化工原理课程设计 .docx

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1、化工原理课程设计计题目：热水冷却罂的设计一.设计任务及操作条件1 .处理实力2500kgh（热水）2 .设备型式：锯齿型换热器3 .操作条件热水：入口湿度80C出口温度55七冷却介质：臼来水，入门温度25C,出口温度38C允许压强降：不大于IoTa二.设计要求、编制一份设计说明书（打印稿），主要内容包括：1 .前言；2 .流程的确定和说明书（附流程简图）；3 .生产条件的确定：4 .换热器的设计计算，由热平衡计算传热量的大小，并确定其次种换热流体的用量并确定流体通入的空间.5 .狂流体的定性温度，以确定流体的物性数据。初算有效平均温差。一般先按逆流计算,然后再校核。6 .计算传热系数K值，然后

2、再作校核.7 .估传热面积。常取实际传热面积是计算值的1.51.25倍。8 .计算流体流淌阻力。如阻力超过允许范国，需调整设计，直至满足为止。选择相宜的锯齿型换热器并进行核算。9 .附属设备的选型和计算：10 .设计结果列表;11 .设计结果的探讨和说明：12 .注明参考和运用的设计资料；13 .结束语.（二）绘制换热器装配图1张（手绘I”号图纸）三、设计日期：2012年12月31日至2013年I月I1.日1.I换热器荷介11.2设计方案简介21.3确定设计方案2I.3.1设计流程图31.3.2工艺流程简图41.3.3换热器选型41. 4符号说明42锯齿形板式热水冷却器的工艺计算52.1 确定

3、物性数据51. 1.1计算定性温度52. 1.2计算热负荷63. 1.3计算平均温差64. I.4初估换热面积及初选板型65. 1.5核算总传热系数K76. 1.6计算传热面积S97. I.7压降计算102.2 器齿形板式热水冷却潺主要技术参数和计算结果103课程设计评述11参考文献12附录13I概述1. 1换热器简介换热器，是将热潦体的部分热量传递给冷流体的设备，乂称热交换版。换热器是化工、石油、动力、食品及其它很多工业部门的通用设符，在生产中占有重要地位。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，应用更加广泛，日常生活中取暧用的啖气散热片、汽轮机装置中的凝汽器和航天

4、火箭上的油冷却器等，都是换热器。它的主要功能是保证工艺过程对介侦所嬖求的特定温度，同时也是提而能源利用率的主要设备之一.换热器种类很多，若按换热器传热面积形态和结构可分为管式换热器和特别形式换热器，由于生产规模、物料的性质、传热的要求等行一相同，故换热器的类型很多，特点不一、可依据生产工艺要求进行选择。本次设计为锯齿形板式热水冷却器.板式换热器是由很多水纹形的传热板片，按肯定的间隔，通过橡胶垫片压紧组成的可拆卸的换热设备。板片组装时，两组交替排列，板与板之间用粘结剂把橡胶密封板条固定好，其作用是防止流体泄漏并使两板之间形成狭窄的网形流道，换热板片压成各种水纹形,以增加换热板片面积和刚性，并能使

5、流体在低流速成下形成湍潦，以达到强化传热的效果.板上的四个角孔，形成了潦体的安排管和泄集管，两种换热介质分别潦入各自潦道，形成逆流或并流通过每个板片进行热量的交换，板式换热器的特点包括：（1体积小，占地面积少：（2）传热效率高：（3）组装敏捷：（4）金属消耗员低：（5）热损失小：（6）拆卸、清洗、检修便利：（7）缺点是密封周边较长，简单泄漏，运用温度只能低于150C,承受压差较小，处理量较小，一旦发觉板片结垢必需拆开清洗。1.2设计方案简介依据设计要求:用入口温度25C,出口温度38C的循环水冷却热水（热水的入口温度80C,出口温度551.C）,通过传热依、阻力损失传热系数、传热面枳的计算，并

6、结合阅历值确定换热器的工艺尺寸、设法型号、规模选定，然后通过计算来确定各工艺尺寸是否符合要求，符合要求后完成工艺流程图和设备主体条件图，进而完成设计体系.设计要求：选择一台相宜的锯齿形换热器并进行核算,下图中左面的为板式换热落外形，右边的是板式换热潜工作原理图。1.3确定设计方案1.3.1设计流程图裕慢合适板式换热器选取合理1.3.2 工艺流程简图冷豕一热水1.3.3 换热器选型两流体温度改变状况：热流体进口温度80C,出口温度55C：冷流体人口温度25C,出口温度38C。该换热器用循环冷却水冷却，初选BJO.2器齿形水纹板片的板式热水冷却冷。1.4符号说明Pr普兰特掂数，无因次；a一一对流给

7、热系数，1/m2*C):Wh热流体的质量流珏kgs：K总传热系数，W/(11cC)；H一一传热面积裕度：Q换热器的热负荷，kw：Ri一垢阻热阻，m：r/W；热系数，I/(a2);i换热器直径，m；风管程数；1.管子总长，m；Ui循环水的流速，m/s；R.一一雷诺准数，无因次：S一一换热面积，m：Zm平均传热温差：N一管子总数；z-一一平均传热温差，-C；一一粘度，Pas；R-一导热热阻，mzrW;-导b管壁厚度，mm;Pn密度,kgT.一一定性温度，-C：D*当量直径,mm：Ii冷却水用量，Kg/h；热流体的平均定压比热,kj(kgcC)2锯齿形板式热水冷却器的工艺计克将2500kgh的热水从

8、80P冷却至55T.冷却介质采纳循环水，循环水入口温度25P,出口温度为38cC,设计一台锯齿形板式热水冷却器.完成该生产任务。2.1 确定物性数据21.1.首先计算定性温度，并查取定性温度下的物性数据热水：T.=(80+55)/2=67.5cC冷却水：J=(25+38)/2=31.5(查化工原理附录，两流体在定性温度下的物性数据如下表：表2.1水的物理性质力性流体定性温度T.X?密度P(Ikgm粘度410Pas比热容C”kJ(kK)导热系数4W(K)热水67.5979.70.4144.1810.662冷却水31.5995.20.7794.1740.6192.1.2 计算戕负荷Q=WhGh(T

9、rT式中Wh=25(X)/3600=0.694kgs=0.694X4.181X(80-55)=72.54kw2.1.3 计算平均温差(按逆流计算)2.1.4 初估换热面积及初选板型对丁粘度小rIX10Ta-s的热水与循环冷却水的换热,列管式换热器的K值大约为8501700WmzoC,而板式热水冷却器的K值大约为为列管式换热器的24倍，则可初估K为2500WZm-0C。CQ72.54x10CjS=0.862m,初估换热面积M250033.66初步选定BJO.2锯齿形水纹板片的板式热水冷却器，其单通道流通截面枳为O.00045n有效单片传热面积0.10nZoa试选组装形式1x10O该组装形式中2.

10、0表示其公称换热面积为2.Om2s分子的Ix1.O表示，热水的程数为I,每程的流道均为10：分母的IX1.o冷却水的程数也为1，其流道为10。因所选板型为混流，故可采纳列管式换热器的湿差校正系数：38-2580-25=0.151R=X=更竺“阳t2-1.38-25nrs:螫纪=Oi热水在流道内的流速000045x10当量直径O=第=2x5.0=10.0nm（3为板片水纹高度，即板间距）=3861(在2850M600之间)ReDMP1.().01x0.160x979.7M-0.(XXM()6=4i8ixonowi4=2615140.662假如选用02锯齿形水纹板片，则其传热热系数的计算公式如下：

11、=O314KeyPry&（此公式适用于Re在285014600之间）ax=O31X38610X2.615,u=422Q3Wn1 0.01（2）计算冷却水侧的对流给热系数W=学山=竺必斗守=1.34kgs冷却水的质址潦址J（1.J4174x（38-25）J349952=030ms冷却水在流道内的流速-O.三）451（）C*三-（适用Re在285014600间）pr=S=4i74xOn0071.2=480I0.619。2=031旦Re泸口（此公式适用丁Re在2850-14600之间）,=0.311.i-X4193.20614.801M=5359.6Wm2 0.01b（3）金属板的热阻R=4拟选用板

12、材为不锈钢UCr1.8Ni9Ti）,其导热系数入,=16.8M,板的厚度估计为b=08mm（估计值）,则之=000048nfpwr=4,16.8（4）污垢热阻附录24壁面污垢热阻表2.2冷却水的嬖面污垢热阻冷却水单位：mX?W加热液体温度c115以下115205水的温度/,C25以上25以下水的速度1以下1以上1以下1以上海水0.85980.85981.71971.7197X1.OX1.O4X1.O*10,自来水、井1.71971.71973.43943.4394水、湖水X1.O110,X1.O4X1.O蒸储水0.85980.85980.85980.8598X1.O110,X1.O4101硬水

13、5.15905.15908.598X8.598XX1.O110,10,10,河水5.15903.43946.87885.1590X1.O410,X10410,R1=1.719710um2-oCW&=1.7197x10Tm1.W(5)总传热系数KXZI1人=+/?.+/?,+!+0.00017197+0.000048+0.00017197+Jtf1.,A114220.35359.6=1226.3Wm2-oC2.1.6计算传热面积S设备实际传热面积S=（N-I）X0/=（20-1.）O.I=1.9nr0,Q7254x1.（Pt.1,所需传热面积K5龙12263x34.59带入由实际传热面积和理论传热面积计算的：19171.100%=.%平安系数（裕度）I1.=17传热面积的裕度可满足工艺和平安的须要,故该换热器能够完成生产任务。2.1.7压降计算查化工原理课程设计查0.2m：用齿形水纹板式热水冷却涔的M“曲线图（斜率m=1.673热水侧“h=01411Vs时，奶,=12753M1.Op,满足要求冷水例外=30ms时,MC=28202410,叫满足要求故所选板式热水冷却器合理。2.2锯齿形板式热水冷却器主要技术参数和计鸵结果依据生产任务和设计要求计算，所选的锯齿形板式热水冷却器的主要技术参数和计算结