化工原理课程设计

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,化工原理课程设计,换热器设计,四川理工学院化学工程教研室,课程设计的目的和要求,稳固和把握本课程的主要内容,培育综合运用所学学问去解决生产实际问题的力量,把握化工设备的工艺设计程序、方法和有关的设计原则,树立正确的设计思想，用工程观念来考虑设计内容,具有用简洁的文字和正确的图表来表达设计思想与设计成果,生疏有关的国家标准和部颁标准及技术标准,课程设计的内容,设计方案简介,主要设备的工艺设计计算,典型帮助设备的选型和计算,工艺流程简图,主体设备装配图,课程设计说明书,要求：表达简练、语言流畅、字迹工整、图表清晰、条理清晰,内容包括：,封面,设计任务书,名目,概述或前言,设备的工艺计算,设备零部件和帮助设备计算或选型,设计结果汇总表,设计评述,参考资料,课程设计说明书,流体流淌空间的选择原则,流体流速的选择,管子规格及排列状况,折流挡板,流体流淌阻力,列管式换热器设计过程中的常见问题,流体流淌空间的选择原则,不洁净和易结垢的流体宜走管内。,腐蚀性的流体宜走管内。,压强高的流体宜走管内。,饱和蒸气宜走管间。,有毒流体宜走管内，使泄漏时机较少。,被冷却的流体宜走管间。,粘度大的液体或流量较小的流体，宜走管间。,对于刚性构造的换热器，假设两流体的温度差较大，对流传热系数较大者宜走管间。,流体流速的选择,在我们教材及换热器设计手册中均给了出一些阅历数据，以供参考。,管子规格及排列状况,管径选择：国内换热器系列标准件中管子规格为252.5mm、192mm，在再沸器中可承受383mm。,管长：以清洗便利和合理使用管材为原则，系列标准件中承受1.5m，2m，3 m和6m四种。,管子排列方法：管子在管板上的排列方法有三种：正三角形，正方形直列和正方形错列。,管中心距t：管子与管板承受胀管法连接t=(1.3-1.5)do，管子与管板承受焊管法连接t=1.25do，相邻两管外壁间距不应小于6mm。,折流挡板,常用的有圆缺形和盘环形挡板，而又以缺口面积为壳体内截面积25%的圆缺形折板用的最广泛。,折流挡板间距h：h=0.21D壳内径，系列标准件中承受的板间距为：固定管板式有150、300、600mm三种，浮头式有150、200、300、480和600mm五种。,流体流淌阻力,一般分管程、壳程两局部。一般对液体，流经换热器压降104-105Pa，对气体，压降为103-104Pa。,设计计算步骤,1、确定流体在换热器中的流淌途径,2、依据传热任务计算热负荷Q：,Q=WhCph(T1-T2)=WcCPC(t2-t1)或Q=Wr,3、计算载热体用量,4、计算冷、热流体的定性温度，并确定定性温度下流体的物性可列表表示：、CP、r等。,5、初算平均温度差(T-t)m，并依据温度校正系数(t)不应小于0.8的原则，打算壳程数,(T-t)m逆=,t=f(P,R),设计计算步骤,6、依据实际操作状况，初选总传热系数K值。,7、依据传热速率方程，初算传热面积S,8、确定壳径、管程数、管子规格、管长、管子数、管子排列方法、管心距、折流挡板形式、折流板数以及折流板间距等,校核,1、总传热系数K：,管程i：无相变时i=0.023Re0.8Prn,壳程o：无相变，不装折流挡板时：以当量直径de代替管内径di，留意de为流淌当量直径,装折流挡板：假设为25%圆缺形挡板,壳程为蒸汽冷凝时有相变，对流传热系数0按蒸汽冷凝传热系数关联式计算。,确定管程，壳程污垢热阻Rsi及Rso,校核,应用范围：,a),定性温度：,b),Re=210,3,110,6,c),当量直径,de,：,d)u,o,=V,S,/Ao,，,Ao=HD(1-do/t),式中，,Ao,为流体流过管间最大截面积,m,2,；，,H,为折板间距，,m,；,D,为换热器外壳内径，,m,。,e),(,/,),0.14,近似值：对气体，可取,1.0,，对液体被加热时，取,1.05,，对液体被冷却时，取,0.95,。,校核,2、平均温度差：,依据所选换热器构造，计算温差校正系数t,校核,3,、传热面积,S,校,校核,4、比较与S校和S设备,假设S设备/S校=1.101.15，则初选换热适宜。否则需要另设K值，重复以上计算。,校核,5、流体力学计算：包括管程和壳程,1管程流体阻力Pi：,Pi=(P1+P2)FTNSNP,式中：P1直管阻力的压强降，Pa,P2回弯管的压强降，Pa,Ft结垢校正系数，252.5mm，Ft=1.4，192mm，Ft=1.5,NP，NS管程数，壳程数或串联换热器个数,校核,2壳程流体阻力PO,无相变时，PO=(P1+P2)FSNS,式中：FS-壳程压降结垢校正因数，液体：FS=1.15；气体：FS=1.0,NS-壳程数,P1流体横过管束的压降，Pa，,P2流体通过折流挡板缺口处压降，Pa，,有相变，如蒸汽冷凝时，为简单的两相流，其阻力可以不作计算。,设计进度,设计发动，下达任务书 0.5天,收集资料，阅读相关文献和资料 1.5天,工艺计算 23天,构造设计 12天,绘图 23天,整理，抄写说明书 1天,需要收集的资料,化工原理课程设计,换热器设计,化工工艺设计手册,化工设备机械根底第3册,材料及零部件手册,钢制列管式固定管板热交换器构造设计手册,化工制图,机械制图,化工设备图册,