化工原理课程设计换热器设计
21页1、化工原理计设计任务:换热器班级:13 级化学工程与工艺( 3)班姓名:魏苗苗学号:1320103090注芜绎a IN a MAI UM tVERS ITY目录化工原理课程设计任务书2设计概述3试算并初选换热器规格61. 流体流动途径的确定62. 物性参数及其选型63. 计算热负荷及冷却水流量 74. 计算两流体的平均温度差75. 初选换热器的规格7工艺计算101. 核算总传热系数102. 核算压强降13设计结果一览表 16经验公式16设备及工艺流程图 17设计评述17参考文献18注芜孝a IN a MAI UM t VER a IT V化工原理课程设计任务书一、设计题目:设计一台换热器二、 操作条件:1、苯:入口温度80C,出口温度40C。2、冷却介质:循环水,入口温度 32.5 C。3、允许压强降:不大于50kPa。4、每年按300天计,每天24小时连续运行。三、 设备型式:管壳式换热器四、 处理能力:109000吨/年苯五、设计要求:1、选定管壳式换热器的种类和工艺流程。2、管壳式换热器的工艺计算和主要的工艺尺寸的设计3、设计结果概要或设计结果一览表。4、设备简图。(要求按比例画出
2、主要结构及尺寸)5、对本设计的评述及有关问题的讨论。六、附表:出口温度40.5 C壳体内部空间利用率70%选定管程流速u (m/s)1壳程流体进出口接管流体流速u1 (m/s)1管程流体进出口接管流1.51.设1.1计概述热量传递体流速u2 (m/s)注芜绎a IN a MAI UM tVERS ITY的概念与意义1.1.1热量传递的概念热量传递是指由于温度差引起的能量转移,简称传热。由热力学第二定 律可知,在自然界中凡是有温差存在时,热就必然从高温处传递到低温处, 因此传热是自然界和工程技术领域中极普遍的一种传递现象。1.1.2化学工业与热传递的关系化学工业与传热的关系密切。这是因为化工生产中的很多过程和单元操作,多需要进行加热和冷却,例如:化学反应通常要在一定的温度进行,为 了达到并保持一定温度,就需要向反应器输入或输出热量;又如在蒸发、蒸 馏、干燥等单元操作中,都要向这些设备输入或输出热量。此外,化工设备 的保温,生产过程中热能的合理利用以及废热的回收利用等都涉及到传热的 问题,由此可见;传热过程普遍的存在于化工生产中,且具有极其重要的作 用。总之,无论是在能源,宇航,化工,动力
3、,冶金,机械,建筑等工业部 门,还是在农业,环境等部门中都涉及到许多有关传热的问题。应予指出,热力学和传热学既有区别又有联系。热力学不研究引起传热 的机理和传热的快慢,它仅研究物质的平衡状态,确定系统由一个平衡状态 变成另一个平衡状态所需的总能量;而传热学研究能量的传递速率,因此可 以认为传热学是热力学的扩展。1.1.3传热的基本方式根据载热介质的不同,热传递有三种基本方式:1.1.3.1 热传导(又称导热)物体各部分之间不发生相对位移,仅借分子、原子和自由电子等微观粒子的热运动而引起的热量传递称为热传导。热 传导的条件是系统两部分之间存在温度差。1.132 热对流(简称对流)流体各部分之间发生相对位移所引起的热传递过程称为热对流。热对流仅发生在流体中,产生原因有二:一是因流体 中各处温度不同而引起密度的差别,使流体质点产生相对位移的自然对流; 二是因泵或搅拌等外力所致的质点强制运动的强制对流。此外,流体流过固体表面时发生的对流和热传导联合作用的传热过程,即是热由流体传到固体表面(或反之)的过程,通常称为对流传热。1.1.3.3 热辐射因热的原因而产生的电磁波在空间的传递称为热辐射。注
4、芜绎a IN a MAI UM tVERS ITY热辐射的特点是:不仅有能量的传递,而且还有能量的转移。1.2换热器的概念、意义及基本设计要求1.2.1换热器的概念及意义:在化工生产中为了实现物料之间能量传递过程需要一种传热设备。这种设备统称为换热器。在化工生产中,为了工艺流程的需要, 往往进行着各种不同 的换热过程:如加热、冷却、蒸发和冷凝。换热器就是用来进行这些热传递 过程的设备,通过这种设备,以便使热量从温度较高的流体传递到温度较低 的流体,以满足工艺上的需要。它是化工炼油,动力,原子能和其他许多工 业部门广泛应用的一种通用工艺设备,对于迅速发展的化工炼油等工业生产来说,换热器尤为重要。换热器在化工生产中, 有时作为一个单独的化工设 备,有时作为某一工艺设备的组成部分,因此换热器在化工生产中应用是十分广泛的。任何化工生产中,无论是国内还是国外, 它在生产中都占有主导 地位。1.2.2换热器设计要求:序号特别要求1对事故工况的校核2对管箱隔板强度的校核3各部件吊耳安装位置的校核4浮头式和U形管束固定管板外径延伸,使管板兼作试压法兰时的强度校核5管板的刚度校核6风载荷和地震载荷的校核
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