实践报告.docx
- 文档编号:4761916
- 上传时间:2022-12-08
- 格式:DOCX
- 页数:13
- 大小:215.79KB
实践报告.docx
《实践报告.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《实践报告.docx(13页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
实践报告
目录
一、方案简介································································6
2、方案设计································································6
1、确定设计方案·····························································6
2、确定物性数据·····························································7
3、计算相对平均温差,总传热系数·············································7
4、计算传热面积·····························································9
5、工艺结构尺寸·····························································9
6、换热器核算·······························································11
3、设计结果一览表··························································15
4、对设计的评述总结························································16
五、参考文献································································16
六、符号说明································································17
七、附图····································································18
一、方案简介
本设计任务是利用水给丁二烯降温。
利用热传递过程中对流传热原则,制成换热器,以供生产需要。
下图(图1)是工业生产中用到的列管式换热器.
选择换热器时,要遵循经济,传热效果优,方便清洗,复合实际需要等原则。
换热器分为几大类:
夹套式换热器,沉浸式蛇管换热器,喷淋式换热器,套管式换热器,螺旋板式换热器,板翅式换热器,热管式换热器,列管式换热器等。
不同的换热器适用于不同的场合。
而列管式换热器在生产中被广泛利用。
它的结构简单、坚固、制造较容易、处理能力大、适应性大、操作弹性较大。
尤其在高压、高温和大型装置中使用更为普遍。
所以首选列管式换热器作为设计基础。
二、方案设计
某厂需将7500kg/h的丁二烯蒸汽冷凝。
已知丁二烯蒸汽的冷凝温度为40℃,冷凝潜热为373kJ/kg。
所用冷却水的进出口温度分别为15℃和25℃,水侧和蒸汽侧的污垢热阻分别可取5.8×10-4m2·K/W和1.76×10-4m2·K/W。
试选用一台合适的水平列管式冷凝器(可选取G600II—10—120)
1.确定设计方案
(1)选择换热器的类型
两流体温度变化情况:
热流体进口温度160℃,出口温度40℃冷流体。
冷流体进口温度15℃,出口温度25℃。
从两流体温度来看,估计换热器的管壁温度和壳体壁温之差不会很大,因此初步确定选用固定管板式换热器。
(2)流动方向及流速的确定
由于循环冷却水较易结垢,为了便于水垢清洗,应使循环水走管程,丁二烯走壳程。
另外,这样的选择可以使丁二烯通过壳体壁面向空气中散热,提高冷却效果。
同时,在此我们选择逆流。
选用ф25×2.5的碳钢管,管内流速取ui=0.5m/s。
2.收集物性常数、计算热负荷
(1)确定物性数据
定性温度:
可取流体进出口温度的平均值。
壳程丁二烯的定性温度为:
管程流体的定性温度为:
根据定性温度,分别查取壳程和管程流体的有关物性数据。
丁二烯在100℃下的有关物性数据如下:
密度 ρo=2.453kg/m3
定压比热容 cpo=1.897kJ/(kg·℃)
导热系数 λo=0.0141W/(m·K)
粘度 μo=7.85×10-6Pa·s
冷却水在32℃下的物性数据:
密度 ρi=998.2kg/m3
定压比热容 cpi=4.180kJ/(kg·℃)
导热系数 λi=0.599W/(m·K)
粘度 μi=0.001005Pa·s
(2)确定热负荷
Q=qm.hr=
×103=777×103W=777KW
3.计算相对平均温差、计算总传热系数
(1)平均传热温差
丁二烯160℃→40℃
水25℃→15℃
135℃25℃
冷却水用量
qi=
(2)计算总传热系数K
管程传热系数
壳程传热系数
假设壳程的传热系数αo=310W/(m2·℃)
污垢热阻Rsi=5.8×10-4m2·K/W,Rso=1.76×10-4m2·K/W
管壁的导热系数λ=45W/(m·℃)
由于管壁的热阻很小,所以忽略不计。
4、计算传热面积
考虑15%的面积裕度,S=1.15×S''=1.15×52.7=60.56m2
5、工艺结构尺寸
(1)管径和管内流速
①选用ф25×2.5传热管(碳钢),取管内流速ui=1.0m/s
②依据传热管内径和流速确定单程传热管数
根据单程管算,所需的传热管长度
按单管程设计,传热管过长,宜采用多管程结构。
(2)管程数和传热管数
现取传热管长L=6m,则该换热器管程数为:
管程
传热管总根数N=60×2=120根
(3)平均传热温差校正及壳程数
平均传热温差校正系数
丁二烯160℃→40℃
水25℃←15℃
135℃25℃
因为R=12的点在图上难以读取,因而相应以1/R代替R
以PR代替P,查同一图线,1/R=0.083,PR=0.828
可得
平均传热温差
(4)传热管排列和分程方法
采用组合排列法,即每程内均按正三角形排列,隔板两侧采用正方形排列。
取管心距t=1.25d0,
则
t=1.25×25=31.25≈32(mm)
横过管束中心线的管数
(5)壳体内径
采用多管程结构,取管板利用率η=0.7,
则壳体内径为
(N——排列管子数目,η——管板利用率)
圆整可取D=450mm
(6)折流板
用弓形折流板,取弓形折流板圆缺高度为壳体内径的25%,则切去的圆缺高度为h=0.25×450=112.5mm。
故可取折流板间距B=0.3D,
则B=0.3×450=112.5mm
故可取B为150mm.
折流板数NB=传热管长/折流板间距-1=7500/150-1=49(块)
折流板圆缺面水平装配。
(7)接管
壳程流体进出口接管:
取接管内丁二烯流速为u=50m/s,
则接管内径为
取标准管径为150mm
管程流体进出口接管:
取接管内冷却水流速u=1.5m/s,
则接管内径为
6.换热器的核算
(1)壳程对流传热系数对圆缺型折流板,可采用克恩公式
当量直径,由正三角形排列得
壳程流通截面积
壳程流体流速及其雷诺数分别为
普兰特准数
粘度校正
(2)管程对流传热系数
管程流通截面积
管程流体流速
普兰特准数
③传热系数K
(4)计算传热面积
(5)该换热器的实际传热面积Sp
该换热器的面积裕度为
传热面积裕度合适,该换热器能够完成生产任务。
(6)管程和壳程压力降的核算
1)管程流动阻力
∑ΔPi=(ΔP1+ΔP2)FtNsNp
Ns=1,Np=2,Ft=1.4
由Re=19678,传热管相对粗糙度0.01/20=0.005
查莫狄图得
λi=0.023W/m·℃,
流速ui=0.991m/s,ρ=998kg/m3,所以
管程流动阻力在允许范围内,可以继续。
2)壳程阻力
∑ΔPo=(ΔP1’+ΔP2’)FtNs
Ns=1,Ft=1
流体流经管束的阻力
三、设计结果一览表
换热器形式:
水平列管式
换热面积(m2):
58.79
工艺参数
名称
管程
壳程
物料名称
循环水
丁二烯
操作压力,Pa
未知
未知
操作温度,℃
25/15
160/40
流量,kg/h
66924
7500
流体密度,kg/m3
998.2
2.453
流速,m/s
0.991
57.5
传热量,kW
777
总传热系数,W/m2·K
237.44
传热系数,W/(m2·℃)
4089.5
332.6
污垢系数,m2·K/W
0.00058
0.000176
阻力降,Pa
7734
338868.6
程数
2
1
推荐使用材料
碳钢
碳钢
管子规格
ф25×2.5
管数120
管长mm:
7500
管间距,mm
32
排列方式
正三角形
折流板型式
上下
间距,mm
150
切口高度25%
壳体内径,mm
450
保温层厚度,mm
未知
表格1
四、对本次课程设计的总结
对于我们来说,化工原理是一门不简单的课程,然而课程设计就更是让人觉得有难度。
所以,在课程设计开始的时候,我们真的是一头雾水,只能反复看老师给我们的样板。
起初,即使只是看样板,也还有很多看不懂的东西。
后来开始上网,去图书馆查了好多资料,对课设有了一个大概的认识,在脑子里形成了一个基本的框架,然后我们就着手开始课设了,其间,我们遇到了好多问题和困难,通过相互讨论和咨询,都一一克服了。
于是我们投入到了具体计算中,在具体的计算过程中,我们又遇到了很多问题,像很多数据无论是在网上还是在书上,不能说没有,但我们真的是很努力的找了,但还是找不到,于是我们就根据一些相似物质的相似物理性质而推算数据,根据推算的数据我们再做进一步的计算。
我们遇到了很多问题,像雷诺数的不准确,误差的过大等,经过无数次的计算我们尽可能地减小误差,课程设计的确在某些方面存有一定难度,我们无论是分工、分摊任务,还是集体团结合作方面,这对我们来讲都是一种锻炼,培养了我们集体合作的能力以及自学、查阅搜集资料的能力;再有,计算操作工程中,我们曾经面临过失败、品味过茫然,但是最终我们还是坚持下来了,这就是我们意志、耐力和新年上的胜利,在今后的日子里,它必将成为我们的宝贵财富。
五、参考文献
1.何潮洪,冯霄。
化工原理,北京:
科学出版社,2001
2.谭天恩,化工原理(第二版),北京:
化学工业出版社,1998
3.葛婉华等。
化工计算。
北京:
化学工业出版社
4.匡国柱,史启才。
化工过程单元过程及设备课程设计。
化学工业出版社,2002
5.汤金石,化工原理课程设计,北京:
化学工业出版社,1990
6.《化学工程手册》(第二版)编辑委员会编。
化学工程手册,北京:
化学工业出版社,1996
7.化工设备结构图册编写组,化工设备结构图册【M】,上海:
上海科学技术出版社,1978
8.王国胜。
化工原理课程设计,大连:
大连理工大学出版社,2005
六、主要符号说明
丁二烯的定性温度
T
冷却水定性温度
t
丁二烯密度
ρo
冷却水密度
ρi
丁二烯定压比热容
cpo
冷却水定压比热容
cpi
丁二烯导热系数
λo
冷却水导热系数
λi
丁二烯粘度
μo
冷却水粘度
μi
热流量
Wo
冷却水流量
热负荷
Qo
平均传热温差
总传热系数
管程雷诺数
温差校正系数
管程、壳程传热系数
初算初始传热面积
传热管数
初算实际传热面积
S
管程数
壳体内径
D
横过中心线管数
折流板间距
B
管心距
t
折流板数
NB
接管内径
管程压力降
当量直径
壳程压力降
面积裕度
H
表格2
七、附图
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 实践 报告