化工原理课程设计浮头式换热器的设计

1、 课程名称 化工原理课程设计学 院 专 业 年级班别 学 号 学生姓名 指导教师 2008年1月19日 设计目的：培养学生综合运用本门课程及有关选修课程基础理论和基本知识去完成某项单元操作设备设计任务的实践能力设计目标：设计的设备必须在技术上是可行的，经济上是合理的，操作上是安全的，环境上是友好的设计条件：管程和壳程的压力均不大于1.0mpa，管程和壳程的压力降均不大于30kpa。 物料：乙苯，w2000t/d ， 室温30； 冷却剂：水（30100），进口温度；方案设计： 1、冷却剂的选用：水；2、换热器型式的选择：浮头管板式；3、流体管壳程的选择：乙苯走管程，水走壳程；4、流体流动方向的选

2、择：四管程+单壳程；1. 查出物料的正常沸点：甲苯，2. 选定物料出口温度：3. 选定冷却剂出口温度：4. 计算逆流传热平均温度差：5. 校正传热平均温度差1： ，查表得=0.9，则=0.850.95满足要求6. 计算定性温度： (物料) （冷却剂） （管壁）7. 查出物料和冷却剂的物性参数2r、cp、m、l：操作条件下的物料（乙苯）的数据密度粘度比热容导热系数操作条件下的冷却剂（水）的数据密度粘度比热容导热系数8. 计算热负荷：9. 初选总传热系数3：=435w/(k)10. 初算传热面积： 11. 根据工艺条件，选定公称压力：pn=1.0mpa.12. 根据流体物性及管程阻力选换热管材查出

3、管壁导热系数l4：铜传热系数 =63.27513. 由初算传热面积和选定的公称压力pn，初定换热器的工艺尺寸5：从行标中直接查取实际换热面积s公称直径dn管长l管径×壁厚总管数n中心排管数管程流通面积管子的排列形式管心距t管程数壳程数折流板间距hh=350mm折流板型式25%圆缺形14. 计算冷却剂流量：15. 计算管程流速：=0.53m/s，则满足要求。16. 计算管程对流传热系数： 因管内为物料，所以取n=0.3(被加热)17. 计算壳程当量直径和流速： 18. 计算壳程对流传热系数： 因对于冷却剂，则有105 （液体被加热）19. 根据冷热液体的性质及温度，选定污垢热阻6： 2

4、0. 计算总传热系数： 21. 由计算传热面积： 满足要求22. 核算压力降7：1） 管程压力降，而对于铜，取，则有 ， 查图表得摩擦系数又2） 壳程压力降 1 圆筒厚度8:12mm2 椭圆形封头9dn/mm90022540120.99110.120993.39100025040121.209610.1623113.613 管箱短节厚度10:12 mm4 压力容器法兰11：1.选择2个甲型平焊法兰（凹封面），pn=1.0mpa；公称直径dn mm法兰 mm螺柱dd1d2d3d4d质量kg规格数量9001030990955945942602384.98m20482.1个长颈焊法兰（凹封面）公称d

5、n直径mm法兰 mmdd1d2d3d4hh1000114011001065105510525610525 法 兰 螺柱对接筒体aa112rd质量kg规格数量最小厚度0 17 14 12 22 12 23 113.7m20 40 105.外头盖侧法兰：凸封面，pn=1.0mpa； 公称dn直径mm法兰 mmdd1d2d3d4hh900114011001065105510525812042 法 兰 螺柱对接筒体a112rd质量kg规格数量最小厚度0 1412 26 12 23202.0m20 40 106.管板13（dn=900mm，19），pn=1.0mpa10 a mmb mmc mmb mm

6、mx×l管孔数净重kgf94289689640m30×37812142a mmb mmc mmb mmmx×l管孔数净重kgf89086286240m30×37472120 7.钩圈式浮头：4516.515808609809001000890说明： 浮头法兰和钩圈的外直径 布管限定圆直径外头盖内内直径浮动管板外直径a8.分层隔板的最小厚度14为：9.分层隔板槽两侧相邻管中心距15： 换热管外径d19mm换热管中心距s25mm分程隔板槽两侧相邻管中心距sn38mm 10.布管限定圆16：布管限定圆直径：849mm 11.拉杆的直径、数量和尺寸17：拉杆直径

7、拉杆数量拉杆螺纹公称直径dn/mmlalb12101215502.012.拉杆孔18：选用螺纹连接的拉杆孔 换热管最小伸出长度1.5213换热器与管板的联接19：选用强度焊14折流板的厚度和外径20：折流板的最小厚度为： 5mm 折流板名义外直径:dn 15.接管21：a.管程中物料乙苯初选u=2.068m/s选用热轧无缝钢管22 di106mm，壁厚4mm验算当管子规格为时的u为2.86m/s 符合 1.5<u<3.0m/sb.壳程中冷却剂水初选u1.313m/s 选用热轧无缝钢管22 验算当管子规格为时的u为1.313m/s 符合 1<u<1.5m/s16.管法兰2

8、3：公称直径dn管子直径a1（b）/mm法兰外径d/mm螺栓孔中心圆直径k/mm螺栓孔直径l/mm螺栓孔数量n螺纹th/mm法兰厚度c/mm法兰内径b1（b）/mm法兰理论重量kg管程106114220180188m16221355.65壳程3003254454002212m202832814.617.防冲板或导流筒24：1)由于管程不采用轴向入口且u<3m/s,所以不用设置防冲板2)对壳程进口管流体：所以不需要设置导流筒或防冲板.18.鞍式支座25：选用bi型公称直径dn允许载荷q/kn鞍座高度h底板腹板2筋板垫板螺栓间距l2鞍座质量kg增加100mm增加的质量kgl1b11l3b33弧