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丙烯腈合成工段丙烯过热器的设计课程设计说明书

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1、 2009级化学工程与工艺专业化工原理课程设计说明书题目：丙烯腈合成工段丙烯过热器的设计姓名：班级学号：指导老师：同组学生姓名：完成时间：2012年5月11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5-44-33-22-1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10-88-66-44-1设计任务书设计方案方案是否合理及是否有创新10-88-66-44-1计算记录工艺计算过程计算过程是否正确、完整和规范10-88-66-44-1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10-88-66-44-1图面布置标准标注文字、符号、代号标注是否清晰、正确10-88-66-44-1标注标准与设计吻合图纸设备规格与计算结果是否吻合10-88-66-44-1比较图纸与说明书平时成绩20%出勤计算、上机、手工制图10-88-66-44-1现场考察卫生与纪律设计室是否整洁、卫生、文明10-88-66-44-1答辩成绩15%内容表

2、述答辩表述是否清楚5-44-33-22-1现场考察内容是否全面5-44-33-22-1回答问题回答问题是否正确5-44-33-22-1总分综合成绩成绩等级指导老师评阅老师（签名）（签名）年月日年月日说明：评定成绩分为优秀(90-100),良好(80-89)，中等(70-79)，及格(60-69)和不及格(60)目录1、设计任务书 12、主要设备设计计算和说明计算并初选换热器规格 2核算总传热系数 4核算壁温 6计算压强降 6计算乙醇和水的进出口管径7所选固定管板式换热器的结构说明83、工艺设计计算结果汇总表104、参考文献11后记12设计任务书1. 设计题目:丙烯腈合成工段丙烯过热器的设计2. 设计任务及操作条件（1）设备形式：浮头式列管式过热器；（2）加热介质：水蒸汽，压力为0.405MPa,入口温度143，出口温度143；（3）冷却介质：原料丙烯中含15%的丙烷，丙烯流量1500kg/h,压力0.4MPa；入口温度-13，出口温度65；（4）过热器操作压力：常压；（5）允许压力降：不大于105Pa。3设计说明书的内容（1）封面、评分标准及目录；

3、（2）设计题目及原始数据（任务书）；（3）论述换热器总体结构（换热器模型、主要结构）的选择；（4）换热器加热过程有关计算（物料衡算、热量衡算、传热面积、换热管型号、壳体直径等）；（5）设计结果概要（主要设备尺度、衡算结果等）；（6）主题设备设计计算及说明；（7）附属设备的选择（选做）；（8）参考文献；（9）后记及其它。4.设计图要求 A2图纸绘制换热器总装配图，两个局部放大图。CAD图自由做2个部件。主要设备的计算和说明1计算并初选过热器规格（1）确定流体在过热器中的流动途径：因考虑加热效果，丙烷和丙烯的混合气宜于通入管程，水蒸汽通入壳程。（2）确定流体的定性温度，物性数据，并选择列管式过热器的形式。加热介质为水蒸汽，取入口温度为143，出口温度为143.原料的定性温度：tm=26 两流体的温度差：T1- t m=143-26=117 两流体的温差大于50，故选用浮头式过热器。表1 两流体在定性温度下的物性数据物性流体定性温度T密度kg/m3粘度Pas比热容CpKJ/(Kg)热导系数W/(m) 混合气体261.690.8310-52.320.0385水蒸汽1432.

4、161.4510-54.20.028（3）计算热负荷Q，Q=(qm,c1CP1+qm,c2Cp2)(t2-t1)=3.19105kg/h若忽略换热器的热损失，水的流量可由热量恒算求得(qm,c1CP1+qm,c2Cp2)(t2-t1)=qm,hr(4)计算平均温度. 逆流：热流体： T1=143 T2=143 冷流体： t1=1 t2=20 t： 38.2 48.2所以 tm；=(38.2+48.2)=43.2温度校正：P=有P和R查对数平均温差校正系数图得：此时，大于0.8，所以选用单壳程的列管式换热器。（5）初选换热器规格根据管内为乙醇（95%），管外为水，总传热系数范围在280850 初选：则初选固定管板式换热器规格如下：公称直径 500公称压力 4管程数 1管子根数 174中心管子数 14管子直径 25换热管长度换热面积 27.3管子排列方法正三角形排列过热器的实际传热面积：2.核算总传热系数（1）计算管程对流传热系数 95%乙醇的质量流量 95%乙醇的体积流量 95%乙醇的流通面积： 95%乙醇的流速根据：故管程对流传热系数（2）计算壳程对流传热系数冷凝器

5、中心附近管排流体流通面积其中，h-折流挡板间距，取300 mm t-管中心距，对的管子，t=32 mm D-壳体内径，一般可用下式计算：对于正三角形排列，为管束最外层管子中心到壳体内壁的距离，一般取，取1.4 所以，水的质量流量水的体积流量水的流速由于管子为正三角形排列，则管间当量直径：其雷诺数因为Re0在21031106范围内，故可用下式计算由于液体被加热，所以取 1.05，故00.36（2.771104）0.55（4.85）1.054977.96 确定污垢热阻总传热系数K0因管中材料选用不锈钢管，则取其导热系数 16.5352.10选用该冷凝器时，要求过程的总传热系数为292.64在传热任务所规定的流动条件下，计算出K0352.10 ，所选用的冷凝器的安全系数为则该冷凝器的裕度符合生产要求。 3、核算壁温核算壁温时，可忽略管壁的热阻，由下列近似求得tw值代入数据有：所以，t=43.3，与假设的t=43.0相差甚微，故原假设合理。4、计算压强降管程为蒸汽在等温压下的冷凝传热，压强降可以忽略，下面仅计算壳程的压强降，以Esso法计算：其中，-串联的壳程数 -壳程压强降结构校正系数，对于液体FS=1.15-流体横过管束的压强降-流体流过折流挡板缺口压强降又有 =0.55(2.771104)-0.2281.1(19+1) =4.81104Pa其中，F-压强降校正系数 f-摩擦因数， =()=2.38104因此,求得 =(4.81104+2.38104) 11.15 =8.27104总压强降小于105Pa,符合生产要求，设计合理。5、计算乙醇和水的进出口管径根据流体在管道中的常用流速范围: 所以水蒸汽的进出口管直径故水的进出口管选择直径为250的管子乙醇进出口管直径故乙醇进出

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