丁二烯冷却器设计(共22页).doc
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1、精选优质文档-倾情为你奉上化工原理课程设计 丁二烯冷却器的设计学 院:食品学院班 级:食安113班 姓 名:王 新学 号:指导教师:邢 进日 期:2014月目录 管程传热膜系数 9 污垢热住和关闭热阻 10 壳程对流传热膜系数 10 总传热系数K 11 传热面积裕度 11 校核管程流体的阻力 壳程流体的阻力 2第一章 设计任务书1.1 设计题目:丁二烯冷却器的设计1.2 设计任务及操作条件1、设计任务:用冷却水冷却丁二烯,设备的处理量是7500,丁二烯的冷凝温度是40,冷凝水的入口温度为15,出口温度为25,设计满足条件的换热器。2、操作条件:(1)管内侧污垢热阻为0.00058m2/W;管外
2、侧污垢热阻为0. m2/W。(2)初设K=400w/m2。1.3设计要求1、设计满足以上条件的换热器并写出设计说明书。2、根据所选的换热器画出设备装配图。第二章 主要物性参数表表1 物性数据表物品密度 kg/导热系数W/m比热容KJ/ kg黏度潜热KJ/Kg丁二烯5980.10752.480.14510-3373水998.20.59854.1831010-336270第三章 设计方案的确定3.1选择换热器的类型该换热器用循环冷却水体冷却,在冬季操作时其进口温度会降低,考虑这一因素,以及该换热器的管壁温度和流体壁温度之差较小,因此初步确定选用列管式换热器。热流体(丁二烯蒸汽)进口温度40,出口温
3、度40;冷流体(水)进口温度15,出口温度25;因此初步确定选择用固定管板式换热器。3.2流程安排从两流体的操作压力看,应使水流体走壳程,丁二烯走管程。但是由于丁二烯较易结垢,若其流速太低,将会加快污垢的增长速度,使传热器的传热速率下降,所以从整体考虑,应使丁二烯走壳程,水流体走管程。第四章估算传热面积4. 1换热器的热负荷 Q=wr=7500373 =KJ/h=777.08KW4. 2平均传热温度由于逆流式传热效率最高固安逆流式=19.584.3传热面积管程流体黏度=0.012210-3,壳程流体黏度=0.01410-3;因为K值初设400W/m2.则估算的传热面积为:A= m24.4 冷却
4、水的用量=66888kg/h第五章 工艺结构尺寸5. 1管径和管内流速选用的碳钢传热器(Gb81632-87) 在管道内水的流速为11.5m/s取管内流速为 m/s5. 2估算管程数和传热管数依据传热内径和流速确定单程传热管数 根换热管总长:m管程数:传热管总根数:5. 3平均传热温度的校正及壳程数由温度校正系数图查得;由于平均传热温差校正系数大于0.85,同时壳程流速较大,故取单壳程合适。5. 4传热管排列和分程方法根据传统换热器的标准选取管长为6单管程换热器。型号:G 400 -2.5-22.3 该换热器的基本结构参数如下: 外壳直径/mm600管子尺寸/mm252.5公称压力/MPa1.
5、6管长/m6公称面积/m222.3管子总数240管程数Np4管中心距/mm32管排列方式正三角形5. 5壳体内径由公式:按卷制壳体的进级档,可取D=600mm对于三角形直列 T得5. 6折流板采用弓形折流板;切去的圆缺高度为600=150mm;折流板距h2= 0.3x600=180mm;折流板数 :拉杆直径为,拉杆数不得少于4个;5. 7其他配件表2 拉杆参数拉杆直径数量拉杆螺纹公称直径LaLbB12412206020拉杆图5.8接管5.8.1壳程流体进出口接管取壳程内流体流速10m/s则接管内径为:5.8.2管程流体进出口接管取接管内流体的流速为:=1m /s 圆整后,取壳程流体进出口接管规
6、格为: 20 管程流体进出口规格为:150第六章 交换器的核算6.1核热能力核算6.1.1管程传热膜系数由于壳程中水蒸气存在相变6.1.2污垢热阻和管壁热阻管外污垢热阻:=0.m2.oC/W管内污垢热阻:=0.00058 m2.oC/W管壁热阻碳钢在该条件下6.1.3壳程对流传热膜系数:管程流通截面积:管程流体流速: m/s雷诺准数:;普兰特长数:;所以 6.1.4总的传热系数K 6.1.5传热面积裕度: 则该换热器能完成生产任务。6.2壁温校核壳体壁温和传热管壁温之差为:40-30.9=9.16.3换热器内流体的阻力6.3.1 管程流体阻力对于单管程单壳程固定管式换热器 10000 为湍流设
7、管壁粗糙度相对粗糙度由关系图的 管程流体阻力在允许范围之内,所以管程阻力满足设计要求。6.3.1 壳程流体阻力 对于体Fs=1.0 Ns=1当量直径:壳程流通面积: 29,u0=0.026 =650Pa由于该换热器壳程流体的操作压力较高,所以壳程流体的阻力损失也比较合适。第七章 换热器主要工艺结构尺寸和计算结果表表11 尺寸及结果表管程壳程流率 kg/h668887500温度 K 进/出15/2540/40物性定性温度 2040密度 kg/998.2598热容kJ/kg4.183-黏度 导热系数w/m0.59850.1075雷诺准数19924.07406.73设备结构参数型 式固定管板式台 数
8、1壳体内径 mm600壳程数1管径mm管心距 mm32管长mm6000管子排列正三角形直列管数目(根)468折流板个数29管程数4材质碳钢传热面积99.2折流板距200主要计算结果传热系数4114.42960污垢热阻0.000580.热负荷kw77708平均传热温差64.4总传热系数433.20裕度23第八章 设备参数计算8.1壳体壁厚 取设计压力Pc=1.6;查表 考虑到使用年限,取腐蚀裕量C2=1.0mm; ()平焊焊缝无损探伤壁厚:圆整后8.2接管法兰材料:16Mn 其各参数如下表 2. 接管法兰Dg管子平焊法兰螺栓焊缝dHSDD1D2fbd重量(kg)数量直径KH20253105755
9、82161408678M16561501594.5280240212328237928M16568.3设备法兰 参数见下表3DgDDDDDbaad规格数量法兰重量60073069065564564340151323M202835.1材料:Q235-A 选用椭圆型封头(JB/T 473795)表 5 封头参数如下:公称直径DN曲面高度 直边高度内表面面积F容积V600150400.2230.0134选封头管箱(封头)如图:8.5设备法兰用垫 压力容器法兰垫片材料:石棉橡胶板石棉橡胶板垫圈图表8 垫圈选用表介质法兰公称压力/MPa介质温度/配用压紧面形式选用垫圈名称材料丁 二烯平形耐油橡胶石棉耐油
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