第5组(正戊烷冷凝器的设计)

2009级化学工程与工艺专业《化工原理》课程设计说明书

题目：

2.0×104吨/年正戊烷冷凝器的设计

姓名：

班级学号：

指导老师：

同组学生姓名：

完成时间：2012年5月18日

《化工原理》课程设计评分细则

评审单元评审要素评审内涵评审等级

检查

方法

指导

老师

评分

检阅

老师

评分

设计说明书35% 格式规范是否符合规定的格式要求5-4 4-3 3-2 2-1

格式

标准内容完整

设计任务书、评分标准、

主要设备计算、作图、后

记、参考文献、小组成员及

承担任务

10-8 8-6 6-4 4-1

设计

任务书设计方案

方案是否合理及

是否有创新

10-8 8-6 6-4 4-1

计算

记录工艺计算

过程

计算过程是否正确、

完整和规范

10-8 8-6 6-4 4-1

计算

记录

设计图纸30% 图面布置

图纸幅面、比例、标题

栏、明细栏是否规范

10-8 8-6 6-4 4-1

图面布

置标准标注

文字、符号、代号标注

是否清晰、正确

10-8 8-6 6-4 4-1

标注

标准与设计

吻合

图纸设备规格

与计算结果是否吻合

10-8 8-6 6-4 4-1

比较图纸

与说明书

平时成绩20%

出勤计算、上机、手工制图10-8 8-6 6-4 4-1

现场

考察卫生

与纪律

设计室是否整洁、

卫生、文明

10-

8

8-6 6-4 4-1

答辩成绩15% 内容表述

答辩表述是否清楚5-4 4-3 3-2 2-1

现场

考察

内容是否全面5-4 4-3 3-2 2-1

回答问题回答问题是否正确5-4 4-3 3-2 2-1

总分

综合成绩成绩等级

指导老师评阅老师

（签名）（签名）

年月日年月日

目录

1．设计任务书 (4)

1-1设计题目 (4)

1-2设计任务及操作条件 (4)

1-3设计说明书的内容 (4)

1-4设计图要求 (4)

2．主要设备设计计算和说明 (5)

2-1 确定流体流动空间 (5)

2-2 确定流体的物理性质 (5)

2-3 计算热负荷 (5)

2-4 计算有效平均温度差 (5)

2-5 选取经验传热系数K值 (6)

2-6 估算换热面积 (6)

2-7 工艺结构尺寸 (6)

2-8 初选换热器规 (7)

(8)

2-9 计算管程对流传热系数

i

2-10计算压降 (9)

3．工艺设计计算结果汇总表 (11)

4．参考文献 (12)

后记 (13)

一、设计任务书

1.设计题目：正戊烷冷凝器的设计。

设计课题工程背景：炼油厂精馏塔塔顶冷凝器蒸汽主要是正戊烷，以此为原料设计一正戊烷冷凝器。

2.设计任务及操作条件

（1）处理量： 2.0×104吨/年

（2）正戊烷冷凝温度为51.7℃，冷凝液于饱和液体下离开冷凝器；

（3）冷却介质，地下水，入口温度：20℃；

（4）允许压强降：不大于105Pa

（5）每年按330天计，每天24小时连续运行

（6）设备型式立式列管冷凝器

（7）设计项目

①设计方案简介：对确定的工艺流程及换热器型式进行简要论述；

②换热器的工艺计算：确定换热器的传热面积；

③选择合适的立式列管冷凝器并进行较核计算；

④绘制换热器总装配图。

3.设计说明书的内容

（1）课程名称、首页、目录及页码；

（2）简述设计内容，自己设计的特点，引用的标准等；

（3）热量衡算及初步估算换热面积；（4）冷凝器的选型及流动空间的选择；（5）工艺流程图；（6）冷凝器的校核计算；

（7）结构及附件设计计算；（8）冷凝器的主要数据一览表；

（9）设计结果评价；（10）附立式列管冷凝器总装图。

4.设计图要求

A2图纸绘制冷凝器装配图一张、两个局部放大图。CAD图自由选做1-2个部件。

二、主要设备设计计算和说明

1. 确定流体流动空间

冷水走管程，正戊烷走壳程，有利于正戊烷的散热和冷凝。

2. 计算流体的定性温度，确定流体的物理性质。

正戊烷液体在定性温度（51.7℃）下的物性数据：ρ=596kg/3m ，

s a 108.14-⋅⨯=P μ，C =2.34KJ/(kg P ⋅℃）

，0.13/m W λ=⋅℃（），r=35.7/KJ kg 。 井水的定性温度：入口温度1t =20℃，出口温度为23℃。

43s1m =2.01010/330242525.25/0.701/kg h kg s ⨯⨯⨯==

12122

s s P m r

t t m C =

+ 219.97/s m kg s =

井水的定性温度为(2023)/221.5m t =+=℃

两流体的温差51.721.530.2m m T t -=-=<50℃℃，故选固定管式换热器。 两流体在定性温度下的物性数据见下表 流体

温度 /℃

密度 /(kg/3

m )

黏度

/mPa s ⋅

比热容[]//(KJ kg ⋅℃） 热导

[]//(W m ⋅℃）

正戊烷 51.7 596 0.18 2.34 0.13 井水 21.5

998

0.9838

4.182

0.601

3. 计算热负荷

1m 0.701357.4250.54s Q r =⨯=⨯= kW

4. 计算有效平均温度差