华东理工化工原理优秀课程设计.docx
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1、华东理工大学级化工原理课程设计温乐斐 10103638 复材101一序言 1.换热器相关说明换热器(heat exchanger),是将热流体部分热量传输给冷流体设备,又称热交换器。是进行热交换操作通用工艺设备。被广泛应用于化工、石油、动力、食品及其它很多工业部门通用设备,在生产中占相关键地位。在化工生产中换热器可作为加热器、冷却器、冷凝器、蒸发器和再沸器等,应用愈加广泛。换热器种类很多,依据使用目标可分为冷却器、加热器、冷凝器和汽化器;依据结构材料可分为金属材料换热器和非金属材料换热器;尤其是依据冷、热流体热量交换原理和方法基础上可分三大类即:间壁式、混合式和蓄热式。在三类换热器中,间壁式换
2、热器应用最多。据统计,这类换热器占总用量99 %。间壁式换热器又可分为管壳式和板壳式换热器两类,其中管壳式换热器以其高度可靠性和广泛适应性,在长久操作过程中积累了丰富经验,其设计资料比较齐全,在很多国家全部有了系列化标准。多年来尽管管壳式换热器也受到了新型换热器挑战,但因为管壳式热交换器含有结构简单、牢靠、操作弹性大、应用材料广等优点,管壳式换热器现在仍是化工、石油和石化行业中使用关键类型换热器,尤其在高温、高压和大型换热设备中仍占有绝对优势。怎样确定最好换热器,是换热器优化问题。2泵评价和选择泵性能参数关键有流量和扬程,另外还有轴功率、转速和必需汽蚀余量。流量是指单位时间内经过泵出口输出液体
3、量,通常采取体积流量;扬程是单位重量输送液体从泵入口至出口能量增量,对于容积式泵,能量增量关键表现在压力能增加上,所以通常以压力增量替换扬程来表示。3.设计任务书作用本设计书对指定有机物进行冷却,怎样选择适宜换热器,怎样合理安排操作管路和怎样选择适宜离心泵作出具体计算说明。二设计任务一工艺要求要求将温度为78某液态有机物冷却至60,此有机物流量为9.85kg/s。现拟用温度为t1=20冷水进行冷却。要求换热器管壳两侧压降皆不应超出0.1Mpa。已知有机物在69时物性数据以下:二步骤: 管路部署图(右方参考图),已知泵进口段管长L进=5米,泵出口段管长L出=15米,(均不考虑局部阻力损失)三 要
4、求1. 选择一个适宜换热器2. 合理安排管路3. 选择一台适宜离心泵三计算结果明细表(1) 管壳式换热器规格公称直径DN/mm公称压力PN/MPa管程数N管子根数N中心排管数管程流通面积/m2换热管长度L/mm管心距/mm换热面积/m2325288100.007830002515.2(2) 离心泵型号规格型号转速n/(r/min)流量扬程/m效率功率必需气蚀量(NPSH)r/m质量(泵/底座)/kgm3/hL/s轴功率电机功率IS65-50-1252900154.1721.8581.5432.050/41256.9420691.972.5308.3318.5682.223.0(3)计算数据结果
5、统计 项目 结果单位冷却剂出口温度36循环水定性温度28热负荷393.606kW冷却水质量流量5.894并流对数平均温差38.53逆流对数平均温差40.99估算换热面积14.77管程流动面积0.0078管内冷却水流速0.759管程给热系数3891.74摩擦系数0.0358管程压降8741.72Pa壳程流动面积0.0264壳程有机物流速0.659当量直径0.0144m壳程给热系数1568.06壳程压降4903.46Pa核实传热系数757.18校核传热面积12.68冷却水流量29.736总局部阻力系数18.65阻力损失4.57m压头(扬程)16.236m四计算过程一选择适宜换热器1.确定物性数据设
6、计方案:冷却水:用温度t1=20河水进行冷却,从tm10及预防水中盐类析出为标准,选择出口温度为36。考虑到冬季使用时,其进口温度较低,换热器管壁温和壳体壁温之差较大;夏季时河水温度改变也不是很大,所以选择管壳式换热器。从二种流体物性来看,因为冷却水较易结垢,若其流速太低,将会加紧污垢增加速度,使换热器热流量下降,所以从综合考虑,应使冷却水走管程,有机液态化合物走壳程,而且确保冷却水流速不宜过慢。入口温度为t1=20,出口温度为t2=36冷却水定性温度为tm=(20+36)/2=28两流体温差Tm-tm=69-28=41两流体在定性温度下物性数据以下物性流体温度密度kg/m3粘度mPas比热容
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