陕西科技大学化工原理课程设计
化工原理课程设计说明书

前言化工生产中所处理的原料,中间产物,粗产品几乎都是由若干组分组成的混合物,而且其中大部分都是均相物质。
生产中为了满足储存,运输,加工和使用的需求,时常需要将这些混合物分离为较纯净或几乎纯态的物质。
精馏是分离液体混合物最常用的一种单元操作,在化工,炼油,石油化工等工业得到广泛应用。
精馏过程在能量计的驱动下,使气,液两相多次直接接触和分离,利用液相混合物中各相分挥发度的不同,使挥发组分由液相向气相转移,难挥发组分由气相向液相转移。
实现原料混合物中各组成分离该过程是同时进行传质传热的过程。
本次设计任务为设计一定处理量的分离四氯化碳和二硫化碳混合物精馏塔。
板式精馏塔也是很早出现的一种板式塔,20世纪50年代起对板式精馏塔进行了大量工业规模的研究,逐步掌握了筛板塔的性能,并形成了较完善的设计方法。
与泡罩塔相比,板式精馏塔具有下列优点:生产能力(2 0%——40%)塔板效率(10%——50%)而且结构简单,塔盘造价减少40%左右,安装,维修都较容易。
化工原理课程设计是培养学生化工设计能力的重要教学环节,通过课程设计使我们初步掌握化工设计的基础知识、设计原则及方法;学会各种手册的使用方法及物理性质、化学性质的查找方法和技巧;掌握各种结果的校核,能画出工艺流程、塔板结构等图形。
在设计过程中不仅要考虑理论上的可行性,还要考虑生产上的安全性、经济合理性。
在设计过程中应考虑到设计的业精馏塔具有较大的生产能力满足工艺要求,另外还要有一定的潜力。
节省能源,综合利用余热。
经济合理,冷却水进出口温度的高低,一方面影响到冷却水用量。
另一方面影响到所需传热面积的大小。
即对操作费用和设备费用均有影响,因此设计是否合理的利用热能R等直接关系到生产过程的经济问题。
本课程设计的主要内容是过程的物料衡算,工艺计算,结构设计和校核。
【精馏塔设计任务书】一设计题目精馏塔及其主要附属设备设计二工艺条件生产能力:10吨每小时(料液)年工作日:自定原料组成:34%的二硫化碳和66%的四氯化碳(摩尔分率,下同)产品组成:馏出液 97%的二硫化碳,釜液5%的二硫化碳操作压力:塔顶压强为常压进料温度:58℃进料状况:自定加热方式:直接蒸汽加热回流比:自选三设计内容1 确定精馏装置流程;2 工艺参数的确定基础数据的查取及估算,工艺过程的物料衡算及热量衡算,理论塔板数,塔板效率,实际塔板数等。
化工原理课程设计完整版

化工原理课程设计完整版一、教学目标本课程旨在让学生掌握化工原理的基本概念、理论和方法,了解化工生产的基本过程和设备,培养学生运用化工原理解决实际问题的能力。
具体目标如下:1.知识目标:(1)理解化工原理的基本概念和原理;(2)熟悉化工生产的基本过程和设备;(3)掌握化工计算方法和技能。
2.技能目标:(1)能够运用化工原理解决实际问题;(2)具备化工过程设计和优化能力;(3)学会使用化工设备和仪器进行实验和调试。
3.情感态度价值观目标:(1)培养学生的团队合作意识和沟通能力;(2)增强学生对化工行业的认识和兴趣;(3)培养学生对科学研究的热爱和责任感。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括以下几个方面:1.化工原理基本概念和原理:包括溶液、蒸馏、吸收、萃取、离子交换等基本操作原理和方法。
2.化工生产过程和设备:包括反应器、换热器、蒸发器、膜分离设备等的基本结构和原理。
3.化工计算方法:包括物料平衡、热量平衡、质量平衡等计算方法。
具体教学大纲安排如下:第1-2周:化工原理基本概念和原理;第3-4周:化工生产过程和设备;第5-6周:化工计算方法。
三、教学方法本课程采用多种教学方法,以激发学生的学习兴趣和主动性:1.讲授法:讲解基本概念、原理和方法,引导学生理解和掌握;2.案例分析法:分析实际案例,让学生学会运用化工原理解决实际问题;3.实验法:进行实验操作,培养学生的实践能力和实验技能;4.小组讨论法:分组讨论,培养学生的团队合作意识和沟通能力。
四、教学资源本课程的教学资源包括:1.教材:《化工原理》;2.参考书:相关化工原理的教材和学术著作;3.多媒体资料:教学PPT、视频、动画等;4.实验设备:反应器、换热器、蒸发器、膜分离设备等。
以上教学资源将用于支持教学内容和教学方法的实施,丰富学生的学习体验。
五、教学评估本课程的评估方式包括平时表现、作业、考试等多个方面,以全面客观地评价学生的学习成果。
1.平时表现:通过课堂参与、提问、小组讨论等形式的评估,考察学生的学习态度和理解能力。
化工原理课程设计范文

化工原理课程设计范文一、教学目标本节课的教学目标是让学生掌握化工原理的基本概念、原理和计算方法,能够运用化工原理解决实际工程问题。
具体包括以下三个方面:1.知识目标:(1)理解化工原理的基本概念和原理;(2)掌握化工过程中的质量守恒、能量守恒和动量守恒定律;(3)熟悉化工单元操作的基本流程和计算方法。
2.技能目标:(1)能够运用化工原理解决实际工程问题;(2)具备较强的化工过程分析和设计能力;(3)熟练使用相关化工设计和分析软件。
3.情感态度价值观目标:(1)培养学生对化工行业的兴趣和热情;(2)树立学生的主人翁意识,提高学生的人文素养;(3)培养学生团队合作精神,增强学生的社会责任感。
二、教学内容本节课的教学内容主要包括以下几个部分:1.化工原理的基本概念和原理;2.化工过程中的质量守恒、能量守恒和动量守恒定律;3.化工单元操作的基本流程和计算方法;4.化工设计和分析软件的使用。
具体安排如下:1.第1-2课时:介绍化工原理的基本概念和原理,讲解质量守恒、能量守恒和动量守恒定律;2.第3-4课时:讲解化工单元操作的基本流程和计算方法;3.第5-6课时:介绍化工设计和分析软件的使用,进行实际工程案例分析。
三、教学方法为了提高教学效果,本节课将采用多种教学方法相结合的方式进行:1.讲授法:讲解化工原理的基本概念、原理和计算方法;2.案例分析法:分析实际工程案例,让学生更好地理解化工原理的应用;3.实验法:安排实验课程,让学生亲自动手操作,提高学生的实践能力;4.小组讨论法:分组讨论问题,培养学生的团队合作精神和沟通能力。
四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施,本节课将准备以下教学资源:1.教材:化工原理教材,用于学生学习和参考;2.参考书:提供相关化工原理的参考书籍,丰富学生的知识体系;3.多媒体资料:制作PPT、视频等多媒体资料,直观地展示化工原理的相关概念和原理;4.实验设备:准备实验所需的设备,为学生提供实践操作的机会。
化工原理吸收课程设计

化工原理吸收课程设计一、课程目标知识目标:1. 学生能理解化工吸收的基本原理,掌握吸收塔的基本结构及其工作原理;2. 学生能掌握吸收过程中关键参数的计算方法,如传质单元数、塔板数、液气比等;3. 学生能了解影响吸收效果的主要因素,并能运用相关知识解释实际化工生产中的吸收问题。
技能目标:1. 学生能运用所学知识,设计简单的吸收塔,并进行基本参数的计算;2. 学生能通过实验和模拟软件,分析吸收过程中的问题和优化方案;3. 学生能熟练运用化工专业软件进行吸收塔的模拟和优化。
情感态度价值观目标:1. 培养学生对化工原理的学习兴趣,提高学生的学科素养;2. 培养学生具备环保意识,了解化工生产中吸收技术对环境保护的重要性;3. 培养学生团队合作精神,提高学生在实际工程问题中分析和解决问题的能力。
本课程针对高年级化工专业学生,结合化工原理课程内容,以吸收过程为研究对象,旨在提高学生理论联系实际的能力,培养学生解决实际工程问题的综合素质。
课程目标具体、可衡量,符合学生特点及教学要求,为后续教学设计和评估提供明确方向。
二、教学内容本章节教学内容主要包括:1. 吸收原理与吸收塔结构:介绍吸收的基本原理,吸收塔的结构类型及工作原理,结合教材相关章节,使学生理解吸收过程的基本概念。
- 教材章节:第二章 吸收与吸附2. 吸收塔设计与参数计算:讲解吸收塔设计方法,包括关键参数如传质单元数、塔板数、液气比等计算,通过实际案例分析,使学生掌握吸收塔设计的基本技能。
- 教材章节:第三章 传质设备的设计与计算3. 影响吸收效果的因素:分析影响吸收效果的各种因素,如温度、压力、溶剂性质等,并通过实验和模拟软件进行验证。
- 教材章节:第四章 传质过程的影响因素4. 吸收塔的优化与节能:介绍吸收塔优化方法,包括塔内件改造、操作参数优化等,以及节能措施,提高学生解决实际工程问题的能力。
- 教材章节:第六章 传质设备的优化与节能教学内容安排与进度:本章节共安排8个学时,分为两周完成。
化工原理课程设计

化工原理课程设计一、教学目标本节课的教学目标是让学生掌握化工原理的基本概念和基本原理,了解化工过程的基本单元操作,包括流体流动、传质、传热等,培养学生分析和解决化工问题的能力。
具体来说,知识目标包括:1.掌握流体流动的基本原理和计算方法;2.了解传质和传热的基本原理和计算方法;3.掌握化工过程的基本单元操作和流程。
技能目标包括:1.能够运用流体流动、传质、传热的基本原理分析和解决实际问题;2.能够运用化工原理的基本单元操作设计和优化化工过程。
情感态度价值观目标包括:1.培养学生的科学精神和创新意识,使其能够积极面对和解决化工过程中的问题;2.培养学生的团队合作意识和责任感,使其能够有效地参与和完成化工项目。
二、教学内容本节课的教学内容主要包括化工原理的基本概念、基本原理和基本单元操作。
具体来说,教学大纲如下:1.流体流动:流体的性质、流动的类型和计算方法;2.传质:传质的类型和计算方法、传质的设备;3.传热:传热的基本原理和计算方法、传热的设备;4.化工过程的基本单元操作:反应器、分离器、输送设备等。
三、教学方法为了激发学生的学习兴趣和主动性,本节课将采用多种教学方法,包括讲授法、讨论法、案例分析法、实验法等。
具体来说:1.讲授法:通过教师的讲解,让学生掌握化工原理的基本概念和基本原理;2.讨论法:通过小组讨论,让学生深入理解和掌握化工原理的知识;3.案例分析法:通过分析实际案例,让学生了解化工过程的基本单元操作和流程;4.实验法:通过实验操作,让学生亲自体验和验证化工原理的知识。
四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施,丰富学生的学习体验,我们将选择和准备以下教学资源:1.教材:化工原理教材,用于提供基础知识和理论框架;2.参考书:化工原理相关参考书,用于提供更多的知识和案例;3.多媒体资料:化工原理相关的视频、图片等资料,用于辅助讲解和展示;4.实验设备:化工原理实验设备,用于进行实验操作和验证。
化工原理课程设计模板

化工原理课程设计模板一、课程目标知识目标:1. 理解并掌握化工原理中流体流动与传输的基本概念,包括流体性质、流动状态及流体力学方程。
2. 学习并掌握热量传递的三种基本方式,即导热、对流和辐射,及其在化工过程中的应用。
3. 掌握质量传递的基本原理,包括扩散、对流传质和膜分离等,并能应用于化工单元操作中。
4. 分析典型化工单元操作的工作原理和设备结构,理解其工程实践意义。
技能目标:1. 能够运用流体力学原理,解决实际流体流动问题,如流量测量、泵和风机的选型等。
2. 能够运用热量传递原理,分析和解决化工过程中的热量控制问题,如换热器的设计和优化。
3. 能够运用质量传递原理,进行物质的分离和提纯,如吸收、蒸馏等操作。
4. 能够结合单元操作原理,设计简单的化工流程,进行初步的工程计算和设备选型。
情感态度价值观目标:1. 培养学生对化工原理学科的兴趣和热情,激发学生探索科学规律的积极性。
2. 培养学生的工程意识,使其认识到化工原理在国民经济发展中的重要地位和作用。
3. 培养学生的团队协作精神和沟通能力,使其在解决实际问题时能够与他人合作,共同完成任务。
4. 培养学生的创新思维,使其在遇到问题时能够主动思考,寻求解决方案。
本课程针对高年级本科生,结合化工原理的学科特点,以理论知识与工程实践相结合的方式进行教学。
课程目标旨在使学生在掌握基本理论知识的基础上,能够运用所学知识解决实际问题,并培养其工程素养和创新能力,为未来从事化工领域的工作打下坚实基础。
二、教学内容1. 流体流动与传输:包括流体性质、流体静力学、流体动力学、流体流动阻力与能量损失、泵与风机等章节内容。
- 流体性质:密度、粘度、表面张力等。
- 流体静力学:压力、压强、流体静力平衡。
- 流体动力学:连续性方程、伯努利方程、动量方程。
- 流体流动阻力与能量损失:摩擦阻力、局部阻力、雷诺数。
- 泵与风机:类型、工作原理、性能参数。
2. 热量传递:涵盖导热、对流、辐射及换热器设计等内容。
化工原理课程设计说明书完结版

一绪论1.1中英文摘要中文摘要:精馏是分离液体混合物最常用的一种单元操作, 利用液相混合物中各相分挥发度的不同,使挥发组分由液相向气相转移,难挥发组分由气相向液相转移。
实现原料混合物中各组成分离该过程是同时进行传质传热的过程。
本次设计任务为设计一定处理量的精馏塔,用以实现甲醇—水的二元理想物系的分离。
本设计说明书以通过物料衡算,热量衡算,工艺计算,结构设计和校核等一系列工作来设计一个具有可行性的合理的筛板塔。
关键词:精馏塔筛板塔水甲醇理想物系最小回流比Abstract:Separation of distillation is the most commonly used liquidmixture of a unit operation, using liquid mixture of all the different point s of the volatile, volatile components from liquid to gas transfer, difficult volatile components from gas to liquid transfer. Mixture of raw materials t o achieve the various components of the separation process is at the sa me time heat and mass transfer process. The design of certain tasks for the design handling capacity of the distillation column for the realization of water-Methanol of the dual ideals of the separation. The design speci fication through the material balance, energy balance, technology, structur al design and verification and a series of work to design a reasonable p ossibility of the sieve tower.Keywords:Distillation Sieve tower water MethanolIdeals of the Department of Than the minimum returnwater-Methano摘要本文通过设计筛板精馏塔达到分离甲醇-水二元混合物,需要满足年处理量30000吨,原料中甲醇含量50%,塔顶产品要求含甲醇不低于99%,塔底甲醇含量不高于1%,常压操作,泡点进料。
大二化工原理课程设计

大二化工原理课程设计一、课程目标知识目标:1. 理解并掌握化工原理中流体流动与输送、热量传递和质量传递的基本理论知识;2. 掌握化工过程中常见单元操作的工作原理及计算方法;3. 了解化工流程的模拟与优化方法。
技能目标:1. 能够运用所学原理解决实际化工过程中的问题,进行简单的工艺计算和设备设计;2. 能够运用化工流程模拟软件进行简单流程的模拟与优化;3. 培养学生的实验操作能力,能够独立完成化工原理实验。
情感态度价值观目标:1. 培养学生对化工原理学科的兴趣,激发学生的求知欲和探索精神;2. 培养学生的团队协作意识,提高沟通与交流能力;3. 增强学生的环保意识,使其认识到化学工程在环境保护和可持续发展中的重要作用。
课程性质:本课程为化工原理专业核心课程,旨在培养学生掌握化工过程的基本理论、计算方法和实验技能。
学生特点:大二学生已具备一定的化学基础和工程观念,具有较强的逻辑思维能力和动手能力。
教学要求:结合课程性质和学生特点,注重理论与实践相结合,提高学生的工程素养,培养具有创新精神和实践能力的高素质化工人才。
通过本课程的学习,使学生能够将所学知识应用于实际工作中,为后续专业课程打下坚实基础。
二、教学内容本课程教学内容主要包括以下几部分:1. 流体流动与输送:涵盖流体静力学、流体动力学、流体阻力与能量损失、泵与风机等单元操作,对应教材第2章至第4章。
2. 热量传递:包括导热、对流换热、辐射换热等内容,对应教材第5章至第7章。
3. 质量传递:主要讲解分子扩散、对流传质、反应工程等基本原理,对应教材第8章至第10章。
4. 化工单元操作:涉及过滤、沉降、吸收、蒸馏、萃取等操作,对应教材第11章至第15章。
5. 化工流程模拟与优化:介绍流程模拟软件及其在化工过程优化中的应用,对应教材第16章。
教学内容安排与进度如下:第1-4周:流体流动与输送基本理论及计算;第5-8周:热量传递基本理论及计算;第9-12周:质量传递基本理论及计算;第13-16周:化工单元操作原理及计算;第17-18周:化工流程模拟与优化。
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化工原理--课程设计目录1.任务书 (3)2.设计说明……………………4-83.工艺计算.....................9-174.设备的结构计算............18-245.课程设计说明及汇总......25-266.设计评论 (26)7.参考文献 (27)8.附页………………………23-24任务书一.设计题目:二次蒸汽冷凝器二.设计原始数据:(1)质量流量:Wh=(2000+20*28)*1.3=3328kg/h 真空度:275.6mmHg(2)冷却水进口温度:20℃出口温度:自定(26℃)当地大气压:750mmHg三.设计要求:(1)工艺设计:确定设备的主要工艺尺寸,如:管径、管长、管子数目、管程数目等,计算K0。
(2)结构设计:确定管板、壳体、封头的结构和尺寸;确定连接方式、管板的列管的排列方式、管法兰、接管法兰、接管等组件的结构。
(3)绘制列管式换热器的装配图及编写课程设计说明书四.设计时间:2010年12月20日~2010年12月25日设计学生:常小龙指导教师:李磊设计说明一、设计目的课程设计是化工原理课程教学中综合性和实际性较强的教学环节,是理论联系实际的桥梁,是使学生体察工程实际问题复杂性的初次尝试。
通过化工原理课程设计,要求学生能综合运用本课程和前修课程的基本知识,进行融会贯通的独立思考,在规定的时间内完成指定的化工设计任务,从而得到化工设计的主要程序和方法,培养学生分析和解决工程实际问题的能力。
同时,通过课程设计,还可以培养学生树立正确的设计思想,培养实事求是,严肃认真,高度负责的工作作风。
二、该设备的作用及在生产中的应用换热器是实现传热过程的基本设备。
而此设备是比较典型的传热设备,它在工业中的应用十分广泛。
例如:在炼油厂中作为加热或冷却用的换热器、蒸馏操作中蒸馏釜和冷凝器、化工厂蒸发设备的加热室等。
三、工艺流程示意图饱和水蒸气应从换热器壳程上方进入,冷凝水由壳程下方排出,冷却水从换热器下方的入口进入,上方的出口排除。
四、说明运用该设备的理由这种换热器的特点是壳体和管板直接焊接,结构简单、紧凑。
在同样的壳体直径内,排管较多。
管式换热器具有易于制造、成本较低、处理能力达、换热表面清洗比较方便、可供选用的结构材料广阔、适应性强、可用于调温调压场合等优点,由于两管板之间有管子相互持撑,管板得到加强,故在各种列管换热器中他的管板最薄,其造价比较低,因此得到了广泛应用。
五、设备的结构特点该结构能够快速的降低物料的温度,工作时热流体走壳程,冷流体走管程,使接触面积大大增加,加快了换热速度。
同时,对温差稍大时可在壳体的适当部位焊上补偿圈(或称膨胀节),通过补偿圈发生弹性变形(拉伸或压缩)来适应外壳和管束不同的膨胀程度。
六、在设计中遇到的问题的处理在设计中,在工艺计算过程中,由于选取K0不当或其他条件选取不当,造成在校核时K0不符合要求。
在重新选取K0的同时,改变了其他的条件,如:n,L等,经过二次校核达到了预期的目的。
七、设计方案的确定(1)对于列管式换热器,首先根据换热流体的腐蚀性或其它特性选项定其结构材料,然后再根据所选项材料的加工性能,流体的压强和温度、换热的温度差、换热器的热负荷、安装检修和维护清洗的要求以及经济合理性等因素来选项定其型式。
设计所选用的列管换热器的类型为固定管板式。
列管换热器是较典型的换热设备,在工业中应用已有悠久历史,具有易制造、成本低、处理能力大、换热表面情况较方便、可供选用的结构材料广阔、适应性强、可用于调温调压场合等优点,故在大型换热器中占优势。
固定管板式列管换热器的特点是,壳体与管板直接焊接,结构简单紧凑,在同样的壳体直径内排管最多。
由于两管板之间有管板的相互支撑,管板得到加强,故各种列管换热器中它的管板最薄,造价最低且易清洗。
缺点是,管外清洗困难,管壁与壳壁之间温差大于50℃时,需在壳体上设置膨胀节,依靠膨胀节的弹性变形以降低温差压力,使用范围仅限于管、壳壁的温差不大于70℃和壳程流体压强小于600kpa的场合,否则因膨胀节过厚,难以伸缩而失去温差补偿作用。
2)工艺流程图换热器溶液(3)流体流经的空间:冷却水走管程原因有以下几个方面,冷却水常常用江水或井水,比较脏硬度较高,受热容易结垢,在管内便于清理,此外,管内流体易于维持高速,可避免悬浮颗粒的沉积。
管程可以采用多管程来增大流速,用以提高对流传热系数。
被加热的流体应走管程,以提高热的有效利用,被冷却的流体走壳程,以便于热量散失。
饱和蒸汽由于比较清洁应于壳程流过,易便于冷凝液的排出。
综上所述冷却水走管程蒸汽走壳程。
(4)流体的流动方向选择:饱和水蒸气应从换热器壳程上方进入,冷凝水从壳程的下方排出,这样既便于冷凝水的排放,又利于传热效率的提高;冷却水一般从换热器的下方的入口进入,上方的出口排出,可减少冷却水流动中的死角,以提高传热面积的有效利用.故采用逆流.(5)流速的选择:换热器内流体的流速大小,应有经济衡算来决定.增大器内流体的流速,可增强对流传热,减少污垢在换热管表面上沉积的可能性,即降低了污垢的热阻,使总传热系数增大,从而减少换热器的传热面积和设备的投资经费,但是流速增大,又使流体阻力增大,动力消耗也就增多,从而致使操作费用增加,若流速过大,还会使换热器产生震动,影响寿命,因此选取合适的流速是十分重要的.(6)冷却剂及出口温度的确定:选取水做冷却剂,它们可以直接取自大自然,不必特别加工.由于本地水源丰富,可以降低传热面积,减少设备费用,故取出口温度为28℃.换热过程工艺计算根据任务书所下达的换热任务,进行完整的换热过程的工艺计算。
其目的是确定设备的主要工艺尺寸和参数,如换热器的传热面积;换热管管径、长度、根数;管程数和壳程数;换热管的排列和壳体直径,以及管壳程流体的压强降等;为结构设计提供依据。
化工工艺计算的步骤大致如下:(一)传热面积S0的初定在稳定传热过程中,总传热系数K 随温度变化不大 时,根据总传热速率方程式:t K Q S m∆=00有效(1) K 0—总传热系速 [C m wo 2];S 0—换热管外表面积 [2m ];m T ∆—平均温度差 [C o ]。
Q 有效——传热速率(热负荷)[w]1、传热速率Q 有效的计算由公式P 绝 =大气压强-真空度 (2)= 750-275.6=474.4mmHg=63.2KPa由算得数据查表得:T=90.2℃ r = 2.2826×106J/㎏由Q=W h ·r(3) =36003.1*)20282000(⨯+×2.2826×106J/㎏=2.1101×106J/s(1)S-P93页2-1 (2) K-P17页 (3)K-P225页4-32式中:Q ——换热器的热负荷 W h ———饱和蒸气的质量流量r ———饱和蒸气的冷凝热Q 有效 =Q ×95% =1.3379×106×95% =1.271×106J/S K 0初选为12822、平均温度△t m 计算对逆流和并流 t t t t t m 2121ln ∆∆∆-∆=∆ (4)式中:t 1∆、t 2∆—分别为换热器两端的温度差,C oT 1=T 2=T S t 1=20C ot 2=26C o C t T t 01112.70=-=∆ C t T t 02222.64=-=∆△t m =2.642.70ln 2.642.70-=67.1553C o3、假设K 0=1492W/㎡·C oS 初0= tm K Q 0∆有效=2.67149210962.16⨯⨯ m 2=19.58 m 2 (二)主要尺寸的确定1、换热管的类型、尺寸及材料的确定(4)S-P93页2-2(1)管子的直径当采用小直径的管子时,换热器单位体积传热面积较大,设备较为紧凑,单位传热面积的金属耗用量较小,管程流体的对流传热系数也较高,但制造,加工较麻烦,且容易结垢,不易清洗,因此小直径一般用于清洁流体,而大直径的管子常用于粘性大或污垢的流体。
本设计为清洁流体,故可选用5.2Φ25⨯(2)管子的长度我国现有的管子长度规格常见的有1500,2000,3000,4500,6000,9000等,根据换热器工艺计算和设备设计,本设计可选用长度3000规格的管子。
(3)管子的材料列管式换热器设计中,正确选用管子的材料是很重要的,既要满足工艺条件的要求,又要经济合理。
选材时应按照操作压强,工作温度,及流体的物化性质来选择,所选的材料最好满足下述要求:导热,耐磨蚀性能好,机械强度高,制造加工容易,价格低廉。
换热器常用的材料有碳钢、低合金钢、不锈钢、铜镍合金、铝合金。
(5)本设计为低压列管换热器,可用含碳量低于0.5%的优质碳钢的无缝钢管,其钢号以20为多,这号钢强度虽低些,但塑性好,焊接性能好。
2、管心距t的确定:管板上两管子中心的距离称为管间距,用t表示t=(1.3-1.5) (6)且两管外径之间的距离不能小于6mm,即t≥(d0+6)mm 所以t=1.4 d0=1.4×25mm=35mm外层管子中心到隔板的距离:b,b,= (1-1.5)d0且不能小于1/2d0+10mm (7)所以b,=1.4d0=35mm3、管子在管板上的排列形式管子的排列方式按照三角形排列。
这样排列的优点是:在一定的管板面积上可以配置较多的管子数,而且由于管(5)S-P96页(6)(7)S-P96页子间的距离相等,管板的加工制作方便。
(8) (三)管程数的确定(m )u m u'=适(9)式中:u 适—管程流体的适宜流速,m/s u '—单管程流体的实际流速,m/snd w i u 初水ρπ24=' (10)式中w 水—冷却水流量,㎏/sdi—管内径, m ρ—冷却水密度 ,n初—总管数n 初=LdS 00π初 (11)n初—列管中的总管数 ,S 初0—传热面积的估算值 d—选定的换热管外径,m L —换热管有效长度,m代入数值:w 水=()t t C Q pc 12-有效=()2028271.1106-⨯Cpc查表得:C pc =4179J/㎏·C o 故,w 水=78.26㎏/s 根据公式 LdSn T0π= (12)其中nT—列管式换热器的总管数,必须取整数(8)(S-P97页(9)(S-P99页(10)S-P100页(11)S-P96页(12)S-P96页2-6L —选定的换热管有效长度 L=3m -2×(伸长量+管板厚) =3-2×(0.005+0.025)=2.94m 所以由公式得管子数 为LdS n 00π初初==95.2025.014.359.19⨯⨯=85由n d w i u 初水ρπ24='=414.385997.202.002.026.78⨯⨯⨯⨯ =2.96 m/su 适=(1-3) m/s 查表 取u适=2m/s (13)u m u'=适=96.22=0.68, 故选单程 (四)壳体的内径D根据公式D I =t(n c -1)+2b , (14) 其中:n c =1.1T n =10.1由公式的D I =37.5×(10.1-1)+2×37.5=389mm 所以取D I 为400mm根据L/D=3/0.400=7.5在6~10之间,所以选用卧式。