/25-4 I。

其中管總數116根，每管程的管數為n=116/4=29根;管中心距t≥1.25d2≈32mm，故取t=32mm ；

正方形錯列，殼體內徑為DN＝500mm，取折流擋板間距h=250mm，傳熱面積A選＝53.7m2。

（五）、校核總傳熱系數: 2 管程對流傳熱系數 管內冷卻水流速: 2 殼程對流傳熱系數: 殼程最大流通面積: 煤油流量: 正方形排列的當量直 雷諾數：

普朗特數：

由此可得傳熱系數為：

2 總傳熱系數：

取污垢熱阻。碳鋼的執導率，則：

2 傳熱面積：，與原估計值基本相符。，即傳熱面積有19.9%的裕量。

計算表明所先換熱器規格可用。

設計結果概要 此次根據設計任務的要求選用的是AES－500－1.6－53.7－6/25－4 I較高級冷拔換熱管，其具體參數見下表：

公稱直徑DN/mm 管 根數 管程流通面積/m2 管長L/m 傳熱面積A/m2 中心排管數 管程數 500 116 0.0053 6 53.7 9 4 AES－500－1.6－53.7－6/25－4 I列管換熱器工藝參數 設計結果一覽表：

項目 計算結果 管程 殼程 物料組分 冷卻水 煤油 質量流量q(kg/s)8.95 2.1 流速U(m/s)0.989 0.093 雷諾數Re 27207.4 2897.3 普朗特數Pr 4.82 11.34 污垢熱阻Rd(m2?k/W)0.000344 0.0000172 傳熱系數α(W/m2?k)4767 336 總傳熱系數K 255.8 W/m2?k 傳熱面積A 44.8 m2 裕度 19.9% 由上表數據可知，本設計中選用的AES－500－1.6－53.7－6/25－4 I換熱器可達到工藝標準要求。

綜述：

在工程應用中,qv由生產任務決定,u由經濟權衡決定。對本次課設任務而言，要想增大傳熱系數，在具體操作時，可通過減少金屬壁、污垢及金屬側流體等熱阻中較大者的熱阻來。當金屬壁很薄，其熱導率較大，且壁面無污垢時，則減小兩側流體的對流熱阻就成為強化傳熱的主要方面。若兩側液體的對流傳熱系數α相差較大時，增大小者對提高K值、增強傳熱最有效。本次設計任務可通過適當增大冷卻水的流速，或者在管內插入旋流元件或者增大傳熱面的表面積來強化傳熱效果。

課程設計不僅僅考察我們對換熱器傳熱過程基本計算的掌握情況，同時要求我們對整個傳熱流程有一個系統性的認識，是對我們課堂知識的一個擴展和深化，將傳熱的原理，換熱器的工作原理和具體情境中的工藝條件的影響，以及生產成本等諸多信息進行整合進行設計對我而言是一次綜合性的鍛煉。

在本次課設進行的過程中，我發現了自身存在的諸多問題，如對知識的理解不夠細膩，考慮問題不夠全面，平常對一些“不重要”內容的不求甚解等，它們的出現再一次提醒我要誠懇的對待生活！附圖

第四篇：化工原理課程設計心得

小結；

本次化工原理課程設計歷時兩周，是學習化工原理以來第一次獨立的工業設計?；ぴ碚n程設計是培養學生化工設計能力的重要教學環節，通過課程設計使我們初步掌握化工設計的基礎知識、設計原則及方法；學會各種手冊的使用方法及物理性質、化學性質的查找方法和技巧；掌握各種結果的校核，能畫出工藝流程、塔板結構等圖形；理解計算機輔助設計過程，利用編程使計算效率提高。在設計過程中不僅要考慮理論上的可行性，還要考慮生產上的安全性和經濟合理性。

在短短的兩周里，從開始的一頭霧水，到同學討論，再進行整個流程的計算，再到對工業材料上的選取論證和后期的程序的編寫以及流程圖的繪制等過程的培養，我真切感受到了理論與實踐相結合中的種種困難，也體會到了利用所學的有限的理論知識去解決實際中各種問題的不易。

我們小組的課程設計是甲醇——水篩板式精餾塔設計圖。在開始時，我們不知道如何下手，書中的計算步驟看起來比較簡單，但其書上的計算步驟與我們自己的計算步驟有少許差異，在這些差異面前，我們顯得有些不知所措，通過查閱《化工原理》，《化工工藝設計手冊》，《物理化學》，《化工原理課程設計》等書籍，和在網上搜索到的理論和經驗數據。我們慢慢地找到了符合我們課程設計是實驗數據。并逐漸建立了自己的模版，自己的計算過程。

在實際計算過程中，我們還發現由于沒有及時將所得結果總結，以致在后面的計算中不停地來回翻查數據，這會浪費了大量時間。為此，在計算玩精餾塔精餾段方程后，把其可能被后來計算所用到的重要數據列于幾張數據表中，方便四人在計算時能及時查找數據，節省了大量時間。在做完提餾段計算后把所有計算步驟和計算得到的數據匯成表格。讓指導老師檢查其可行性。經老師挑出數點不符合實際操作的環節和計算數據后，我們又經過討論和修改。最終得到了老師的肯定。

通過本次課程設計的訓練，讓我對自己的專業有了更加感性和理性的認識，我們了解了工程設計的基本內容，掌握了化工設計的主要程序和方法，增強了分析和解決工程實際問題的能力。同時，通過課程設計，還使我們樹立正確的設計思想，培養實事求是、嚴肅認真、高度負責的工作作風，加強工程設計能力的訓練和培養嚴謹求實的科學作風更尤為重要。

第五篇：化工原理課程設計題目

化工原理課程設計題目：

設計題目

１、苯－甲苯混合液常壓連續精餾塔設計；

２、乙醇－水混合液的常壓連續精餾塔設計；

３、正戊烷-正己烷混合液的常壓連續蒸餾塔設計

４、氯仿（三氯甲烷）－四氯化碳混合液的常壓連續蒸餾塔設計； ５、正庚烷－正辛烷混合液的常壓連續蒸餾塔設計；

６、苯－氯仿混合液的常壓連續蒸餾塔設計；

７、苯－苯乙烯混合液的常壓連續蒸餾塔設計。

日處理原料量80噸，一天按20小時工作時計算。原料液中輕組分含量41%，要求塔頂餾出液中輕組分含量不低于96%，釜液中重組分含量不低于96%（以上均為質量含量）。用篩板塔常壓蒸餾。（設計要求

１ 生產任務選擇題目相同，需要對任務中的各數字進行改動，必須做到每人一題，且數據不同。）

進料方式：自選 q=1

乙醇和水：70噸/日，原料液輕組分為50%，餾出液輕組分98%，釜液重組分96%

2、設計內容

（1）實際塔板數的確定，加料板位置的確定，塔高的計算，塔徑的計算

（2）塔頂冷凝器的選擇計算，（選用列管式換熱器）

（3）塔底再沸器熱量恒算。水蒸氣的用量。

（4）原料儲存設備和精餾塔之間距離8米，根據物料衡算和能量衡算，選擇管路流動路線，管路尺寸，材料，管路中所需泵的型號。

3、說明

（1）計算過程中兩組分的飽和蒸汽壓可用Antoine方程計算，理論板數可用作圖法求出。由理論板數求實際板數時，全塔效率E可選用經驗值。

（2）計算塔高時，板間距選用經驗值。