列管式换热器的设计课程设计任务书
- 格式:doc
- 大小:237.00 KB
- 文档页数:14
化工原理课程设计任务书一系部名称:应用化学与环境工程系专业:应用化工技术年级:级一、设计题目列管式换热器设计二、设计任务与操作条件在生产过程中需将3000kg/h旳某种油(在90℃时,密度为825kg/m3;定压比容为2.22kJ/kg·℃;导热系数为0.140W/m·℃;粘度为0.000715Pa·s;污垢热阻为0.000172m2·℃/W)从140℃冷却至40℃,压力为0.3MPa,冷却介质采用循环水,循环冷却水旳压力为0.4MPa,循环水旳入口温度为35℃,出口温度为45℃。
设计一列管式换热器满足上述生产需要。
三、具体规定本设计规定完毕如下设计及计算:1、换热器工艺设计及计算:涉及物料衡算、能量衡算、工艺参数选定及其计算;2、换热器构造设计:涉及换热设备旳重要构造设计及其尺寸旳拟定等;3、绘制换热器装配图:涉及设备旳各类尺寸、技术特性表等,用1号图纸绘制;4、编写设计阐明书:作为整个设计工作旳书面总结,阐明书应简洁、整洁、文字精确。
内容应涉及:封面、目录、设计任务书、概述或引言、设计方案旳阐明和论证、设计计算与阐明、对设计中有关问题旳分析讨论、设计成果汇总(重要设备尺寸、各物料量和状态、能耗、重要操作参数以及附属设备旳规格、型号等)、参照文献目录、总结及感想等。
四、重要技术路线提示1、查阅文献资料,理解换热设备旳有关知识,熟悉换热器设计旳措施和环节;2、根据设计任务书给定旳生产任务和操作条件,进行换热器工艺设计及计算;3、根据换热器工艺设计及计算旳成果,进行换热器构造设计;4、以换热器工艺设计及计算为基本,结合换热器构造设计旳成果,绘制换热器装配图;5、编写设计阐明书对整个设计工作旳进行书面总结,设计阐明书应当用简洁旳文字和清晰旳图表体现设计思想、计算过程和设计成果。
五、进度安排1、收集资料、阅读教材,拟定设计方案0.3周2、换热器工艺设计及计算0.5周3、换热器构造设计0.4周4、绘制换热器装配图0.4周5、编写设计阐明书0.4周六、完毕后应上交旳材料1、设计阐明书1份2、换热器装配图1张七、推荐参照资料1、《化工原理》上册天津大学出版社2、《化工原理》化学工业出版社3、《化工设备机械基本》高等教育出版社4、《换热器设计》上海科技出版社5、《压力容器手册》劳动人事出版社6、《钢制石油化工压力容器手册》化学工业出版社7、《化工管路手册》化学工业出版社指引教师签名日期年月日教研室主任签名日期年月日系主任审核日期年月日化工原理课程设计任务书二系部名称:应用化学与环境工程系专业:应用化工技术年级:级一、设计题目列管式换热器设计二、设计任务与操作条件在生产过程中需将5000kg/h旳某种油(在90℃时,密度为825kg/m3;定压比容为2.22kJ/kg·℃;导热系数为0.140W/m·℃;粘度为0.000715Pa·s;污垢热阻为0.000172m2·℃/W)从140℃冷却至40℃,压力为0.3MPa,冷却介质采用循环水,循环冷却水旳压力为0.4MPa,循环水旳入口温度为35℃,出口温度为45℃。
XX大学XX学院化工原理课程设计班级姓名学号指导教师 ____二零一X年X月X日化工原理课程设计任务书皖西学院生物与制药工程学院课程设计说明书题目:水冷却煤油列管式换热器的设计课程:化工原理系(部):专业:班级:学生姓名:学号:指导教师:完成日期:课程设计说明书目录第一章设计资料一、设计简介 (5)二、设计任务、参数和质量标准 (7)第二章工艺设计与说明一、工艺流程图 (8)二、工艺说明 (8)第三章物料衡算、能量衡算与设备选型一、物料衡算 (9)二、能量衡算 (11)三、主要设备选型 (13)第四章结论与分析结论与分析 (15)第五章设计总结设计总结 (17)参考文献 (17)第一章设计资料一、设计简介换热器是许多工业生产部门的通用工艺设备,尤其是石油、化工生产应用更为广泛。
在化工厂中换热器可用作加热器、冷却器、冷凝器、蒸发器和再沸器等。
进行换热器的设计,首先是根据工艺要求选用适当的类型,同时计算完成给定生产任务所需的传热面积,并确定换热器的工艺尺寸。
根据操作条件设计出符合条件的换热器,设计方案的确定包括换热器形式的选择,加热剂或冷却剂的选择,流体流入换热器的空间以及流体速度的选择。
本课程设计是根据任务给出的操作目的及条件、任务,合理设计适当的换热器类型,以满足生产要求。
1、固定板式换热器(代号G)设备型号内容有:壳体公称直径(mm),管程数,公称压力(×9.81×104 Pa),公称换热面积(m2),如G800I-6-100型换热器,G表示固定板式列管换热器,壳体公称直径为800mm,管程数为1,公称压力为6×9.81×104 Pa,换热面积为100m22、浮头式列管换热器(代号F)设备型号内容有:壳体公称直径(mm),传热面积(m2),承受压力(×9.81×104 Pa),管程数,如F A600-13-16-2型换热器,F代表浮头是列管换热器,B表示换热器为管径错误!未找到引用源。
列管式换热器-课程设计说明书《化工原理》列管式换热器课程设计说明书学院:班级:学号:姓名:指导教师:时间:年月日目录一、化工原理课程设计任务书 (2)二、确定设计方案 (3)1.选择换热器的类型2.管程安排三、确定物性数据 (4)四、估算传热面积 (5)1.热流量2.平均传热温差3.传热面积4.冷却水用量五、工艺结构尺寸 (6)1.管径和管内流速2.管程数和传热管数3.传热温差校平均正及壳程数4.传热管排列和分程方法5.壳体内径6.折流挡板 (7)7.其他附件8.接管六、换热器核算 (8)1.热流量核算2.壁温计算 (10)3.换热器内流体的流动阻力七、结构设计 (13)1.浮头管板及钩圈法兰结构设计2.管箱法兰和管箱侧壳体法兰设计3.管箱结构设计4.固定端管板结构设计5.外头盖法兰、外头盖侧法兰设计............146.外头盖结构设计7.垫片选择8.鞍座选用及安装位置确定9.折流板布置10.说明八、强度设计计算 (15)1.筒体壁厚计算2.外头盖短节、封头厚度计算3.管箱短节、封头厚度计算 (16)4.管箱短节开孔补强校核 (17)5.壳体接管开孔补强校核6.固定管板计算 (18)7.浮头管板及钩圈 (19)8.无折边球封头计算9.浮头法兰计算 (20)九、参考文献 (20)一、化工原理课程设计任务书某生产过程的流程如图3-20所示。
反应器的混合气体经与进料物流换热后,用循环冷却水将其从110℃进一步冷却至60℃之后,进入吸收塔吸收其中的可溶性组分。
已知混合气体的流量为231801kg h ,压力为6.9MPa ,循环冷却水的压力为0.4MPa ,循环水的入口温度为29℃,出口的温度为39℃,试设计一列管式换热器,完成生产任务。
已知:混合气体在85℃下的有关物性数据如下(来自生产中的实测值) 密度 3190kg m ρ= 定压比热容1 3.297p c kj kg = ℃ 热导率10.0279w m λ= ℃ 粘度51 1.510Pa s μ-=⨯循环水在34℃下的物性数据: 密度 31994.3kg m ρ= 定压比热容1 4.174p c kj kg = K 热导率10.624w m λ= K 粘度310.74210Pa s μ-=⨯二、确定设计方案1.选择换热器的类型两流体温的变化情况:热流体进口温度110℃出口温度60℃;冷流体进口温度29℃,出口温度为39℃,该换热器用循环冷却水冷却,冬季操作时,其进口温度会降低,考虑到这一因素,估计该换热器的管壁温度和壳体温度之差较大,因此初步确定选用浮头式换热器。
化工原理课程设计-列管式换热器(热水冷却器)化工原理课程设计任务书课题名称列管式换热器(热水冷却器)课题性质工程设计类班级应用化学(一)班学生姓名 XXXXXX学号 20090810030117指导教师 XXXXXX目录目录 ------------------------------------------------------ 2 任务书---------------------------------------------------- 4一(设计题目 ------------------------------------------ 4二(设计的目的 ---------------------------------------- 4三(设计任务及操作条件 -------------------------------- 4四(设计内容 ------------------------------------------ 5 符号说明 -------------------------------------------------- 5 确定设计方案---------------------------------------------- 61.选择换热器类的 -------------------------------------- 62.流程的安排 ------------------------------------------ 6 确定物性数据---------------------------------------------- 6估算换热面积 ------------------------------------------ 81. 热流量 ----------------------------------------- 8 工艺结构尺寸---------------------------------------------- 91. 管径和管内流速 ------------------------------------ 92. 管程数和传热管数 ---------------------------------- 93.平均传热温差校正及壳程数 ---------------------------- 94.传热管排列和分程方法 ------------------------------- 105.壳体内径 ------------------------------------------- 106.折流板---------------------------------------------- 117.其它附件 ------------------------------------------- 118.接管------------------------------------------------ 11 换热器核算----------------------------------------------- 121.热流量核算 ----------------------------------------- 12(1)壳程表面传热系数 ----------------------------- 12(2)关内表面传热系数 ------------------------------- 13(3)污垢热阻和管壁热阻 --------------------------- 13(4)传热系数Kc ------------------------------------- 14(5) 传热面积裕度 -------------------------------- 142.壁温核算 ------------------------------------------- 15换热器内流体的流动阻力 ------------------------------- 16(1)管程流体阻力 --------------------------------- 16(2)壳程阻力 ------------------------------------- 17 换热器主要结构尺寸和计算结果表 -------------------------- 18 参考文献 ------------------------------------------------- 19 设计结果评价--------------------------------------------- 20 总结 ----------------------------------------------------- 22任务书一(设计题目热水冷却器的设计二(设计的目的通过对热水冷却器的列管式换热器设计,达到让学生了解该换热器的结构特点,并能根据工艺要求选择合适的类型,同时还能根据传热的基本原理,选择流程,确定换热器的基本尺寸,计算传热面积以及计算流体阻力。
列管式换热器设计任务书列管式换热器设计任务书一、设计题目: 1,换热器设计二、设计任务及操作条件 1、设计任务:生产能力〔进料量〕 (110000+学号后三位×1000) Kg/h 2、操作条件甲苯的压力: 6.9MPa,进口110℃,出口60℃循环冷却水的压力:0.4MPa 进口?℃,出口?℃ 3、设备型式自选4.物性参数按任务书要求自查三、设计内容:1、设计方案的选择及流程说明选择什么样的换热器,以流程等作必要交代 2、工艺计算确定物性数据,传热面积的估算 3、主要设备工艺尺寸设计〔1〕冷凝器结构尺寸确实定〔2〕传热面积、两侧流体压降校核〔3〕接管尺寸确实定等 6、换热器设备图〔A3〕和说明书四、参考设计计算程序:1.根据条件确定管程和壳程的物体流速,进出口的温度条件;根据两侧流体的温度条件,确定两流体在该换热器中定性温度的物性值。
物性值包括密度、比热、粘度,并计算该换热器的传热量。
2.确定换热器的平均温度差?t,?tm及温差修正系数。
3.假定总传热系数K或壳程的传热系数?04.计算传热面积5.根据工艺选择管径的尺寸,选择管程数和壳程数,确定管程和壳程数,校正 1温度差系数〔必须大于 >0.8〕,否那么返回第二步〔修改良出水温度〕。
如果满足那么计算换热器所需的管数。
按排列等计算壳径。
6.分别计算管程和壳程的传热系数,根据两物体的污垢系数计算K计,如果小于第三步假设值,按K计返回第三部〔重新假设K值〕,如果满足那么进行下一步。
也可算出实际传热面积,实际面积/理论面积应的允许范围内〔范围自查〕 7.计算管程和壳程两侧的压力降,如果满足工艺条件那么结束。
如管程压降偏大可减少管数,壳程压降偏大,可调整折流板的距离,返回第五重新计算。
参考书:1.中国石化集团上海工程.化学工艺设计手册,上,第三版.北京:化学工业出版社,20032.化工机械手册编辑委员会.化工机械手册.天津:天津大学出版社,19923.王静康.化工过程设计,第二版.北京:化学工业出版社,20224.柴诚敬等.化工原理课程设计. 天津:天津大学出版社,20225.杨祖荣等.化工原理.北京:化学工业出版社,2022换热器主要结构尺寸和计算结果见下表:参数管程流率进/出口温度/℃压力/MPa 物定性温度/℃性密度/〔kg/m3〕定压比热容/[kj/〔kg?k〕] 粘度/〔Pa?s〕热导率〔W/m?k〕普朗特数设形式备壳体内径/㎜结管径/㎜构参管长/㎜数管数目/根传热面积/㎡管程数主要计算结果流速/〔m/s〕外表传热系数/[W/〔㎡?k〕] 污垢热阻/〔㎡?k/W〕管程壳程壳程数台数管心距/㎜管子排列折流板数/个折流板间距/㎜材质壳程碳钢 23。
食品工程原理课程设计设计书设计题目:列管式换热器的设计:学院班级:食品学院食科142班学号::设计时间:2016.05.30~06.04目录一、换热器设计任务书 ............................................ 错误!未定义书签。
二、摘要 .................................................................... 错误!未定义书签。
三、初步选定换热器 ................................................ 错误!未定义书签。
四、设计计算 ............................................................ 错误!未定义书签。
五、收获 .................................................................... 错误!未定义书签。
六、参考文献 ............................................................ 错误!未定义书签。
附件一换热器主要结构尺寸和计算结果........ 错误!未定义书签。
附件二主要符号说明 ............................................................... - 15 -一、换热器设计任务书1、设计题目设计一台用饱和水蒸气加热水的列管式固定管板换热器2.设计任务及操作条件(1)处理能力130 t/h(2)设备型式列管式固定管板换热器(3)操作条件①水蒸气:入口温度147.7℃,出口温度147.7℃②冷却介质:自来水,入口温度10℃,出口温度80℃③允许压强降:管程10^4-10^5,壳程10^3-10^4(4)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。
化工原理课程设计设计题目:用水冷却煤油产品的列管式换热器的设计实用文档目录(一)综述 (2)1.换热器类型 (2)2.换热器的主要用途........................ (2)(二)课程任务设计书 (3)1.设计题目 (3)2.设计条件 (3)(三)设计方案简介 (4)1.流动空间的确定 (4)2.定性温度 (4)3.水和煤油的物理性质 (4)(四)计算总的传热系数 (4)1.热流量及温度计算 (4)2.平均温度校正 (5) (5)3.确定总的传热系数K估4.选择换热器类型 (5)(五)换热总传热系数核算 (6)1.壳程对流传热系数 (6)实用文档2. 管程对流传热系数 (7)3. 污垢热阻 (8)4.传热系数K (8)(六)计算传热面积裕度 (8)1.换热器实际面积 (8)2.面积裕度 (8)(七)核算压强降 (8)1.管程压力降的核算 (8)2.壳程压力降核算 (9)(八)设计结果总览 (11)(九)实验心得 (11)(十)参考文献 (12)(一)综述实用文档换热器的分类与比较,根据冷、热流体热量交换的原理和方式,器基本上可分为三大类即间壁式混合式和蓄热式,其中间壁式换热器应用最多,所以主要讨论此类换热器。
1.换热器的主要类型表面式换热器表面式换热器是温度不同的两种流体在被壁面分开的空间里流动,通过壁面的导热和流体在壁表面对流,两种流体之间进行换热。
表面式换热器有管壳式、套管式和其他型式的换热器。
蓄热式换热器蓄热式换热器通过固体物质构成的蓄热体,把热量从高温流体传递给低温流体,热介质先通过加热固体物质达到一定温度后,冷介质再通过固体物质被加热,使之达到热量传递的目的。
蓄热式换热器有旋转式、阀门切换式等。
流体连接间接式换热器流体连接间接式换热器,是把两个表面式换热器由在其中循环的热载体连接起来的换热器,热载体在高温流体换热器和低温流体之间循环,在高温流体接受热量,在低温流体换热器把热量释放给低温流体。
列管式换热器课程设计报告书设计报告书:列管式换热器引言:设计报告书旨在对列管式换热器进行综合性的设计分析,详细讨论设计过程及结果。
本文档包括换热器的设计背景、设计目标、设计计算、设计结果及讨论以及结论等主要内容。
一、设计背景:二、设计目标:本次设计的目标是设计一台列管式换热器,用于将一种流体的温度从80℃升高到120℃,另一种流体的温度从150℃降至100℃。
设计要求包括:换热器的热功率、设计压力、流体入口温度和出口温度、换热面积等参数。
三、设计计算:1.确定热负荷和流体流量:根据流体的温度变化和流量要求,确定热负荷和流体流量。
并结合换热器的传热特性,计算出换热面积。
2.选择换热器类型和材料:根据设计要求,选择适合的列管式换热器类型和材料,考虑到流体性质、压力和温度等因素。
3.计算传热过程中的压降:根据流体性质和流体流量,计算流体在换热器中的压降。
4.确定换热器的尺寸:根据计算得到的换热面积和流体流量,确定换热器的尺寸和结构。
四、设计结果及讨论:根据实际情况及设计计算,确定了列管式换热器的参数和结构。
设计结果展示了换热器的尺寸、换热面积、流量参数等,并进行了相关讨论。
同时,设计结果还包括选择的换热器材料、设计压力和温度等。
五、结论:本次设计报告书综合分析了列管式换热器的设计过程及结果。
根据设计目标和计算得出的结果,可得出以下结论:1.设计的列管式换热器满足了设计要求,能够实现流体的热交换。
2.使用合适的材料和尺寸,可以优化换热器的性能和效率。
3.设计过程中需要考虑流体的性质、温度、压力和流量等因素,以确保换热器的安全和稳定运行。
结语:本设计报告书详细介绍了列管式换热器的设计背景、设计目标、设计计算、设计结果及讨论,以及最终得出的结论。
通过本次设计,我们加深了对列管式换热器的理解,并提高了设计能力。
在实际工程中,将根据需求及具体情况进行设计,并综合考虑各种因素,以确保换热器的优化运行。
列管式换热器课程设计报告书列管式换热器是一种常见的换热设备,其结构简单、效率高,广泛应用于石化、电力、制药等工业领域。
为了进一步了解列管式换热器的工作原理和设计方法,本课程设计以列管式换热器的设计与优化为主题,旨在培养学生运用所学知识解决实际工程问题的能力。
一、课程设计的目标与任务本课程设计的目标是通过学习列管式换热器的设计原理和方法,培养学生的设计能力和创新思维,使其掌握列管式换热器的设计与优化方法。
具体任务如下:1.研究列管式换热器的原理和结构,了解其工作过程和基本参数;2.学习换热器设计的基本原理和方法,包括换热面积计算、传热系数估算等;3.进行列管式换热器的设计计算和优化分析;4.编写课程设计报告书,总结设计过程和结果。
二、课程设计的内容和方法1.理论学习通过教材、参考书籍和互联网资源,学习列管式换热器的基本原理、结构和工作过程。
学生还需深入了解换热器的传热理论和设计方法,了解不同种类的换热器。
2.设计计算学生根据教师提供的设计要求和实际工况数据,进行列管式换热器的设计计算。
包括换热面积的计算、传热系数的估算、管束的选择等。
学生可以借助计算机软件进行设计计算,加深对设计原理和方法的理解。
3.优化分析学生在设计计算的基础上,进行列管式换热器的优化分析。
通过调整设计参数,寻求更优的设计方案。
优化目标可以包括换热效率、压降、材料成本等。
学生需要运用数学方法和工程经验,进行综合评价和决策。
4.报告撰写学生根据设计计算和优化分析的结果,撰写课程设计报告书。
报告需要包括设计计算的过程和结果、优化分析的方法和结果、结论和建议等。
同时,学生还需要附上设计过程中的数据、图表和计算公式,以便他人理解和复现设计过程。
三、评价方法和标准1.设计计算和优化分析的准确性和合理性;2.报告书的内容完整、结构合理、文字准确、图表清晰;3.学生对设计中关键问题的分析和讨论;4.学生对设计过程的理解程度和设计思路的合理性。
列管式换热器的设计班级:xxxx姓名:xxx学号:xxxxxxxx指导教师:xxx时间:xxxxx目录工程原理课程设计任务书 (3)(一) 概述及设计案简介 (4)1概述 (4)2设计案简介 (8)(二)工艺及设备设计计算 (8)1确定物性数据 (8)2计算总传热系数 (9)3传热面积的计算 (10)4工艺结构尺寸 (10)5换热器核算 (12)(三)辅助设备的计算及选型 (14)(四)设计结果汇总表 (15)(五)设计评述 (15)(六)参考资料 (15)(七)主要符号说明 (16)(八)致 (16)工程原理课程设计任务书(一) 概述及设计案简介1 概述1.1 换热器在不同温度的流体间传递热能的装置称为热交换器,简称为换热器。
在换热器中至少要有两种温度不同的流体,一种流体温度较高,放出热量;另一种流体则温度较低,吸收热量。
在工程实践中有时也会存在两种以上流体参加换热的换热器,但它的基本原理与上述情形并无本质上的差别。
在食品、化工、油、动力、制冷等行业中广泛使用各种换热器,它不仅可以单独作为加热器、冷却器等使用,而且是一些化工单元操作的重要附属设备,因此在化工生产中占有重要地位。
随着换热器在工业生产中的地位和作用不同,换热器的类型也多种多样,不同类型的换热器各有优缺点,性能各异。
在换热器设计中,首先应根据工艺要求选择适用的类型然后计算换热所需传热面积,并确定换热器的结构尺寸。
1.2 换热器的选择换热器的种类很多,根据其热量传递的法的不同,可以分为3种形式:坚壁式、直接接触式和蓄热式。
列管式换热器的应用已有很悠久的历史,现在,它被当作一种传统的标准换热设备在很多工业部门量使用,尤其在油、化工、能源设备等部门所使用的换热设备中,列管式换热器仍处于主导地位。
虽然列管式换热器在传热效率、紧凑性和金属耗量等面不及某些新型换热器,但它具有结构简单、坚固耐用、适应性强、制造材料广泛等独特的优点,因而在换热设备中仍处于主导地位。
化工原理化工设备课程设计任务书设计题目: 2.4万吨煤油换热器设计学生姓名:专业班级:学号:指导教师:宜宾学院化学与化工学院2012年 12月 13 日列管式换热器设计任务书一、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换热单元操作设备设计任务的实践能力二、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,环境上是友好的三、设计题目列管式换热器设计四、设计任务及操作条件1. 设计任务设备型式:列管式处理任务:如下表所示:2. 操作条件(1)热流体:入口温度140℃; 出口温度40℃ (2)冷却介质:岷江水 (3)允许压降:不大于0.1MPa (4)物性数据煤油定性温度下的物性数据()()Cm W C kg kJ c s Pa m kg o o o po o o ⋅=⋅=⋅⨯==-/14.0/22.21015.7/82543λμρ导热系数定压比热容粘度密度原油定性温度下的物性数据()()Cm W C kg kJ c s Pa m kg o o opo o o ⋅=⋅=⋅⨯==-/128.0/2.2100.3/81533λμρ导热系数定压比热容粘度密度柴油定性温度下的物性数据:()()Cm W C kg kJ c s Pa m kg o o opo o o ⋅=⋅=⋅⨯==-/133.0/48.2104.6/71543λμρ导热系数定压比热容粘度密度五、设计内容1. 设计方案的选择2. 设计计算(1) 计算总传热系数 (2) 计算传热面积 3. 主要设备工艺尺寸设计(1)管径尺寸和管内流速的确定(2)传热面积、管程数、管数和壳程数的确定 4. 换热器核算 5. 设计结果汇总 6. 绘制换热器简图7. 换热器壳体封头材料,厚度以及壳体和封头的连接形式;8换热列管的设计选型; 9管板厚度;10换热管的排列及管孔尺寸;11换热管与管板的连接,管板与壳体的连接; 12管箱设计; 13所有接管设计选型; 14折流板的设计;15支座设计选型;16所涉及到的所有法兰设计选型目录第一章概述 01.1换热器的简单介绍 01.2本设计的目的和意义 0第二章设计计算 (1)2.1确定设计方案 (1)2.2确定物性数据 (1)2.3计算总传热系数 (2)2.4计算传热面积 (3)2.5工艺结构尺寸 (3)2.6换热器核算 (4)2.7支座的设计 (11)第三章设计结果汇总 (13)设备设计数据表 (13)设计图纸 (14)参考文献 (14)评语及成绩 (15)第一章概述1.1换热器的简单介绍列管式换热器,是以封闭在壳体管束的壁面作为传热面积的间壁式换热器。
化工原理课程设计任务书换热器的设计塔里木大学生命科学学院化学化工系二O一三年十二月塔里木大学生命科学学院化工原理课程设计任务书专业班级学生姓名发题时刻: 2012 年 12 月 2 日一、设计题目:煤油冷却器的设计1.处置能力:年处置煤油xy万吨(x是学号的十位数+1,y是学号的个位数,比如学号25,确实是35)2.设备形式:列管式换热器3.设计参数(1)煤油:入口温度155℃,出口温度45℃(2)冷却介质:自来水,入口温度35℃,出口温度45℃(3)许诺压强降:不大于100kPa(4)煤油定性温度下的物性数据:密度825kg/m3,黏度×,比热容(kg.℃),导热系数(m.℃)(5)每一年按335天计,天天24小时持续运行(6)建厂地域:大气压为760mmHg、自来水年平均温度为20℃的库车县。
三、设计要求和工作量一、完成设计说明书一份;二、绘制换热器装配图(A3图纸)四、设计说明书要紧内容(参考)化工原理课程设计任务书摘要第一章前言第二章换热器设计简介换热器概述换热器的分类换热器选型及其依据管程和壳程数的确信流动空间的选择流体流速的选择流动方式的选择第三章列管式换热器的设计计算传热系数K平均温度差对流传热系数污垢热阻流体流动阻力(压强降)的计算第四章换热器设计确信物性数据传热面积初值计算管侧传热系数管内给热系数传热核算壳侧压力降管侧压降计算裕度计算第五章零件计算封头缓冲挡板放气孔、排液孔接管假管拉杆和定距管膨胀节第六章设计结果汇总要紧结构参数表第七章设计小结参考文献附录换热器装配图(A3图纸)五、要紧参考文献[1] 谭天恩,等.化工原理(第三版).北京:化学工业出版社,2020[2]大连理工大学化工原理教研室.化工原理课程设计.大连:大连理工大学出版社,1994[3] 贾绍义,柴诚敬.化工原理课程设计.天津:天津大学出版社,2002[4] 时钧主编.化学工程手册(第二版).北京:化学工业出版社,1996[5] 魏崇光,郑晓梅. 化工工程制图[M]. 北京:化学工业出版社,1998[6] 娄爱娟,吴志泉. 化工设计[M].上海:华东理工大学出版社,2002[7] 华东理工大学机械制图教研组. 化工制图[M]. 北京:高等教育出版社,1993[8] 王静康. 化工设计[M]. 北京:化学工业出版,1998[9] 傅启民. 化工设计[M]. 合肥:中国科学技术大学出版社,2000[10] 董大勤. 化工设备机械设计基础[M]. 北京:化学工业出版社,1999[11] GB 151-1999管壳式换热器[12] JB/T 4715-92 固定管板式换热器与大体参数[13] 靳明聪. 换热器[M]. 重庆:重庆大学出版社,1990参考文献并非局限于上述所列。
化工原理课程设计(列管式换热器)课程设计任务书设计条件:⒈气体处理量:15000 kg/h⒉气体进口温度:110℃;气体出口温度:60℃⒊循环水进口温度:20℃;出口温度:40 ℃⒋压力:气体压力3MPa;循环水压力0.4 MPa⒌混合气体85℃下物性参数:密度9kg/m3;定压比热容3.297kJ/(kg·℃);导热系数0.0279W/(m·K);粘度1.5×10-5Pa·s6.循环水30℃下物性参数:密度995.7kg/m3;定压比热容4.174kJ/(kg·℃);导热系数0.618 W/(m·K);粘度0.8007×10-3Pa·s设计任务:1. 接受设计任务,熟悉与设计任务有关的图书、资料。
2. 工艺设计(1)选择工艺流程包括确定换热器类型;换热器流体流动空间的安排等。
(2)传热过程工艺计算包括物料衡算确定各物料流率;热量衡算,确定换热器热负荷以及冷却水消耗量。
3. 换热器结构设计包括换热器壳体直径、长度、厚度;管板尺寸、厚度和结构;封头尺寸和法兰以及它们之间的连接和材料的选用等。
4. 选定主要附属件5. 绘制列管式换热器设备总装配图参考设计指导书的设备装配参考图,根据具体设计完成的换热器,在3#纸上绘制换热器总装配图。
6. 编写设计说明书设计说明书应根据设计指导思想阐明设计观点和特点;列出本设计主要技术数据。
应按设计过程列出计算公式和计算结果,对所选用的物性数据和使用的经验公式、图表应注明来历,有条件的还应注明其误差范围。
设计时间2011年6月20 日至2011年 6月 24 日指导老师:目录1. 前言(概述)1.1 设计依据1.2设计任务及要求(简述)1.3设计方案初定2. 传热过程工艺计算2.1试算和初选换热器的规格2.2核算压强降2.3核算总传热系数3. 换热器结构设计3.1 壳体壁厚的计算3.2 管板结构和尺寸的确定3.3 管板与壳体、封头的连接3.4 温差应力补偿4. 设计结果汇总(列表)5. 设计评述(结束语)6. 参考资料前言换热器是化工、石油、食品及其他许多工业部门的通用设备,在生产中占有重要地位。
化⼯原理课程设计1列管式换热器[1]化⼯原理课程设计任务书材化学院专业班学⽣姓名学号:设计题⽬:列管式换热器设计设计时间:200 年⽉⽇——200 年⽉⽇指导⽼师:吴世彪设计任务:某炼油⼚⽤柴油将原油预热。
柴油和原油的有关参数如下表, 两侧的污垢热阻均可取1.72×10-4m2·K/W,换热器热损失忽略不计,管程的绝对粗糙度ε=0.1mm,要求两侧的阻⼒损失均不5设计内容:(1) 设计⽅案的确定及流程说明(2) 换热⾯积的估算(3) 管⼦尺⼨及数⽬计算(4) 管⼦在管板上的排列(5) 壳体内径的确定(6) 附件设计(选型)(7) 换热器校核(包括换热⾯积、压⼒降等)(8) 设计结果概要或设计⼀览表(9) 对本设计的评述或有关问题的分析讨论(10)参考⽂献图纸要求:1、换热器化⼯设备图(1#图纸)安徽建筑⼯业学院材化学院化⼯系⽬录第⼀章⽂献综述 ···················································································································第⼀节概述··················································································································⼀、换热器的概念⼆、换热器的分类三、列管式换热器的标准简介四、列管式换热器选型的⼯艺计算步骤第⼆节换热器设备应满⾜的基本要求········································································⼀、合理的实现所规定的⼯艺条件⼆、安全可靠性三、安装、操作及维护⽅便四、经济合理第三节列管式换热器结构及基本参数········································································⼀、管束及壳程分程⼆、传热管三、管的排列及管⼼距四、折流板和⽀撑板五、旁路挡板和防冲挡板六、其他主要附件七、列管式换热器结构基本参数第四节设计计算的参数选择·······················································································⼀、冷却剂和加热剂的选择⼆、冷热流体通道的选择三、流速的选择四、流向的选择第⼆章列管式换热器的设计计算·························································································第⼀节换热⾯积的估算································································································⼀、计算热负荷⼆、估算传热⾯积第⼆节换热器及主要附件的试选 ·················································································⼀、试选管型号⼆、换热器结构⼀些基本参数的选择第三节换热器校核 ········································································································⼀、核算总传热系数⼆、核算压强降第四节设计结果⼀览表 ································································································第五节设计总结及感想································································································⼀、设计总结⼆、感想参考⽂献 ···························································································································第⼀章⽂献综述(略)第⼆章列管式换热器的设计计算第⼀节换热⾯积的估算⼀、计算热负荷(不考虑热损失)由于设计条件所给为⽆相变过程。
环境工程原理课程设计任务书(三)一、课程设计的题目列管式换热器的设计二、设计任务及条件某生产过程的流程如下图所示。
反应器的混合气体经与进料物流换热后,用循环冷却水将其从110℃进一步冷却至60℃之后,进入吸收塔吸收其中的可溶组分。
已知混合气体的流量为223000kg/h, 压力为6.5MPa,循环冷却水的压力为0.4 MPa,循环冷却水入口温度29℃,出口温度38℃,试设计一台列管式换热器,完成该生产任务。
混合气体在85℃下的有关物性数据如下(来自生产中的实测值):密度ρ=90kg/m3定压比热容 C p=3.297KJ/kg·℃热导率λ=0.0279W/m·℃粘度μ=1.5×10-5Pa·S三、设计内容1.根据生产任务的要求确定设计方案(1)换热器类型的选择(2)换热器内流体流入空间的选择2.化工计算(1)传热面积的计算(2)管数、管程数及管子排列,管间距的确定(3)壳体直径及壳体厚度的确定3.换热器尺寸的确定及有关构件的选择4.换热器流体阻力的计算5.绘制换热器的装配图:图纸规格均为2号图;图面布置均匀;符合制图规范要求。
6.编写设计说明书:设计说明书按设计程序编写,报告格式见附录A。
设计说明书要求文字简明、通顺、内容正确完整,书写工整、装订成册。
四、设计要求1.在确定设计方案时既要考虑到工艺,操作的要求又要兼顾经济和安全上的要求;2.在化工计算时要求掌握传热的基本理论,有关公式,要知道查哪些资料,怎样使用算图以及怎样选择经验公式,并进行优化设计;3.要求根据国家有关标准来选择换热器的构件;4.要求必须掌握固定管板式或浮头式列管换热器的设计。
五、主要参考书目1.化工原理(上、下册),夏青,陈常贵主编,天津大学出版社,2005;2.化工原理课程设计,贾绍义,柴诚敬主编,天津大学出版社,2002;3.化工原理(上、下册),谭天恩,麦本熙,丁惠华编著,化工出版社,1998;4.物性数据的计算与图表(化工原理课程设计参考资料),王莲琴编,化工出版社,1992;5.化工工艺设计手册,上、下册,国家医药管理局上海医药设计院编,化工出版社,1986;6.化工过程及设备设计,华南理工大学,化学工业出版社,1986;7.化学工程手册,化学工业出版社,1982。
课程设计说明书学院:机电工程学院专业:自动化班级:⑴班目:列管式换热器的设计指导教师:________ 职称: ______目录、设计的目的、要求及任务 21.1设计目的 21.2设计要求 21.3设计任务 21. 3. 1列管式换热器的简介 21. 3. 2设计的工艺流程 31.3.3有关数据和已知条件 4 二控制方案的选择、52. 1主回路设计 52. 2副回路选择 62.3主、副调节器规律选择 62.4主、副调节器正反作用方式确定 62. 5工艺流程图7 三调节阀的选择、73. 1阀的类型选择73. 2确定起开与气关8仪表类型的选择四、84. 1流量变送器的选择84. 2温度变送器94. 3安全栅的选择10 五总结、11参考文献_____________________________________________________ 12一、设计的目的、要求及任务1.1设计目的本设计是学生第一次进行的综合性专业训练,是自动化专业的一个重要教学环节,其设计目的是进一步巩固和加深对所学理论知识的理解,培养学生独立分析和解决工程实际问题的能力, 使学生对自控设计有较完整的概念, 培养学生综合运用所学的控制理论、仪表、控制工程等知识进行工程设计的能力,进一步提高设计计算、制图、视图、编写技术文件,查阅参考文献与资料、仪表类型选择的能力。
1.2设计要求在设计内容选择上要结合具体的生产实际,题目要有一定的实际意义,做到理论联系实际。
自控设备设计要求采用计算机控制系统(如 DCS PLG FCS等)。
本设计应当在教师指导下,由学生独立完成下面内容:(1)设计说明书:包括设计指导思想和设计依据,自动化水平和控制方案的确定,设计计算,仪表选型,以及采用新技术新产品的依据,安全技术措施,重要的复杂调节系统的说明,设计中存在的问题等等;(2)填写表格:如自控设备汇总表、调节阀计算数据表、综合材料表等。
设计要求方案合理、计算数据准确、图面图形和标注符合国家标准和有关技术规范要求,说明书编写符合指导书规定要求。
化工原理课程设计任务书一系部名称:应用化学与环境工程系专业:应用化工技术年级: 2010级一、设计题目列管式换热器设计二、设计任务与操作条件在生产过程中需将3000kg/h的某种油(在90℃时,密度为825kg/m3;定压比容为2.22kJ/kg·℃;导热系数为0.140W/m·℃;粘度为0.000715Pa·s;污垢热阻为0.000172m2·℃/W)从140℃冷却至40℃,压力为0.3MPa,冷却介质采用循环水,循环冷却水的压力为0.4MPa,循环水的入口温度为35℃,出口温度为45℃。
设计一列管式换热器满足上述生产需要。
三、具体要求本设计要求完成以下设计及计算:1、换热器工艺设计及计算:包括物料衡算、能量衡算、工艺参数选定及其计算;2、换热器结构设计:包括换热设备的主要结构设计及其尺寸的确定等;3、绘制换热器装配图:包括设备的各类尺寸、技术特性表等,用1号图纸绘制;4、编写设计说明书:作为整个设计工作的书面总结,说明书应简练、整洁、文字准确。
容应包括:封面、目录、设计任务书、概述或引言、设计方案的说明和论证、设计计算与说明、对设计中有关问题的分析讨论、设计结果汇总(主要设备尺寸、各物料量和状态、能耗、主要操作参数以及附属设备的规格、型号等)、参考文献目录、总结及感想等。
四、主要技术路线提示1、查阅文献资料,了解换热设备的相关知识,熟悉换热器设计的方法和步骤;2、根据设计任务书给定的生产任务和操作条件,进行换热器工艺设计及计算;3、根据换热器工艺设计及计算的结果,进行换热器结构设计;4、以换热器工艺设计及计算为基础,结合换热器结构设计的结果,绘制换热器装配图;5、编写设计说明书对整个设计工作的进行书面总结,设计说明书应当用简洁的文字和清晰的图表表达设计思想、计算过程和设计结果。
五、进度安排1、搜集资料、阅读教材,拟定设计方案 0.3周2、换热器工艺设计及计算 0.5周3、换热器结构设计 0.4周4、绘制换热器装配图 0.4周5、编写设计说明书 0.4周六、完成后应上交的材料1、设计说明书 1份2、换热器装配图 1七、推荐参考资料1、《化工原理》上册大学2、《化工原理》化学工业3、《化工设备机械基础》高等教育4、《换热器设计》科技5、《压力容器手册》劳动人事6、《钢制石油化工压力容器手册》化学工业7、《化工管路手册》化学工业指导教师签名日期年月日教研室主任签名日期年月日系主任审核日期年月日化工原理课程设计任务书二系部名称:应用化学与环境工程系专业:应用化工技术年级: 2010级一、设计题目列管式换热器设计二、设计任务与操作条件在生产过程中需将5000kg/h的某种油(在90℃时,密度为825kg/m3;定压比容为2.22kJ/kg·℃;导热系数为0.140W/m·℃;粘度为0.000715Pa·s;污垢热阻为0.000172m2·℃/W)从140℃冷却至40℃,压力为0.3MPa,冷却介质采用循环水,循环冷却水的压力为0.4MPa,循环水的入口温度为35℃,出口温度为45℃。
食品工程原理课程设计说明书列管式换热器的设计:学号:班级:2012年12 月 24 日食品工程原理课程设计任务书:学号:班级:一、设计题目:列管式换热器设计二、设计容目录一、设计意义---------------------------------------------------------------4 二、主要参数说明---------------------------------------------------------4三、设计计算---------------------------------------------------------------5 1、确定设计方案--------------------------------------------------------- -52、确定物性数据--------------------------------------------- -------------53、计算总传热系数--------------------------------------------------------64、计算传热面积-----------------------------------------------------------75、工艺结构尺寸-----------------------------------------------------------76、换热器核算--------------------------------------------------------------91)热量核算-------------------------------------------------------------9 2)换热器流体的流动阻力---------------------------------------113)换热器主要结构尺寸和计算结果总表------------------------12四、参考文献----------------------------------------------------------------13一、设计意义换热器广泛应用于化工、石油化工、动力、医药、冶金、制冷、轻工等行业。
在食品工业中的加热、冷却、蒸发和干燥的单元操作中,我们也经常见到换热器应用于食品物料的加热或冷却。
在众多类型的换热器结构中,管壳式换热器应用最为广泛,因此要根据特定的工艺要求设计合理的换热器,以满足不通场所的需求。
选择换热器时,要遵循经济,传热效果优,方便清洁,符合实际需要等原则。
换热器分为几大类:夹套式换热器,沉浸式蛇管换热器,喷淋式换热器,套管式换热器,螺旋板式换热器,板翅式换热器,列管式换热器等。
不同的换热器适用于不同的场合。
在众多类型的换热器中,浮头式换热器应用较为广泛。
它的结构简单,其优点有介质间温差不受限制,可在高温,高压下工作,可用于结垢比较严重的场合,可用于管程易腐蚀场合,尤其是其管束可以抽出,以方便清洗管及壳程,管束在使用过程中由温差膨胀而不受壳体约束,不会产生温差压力,所以,首选浮头式换热器。
二、主要参数说明B——折流板间距,m;C——系数,无量纲;d——管径,m;D——换热器外壳径,m;f——摩擦系数;F——系数;h——圆缺高度,m;K——总传热系数,W/(m2·℃);L——管长,m;m——程数;n ——指数; N ——管数;NB ——折流板数;Nu ——怒赛尔特准数; P ——压力,Pa ; Pr ——普兰特准数 q ——热通量,W/m 2;Q ——传热速率,W ;r ——半径,m ; R ——热阻,2/;m C W Re ——雷诺数; S ——传热面积,m 2; t ——冷流体温度,℃; T ——热流体温度,℃; u ——流速,m/s; W ——质量流量,kg/s ; a ——对流传热系数,2/()w m CΔ——有限差值;λ——导热系数,/()w m C ; μ——粘度,Pa.s ; ρ——密度,kg/m 3; φ——校正系数;下标c ——冷流体; h ——热流体; i ——管; m ——平均; o ——管外; s ——污垢.三、设计计算1.确定设计方案 工艺要求:某生产过程中,需将11200kg/h 的牛奶从140℃冷却至50℃,冷却介质采用循环水,循环水入口温度20℃,出口温度为40℃。
允许压降不大于105Pa 。
试设计一台列管式换热器并进行核算。
(1)选择换热器的类型两流体温度变化情况:热流体进口温度140℃,出口温度50℃,冷流体(循环水)进口温度20℃,出口温度40℃。
浮头式换热器的一端管板与壳体固定,而另一端的管板可在壳体自由浮动。
壳体和管束对热膨胀是自由的,故当两种介质的温差较大时,管束与壳体之间不产生温差应力。
浮头端设计成可拆结构,使管束能容易的插入或抽出壳体,这样为检修,清洗提供了方便。
(2)流动空间及流速的确定由于循环冷却水较易结垢,为便于水垢清洗,应使循环水走管程,牛奶走壳程。
选用ф25×2.5的碳钢管,管流速取i u =1.0m/s。
2.确定物性数据定性温度:可取流体进口温度的平均值。
壳程牛奶的定性温度为T =250140+=95(℃) 管程冷却水的定性温度为t=3024020=+(℃)根据定性温度,分别查取壳程和管程流体的有关物性数据。
牛奶在95℃下的有关物性数据如下:密度 0ρ=1040 kg/m 3定压比热容0p c =2.11kJ/(kg·℃)导热系数 0λ =0.140 W/(m·℃) 粘度 0μ=0.0001103 Pa·s 循环冷却水在35℃下的物性数据:密度 i ρ=995.7 kg/m 3定压比热容 i p c =4.17 kJ/(kg·℃) 导热系数 i λ=0.617 W/(m·℃)粘度 i μ =0.0008012 Pa·s3.计算总传热系数 (1)热流量Q o =W o C po Δt o =11200/3600×2.11×(140-50)=590.8(kW)(2)平均传热温差m t ∆′=2121ln t t t t ∆∆∆∆-=205040140ln )2050()40140(-----=58.14(℃) (3)冷却水用量W i =)/(16.25502)2040(*17.43600*8.5900h kg t C Q pi =-=∆ (4)总传热系数K 取K=500 W/(m 2k)粗估传热面积 S=Q /K △t =20.32(m 2)考虑 15%的面积裕度.S=1.15×S′=1.15×20.32=23.37(m 2)。
5.工艺结构尺寸 (1)管径和管流速选用ф25×2.5传热管(碳钢),取管流速u i =1.0m/s 。
2)管程数和传热管数依据传热管径和流速确定单程传热管数 2366.220.102.0785.036007.99516.255024n 22==⨯⨯÷÷==ud v i s 按单程管计算,所需的传热管长度为94.1223025.014.337.23d 0=⨯⨯==s n S L πm 按单管程设计,传热管过长,宜采用多管程结构。
现取传热管长l =7m ,则该换热器管程数为2794.12p ===l L N (管程) 传热管总根数N =23×2=46(根) 3)平均传热温差校正及壳程数 平均传热温差校正系数5.42040501401221=--=--=t t T T R167.02014020401112=--=--=t T t t P按单壳程,双管程结构,温差校正系数应查有关图表,可得φΔt =0.91 平均传热温差Δt m =φΔt Δ′t m =0.91×58.14=52.91(℃)由于平均传热温差校正系数大于0.8,同时壳程流量较大,故取单壳程合适。
(4)传热管排列和分程方法采用组合排列法,即每程均按正三角形排列,隔板两侧采用正方形排列。
取管心距t=1.250d ,则t=1.25×25≈32(mm) 隔板中心到离其最近一排管中心距离S=2t+6=22(m ) 各程相邻管的管心距为44m横过管束中心线的管数 (根)84619.1==c n (5)壳体径采用多管程结构,取管板利用率η=0.70,则壳体径为 )mm (38.2727.0/463205.1/05t .1=⨯⨯==ηN D 圆整可取325mm (6)折流板采用弓形折流板,取弓形折流板圆缺高度为壳体径的25%,则切去的圆缺高度为h =0.25×325=81.25(mm),故可取h =80 mm 。
取折流板间距B =0.3D ,则B =0.3×325=97.5 (mm) 则可取B 为100 折流板数B N =传热管长/折流板间距-1=7000/100-1=69(块) 折流板圆缺面水平装配。
(7)接管壳程流体进出口接管:取接管牛奶流速为 u =2.0 m/s ,则接管径为)(044.00.214.3)10403600/(1120044m u Vd =⨯⨯⨯==π取标准管径为45 mm 。
管程流体进出口接管:取接管循环水流速 u =2.0m/s ,则接管径为=d )(067.00.2*14.3)7.9953600/(16.255024/4mm u W i =⨯⨯=πρ圆整后取接管径为70mm 。
6.换热器核算 (1)热量核算①壳程对流传热系数 对圆缺形折流板,可采用公式14.003155.00)(36.0wr eeP R d μμλα=当量直径,由正三角形排列得222200440.0320.025440.020()3.140.025e d d m d πππ⎫⎫--⨯⎪⎪⎝⎭⎝⎭===⨯壳程流通截面积=-=)1(00td BD S 0.01*0.325*(1—0.025/0.032)=0.00656(m 2) 壳程流体流速及其雷诺数分别为61.859930001103.01040*456.0*02.0Re )(4560.000656.0)1040*3600/(11200/000020000======μρρu d m S q u m普兰特准数66.114.00001103.02110Pr 00=⨯==λμp C粘度校正0.141w μμ⎛⎫≈ ⎪⎝⎭25.154466.161.8599302.014.036.03155.00=⨯⨯⨯=∂W/( m 2·K)②管程对流传热系数 0.80.40.023Re Pr ii id λα=管程流通截面积)(00722.02/4602.04/14.3/4220m N N d S p i =⨯⨯==π管程流体流速12.244920008012.07.995*9854.0*02.0Re )/(9854.000722.0*7.995*360016.25502/======iii i i i i i i u d s m S W u μρρ普兰特准数59.452314.5*12.24492*02.0617.0*023.041.5617.00008012.0*1000*17.4Pr 4.08.0==∂===i iipi i C λμ(3)污垢热阻和管壁热阻管外侧污垢热阻:R 0=0.000176(w k m /2)管侧污垢热阻:)/(0006.02w k m R i =取碳钢的热导率为50w/(mk ) 所以)/(00005.0500025.02w k m R w ==③传热系数K80.52425.15441000176.00225.0025.0*00005.0020.0025.0*0006.0020.0*59.4523025.01=++++④传热面积S)(28.2191.52*80.5241000*8.59020m t K Q S m ==∆=该换热器的实际传热面积Sp)(28.257*025.0*14.3*4620m lN d S T p ===π该换热器的面积裕度为80.1828.2128.2128.25=-==SS S H p %传热面积裕度合适,该换热器能够完成生产任务。