化工原理课程设计2-1说明书-乙苯冷却器设计

化工原理课程设计2-1说明书题目：乙苯冷却器设计

化工原理课程设计（2-1）任务书一、题目乙苯冷却器的设计二、设计任务及操作条件1处理能力：25万吨/年乙苯2设备形式：列管式换热器操作条件：乙苯：压力8.0Mpa，入口温度115℃，出口温度45℃；冷却介质：自来水，压力0.4MPa，入口温度22℃，出口温度自定；允许压强降：不大于100KPa；每年按330天计，每天24小时连续运行。三、选择合适的列管式换热器并进行核算1选择合适的换热器；2计算热负荷；3计算温差和估计传热系数；4估算换热面积；5计算管程压降和给热系数；6计算壳程压降和给热系数；7计算传热系数；8校核传热面积。四、设计要求1.手工计算完成换热器设计与校核；2.用软件完成换热器的设计、校核；3.提交电子版及纸板：设计说明书、计算源程序。发出日期2016年7月3日交入日期2015年7月9日指导教师：于英民中国石油大学（华东）化工原理课程设计2-1

目录第1章 前言 校核计算3.1热量核算3.1.1壳程对流传热系数对于具有圆缺形折流挡板的壳程，可采用多诺霍公式：对于此换热任务，由得选用折流挡板拱高与壳径之比为0.25，查得弓形面积系数为0.154弓形面积：则折流挡板缺口内的管子根数：由得：则且故3.1.2管程对流传热系数判断流动状态：属湍流流动，且流体被加热，故由得：3.1.3确定污垢热阻查《化工原理课程设计》附录3[2]污垢热阻值得：3.1.4总传热系数与初选总传热系数相比：比值在1.1-1.25之间，选型合格。3.2所需传热面积所需传热面积：实际传热面积：裕度即有5.55%的富裕面积。3.3管、壳程压降3.1.1管程压降根据查管内流动范宁摩擦系数图得则对于液体而言，，根据本换热器的管程尺寸，取所以：管程压降小于，在合理范围内。3.1.2壳程压降因为由于，则又则有壳程总压降其中则管程压降小于，在合理范围内。根据以上计算，可认为所选换热器在传热及压降两方面基本可以满足要求。第4章EDR设计与校核

第4章EDR设计与校核4.1初步规定4.1.1壳程压降因冷却水易结垢，为便于污垢清洗，故选择冷却水走管程热流体走壳程。4.1.2壳体和封头换热流体为乙苯和冷却水，选择B封头管箱；冷热流体温差较大，选择带有膨胀节的固定管板式换热器，后端选择M，壳体形式选择单壳程；因此，换热器类型选择BEM。4.1.3换热管选用外径19mm，壁厚2mm的碳钢换热管，排列方式为正三角形错列，管心距25mm。4.1.4折流板选单弓形折流板。4.1.5换热器方位换热器水平放置，折流板切口方向为水平方向。4.2设计结果与分析在EDR软件中选择Shell&Tube设计模式；ApplicationOptions中选择热流体在壳程一侧，纯液体换热，无相变化；在ProcessData中输入冷热流体进出口温度、操作压力、允许压降和管内外壁污垢热阻；在PropertyData中选择冷热流体并获得其在各自进出口温度范围和操作压力下的物性参数。运行软件，可得初步设计结果如图4-1所示：OverallPerformancePressureDropFlowAnalysisOverallSummaryTEMASheet图4-1EDR设计结果图示(a)OverallPerformance；(b)PressureDrop；(c)FlowAnalysis；(d)OverallSummary；(e)TEMASheet4.2.1结构参数换热器形式为单台1管程BEM换热器，壳体内径257mm，管长5400mm，管子78，管外径19.05mm，管壁厚2.11mm，管子排列方式为正三角形，管心距23.81mm，单弓形折流板，圆缺率33.98%。4.2.2面积余量面积余量为0.04，需在校核模式中调整。4.2.3压降壳侧压降0.61137bar，管侧压降0.30515bar，均小于允许压降。4.2.4流速壳侧最高流速为1.73m/s，管侧最高流速为2.47m/s，相对于经验流速偏高，需要在校核模式中调节。4.2.5传热系数总传热系数为972.6，大于经验值。4.2.6传热温差为47.92℃，与第2章中计算结果相近。4.3校核模式根据设计结果，在《热交换器型式与基本参数第2部分：固定管板式换热交换器》(GB/T28712.2-2012)[3]中选择最为接近的规格进行圆整，壳体内径400mm，管长4500mm，管子根数为174，管外径19mm，管壁厚2mm，管子排列方式为正三角形，管心距25mm，圆缺率25%，单弓形折流板。校核结果如图4-2所示：OverallSummaryOverallPerformancePressureDropTEMASheetFlowAnalysis图4-2EDR校核结果图示(a)OverallSummary；(b)OverallPerformance；(c)PressureDrop；(d)TEMASheet；(e)FlowAnalysis4.3.1面积余量面积余量为22%，符合生产要求。4.3.2压降壳侧压降0.07222bar，管侧压降0.07806bar，均小于允许压降。4.3.3流速壳侧最高流速0.73m/s，管侧最高流速1.08m/s，符合经验数值。4.3.4传热系数总传热系数为617.8，在经验值范围之内。4.3.5热阻分布热阻集中分布在壳侧，符合实际情况，对于固定管板式壳侧亦容易清洗。4.4EDR设计结果换热器型号为，具体结构参数为：壳体公称直径400mm，管子为的碳钢管，长度为4.5m，管心距25mm，管子根数174，管程数为1，管子排列方式为正三角形错列，单弓形折流板，圆缺率25%，折流板间距300mm。中国石油大学（华东）化工原理课程设计2-1第5章结论

第5章结论将EDR设计及校核结果与手算结果对比可知：二者在热负荷、管壳程压降、流速等方面基本相同，软件计算的面积裕度和总传热系数较手算结果偏大。由于手算所得结果较为粗略，软件计算结果较精确，所以会有一定差距，但应以EDR计算结果为准。手算结果与EDR模拟结果所得换热器型号一致为：经过一周的工作，基本完成了此乙苯冷却器的设计，按要求完成了手算和EDR模拟计算的任务。由于之前只学习课本知识，没有进行过系统的计算与设计，缺乏经验，因此实际工程运用能力较差。通过本次课程设计发现设计换热器并不是一件容易的事情，需要有丰富的知识和经验，而且要利用网上资源、化工专业书籍及国家标准查阅有关数据和信息，反复计算，工作量较大。在手算过程中，需要有严谨的工作作风，由于过程繁琐需要不断试差寻找合适的换热器型号，所以一定要有耐心，有不怕失败的恒心，要在设计过程中发现规律找寻最简单的方法，提高效率，避免不必要的工作。由于设计经验不足，设计结果并不完整，敬请老师指正。希望通过以后的学习不断改进和完善。中国石油大学（华东）化工原理课程设计2-1

致谢经过一周的学习和设计，完成了此次设计，衷心感谢于英民老师和郭晓燕老师的指导和帮助。刚开始接触课程设计时一头雾水，对软件一无所知，幸好有老师的耐心讲解帮助理清思路，并在设计过程中耐心的帮助我解决了设计中的许多疑难问题，最后完成此次设计。同时也要感谢各位同学给予我的帮助，共同讨论探索，找出错误，特别在软件上，耐心的告诉我正确的使用方法。最后，再次向指导我的老师及帮助我的同学表达我最真诚的谢意。

参考文献[1]李阳初，刘雪暖.石油化学工程原理（上）.北京：中国石化出版社，2008：274-278.[2]王兰娟，郭晓艳，张颖，于英民.化工原理课程设计.石大胶印版.[3]GB/T28712.2-2012，热交换器型式与基本参数第2部分：固定管板式换热交换器.

化工原理课程设计2-1成绩汇总表项目考查要点占比