丁二烯卧式冷凝器课程设计方案.docx
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1、湖南工业大学课程设计资料袋机械工程学院 系、部) 2007 - 2008 学年第 一 学课程名称单元过程设备指导教师职称学生姓名专业班级过控 041 学号题目 丁二烯 卧式冷凝器成 绩起止日期 2007 年 12 月 24 日 2008 年 1 月 11 日目录清单序号材料名称资料数量备注1课程设计任务书12课程设计说明书13课程设计图纸2A1,A3 各 1 张本科课程设计丁二烯卧式冷凝器学 院 部):机械工程学院专 业:过程装备与控制工程学 生 姓 名:班 级:学号指导教师姓名:职称最终评定成绩2008 年 1 月湖南工业大学本科课程设计丁二烯卧式冷凝器学 院部): 机械工程学院专业: 过程
2、装备与控制工程学号:学 生 姓 名:指 导 教 师:2008 年 1 月课程设计任务书2007 2008 学年第 一 学期机械工程学院 过程装备与控制工程专业过 041 班级课程名称:单元过程设备设计题目:丁二烯卧式冷凝器完成期限:自 2007年 12月 24日至 2008年 1月 11日共 3 周内 容 及 任 务一、设计的主要技术参数某厂需将 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 和 1.76 。试选用一台合适
3、的水平列管式冷凝器二、设计任务1、设计方案简介 2、工艺设计计算:主要有工艺参数的选定、物料衡算,热量衡算、设备的工艺尺寸 计算及结构设计等。3、机械结构设计及校核三、设计成果1、设计说明书一份2、换热器装配图3、换热器管板零件图进度安排起止日期工作内容2007.12.24.12.26.拟定设计方案2007.12.27.2007.12.31换热器工艺设计计算2008.1.4.2008.1.7.换热器机械设计2008.1.8.2008.1.10.绘制换热器装配图与主要零件图2008.1.11.课程设计资料汇总交卷,答辩1、匡国柱,史启才,化工单元过程及设备课程设计.北京:化学工业出版社, 200
4、12、李功样,陈兰英,常用化工单元设备设计.广州:华南理工大学出版社, 20063、贾绍义,柴诚敬,化工原理课程设计.天津:天津大学出版社, 20024、化工设备设计全书编辑委员会,化工设备设计全书换热器.北京:化学工业出版社,20045、钱颂文 ,换热器设计手册 .北京:化学工业出版社, 2002.8主 要 参 考 资 料6、库潘,钱颂文,换热器设计手册 . 北京:中国石化出版社, 2004.17、秦叔经 , 叶文邦,换热器 .北京:化学工业出版社, 20038、曾正明主编,机械工程材料手册金属材料.北京:机械工业出版社, 2004.69、王非 , 林英,化工设备用钢 .北京:化学工业出版社
5、, 200410、孟庆森 , 王文先 , 吴志生主编,金属材料焊接基础 .北京:化学工业出版社, 200611、GB151 1999, 管壳式换热器12、YB 4103-2000 ,换热器用焊接钢管13、JB/T 4717-92 ,U 形管式换热器型式与基本参数14、JB/T 4715-92 ,固定管板式换热器型式与基本参数15、JB/T 4714-92 ,浮头式换热器和冷凝器型式与基本参数16、化工设备标准手册第一卷:金属材料17、化工设备标准手册第二卷:化工设备零部件18、金属焊接国家标准汇编 199019、王松汉,石油化工设计手册第3 卷:化工单元过程 .北京:化学工业出版社, 2002
6、指导教师 签字):年 月 日系 教研室)主任 签字):年 月 日第 1 章冷凝器工艺设计 31.1 设计方案选择 31.1.1 选择冷凝器类型 31.1.1.1 流程安排 31.1.1.2 确定物性参数 31.2 工艺结构设计 31.2.1 估算传热面积 31.2.1.1冷凝器的热流量 41.2.1.2冷却水用量 41.2.1.3平均传热温差 41.2.1.4估算传热面积 41.2.1.5选择管径和管内流速 41.2.1.6管程数和传热管数 41.2.1.7传热管排列和分程方法 41.2.1.8壳体内径 51.2.1.9折流板 51.2.1.10其它附件 51.2.1.11接管 51.3 换热
7、器核算1.3.1 热流量核算 51.3.1.1. 壳程表面传热系数 51.3.1.2. 管内表面传热系数 61.3.1.3 污垢热阻和管壁热阻 61.3.1.4 传热系数 71.3.2 壁温核算 71.3.3 换热器内流体的流动阻力 8第 2 章冷凝器机械设计 10102.1 结构设计2.1.1 部件工艺结构和机械结构设计 112.1.1.1筒体内径确定 112.1.1.2管箱结构设计 112.1.1.3管箱法兰和管箱侧壳体法兰设计2.1.1.4固定端管板结构设计 112.1.1.5垫片选择 112.1.1.6鞍座选用及安装位置确定 112.1.1.7折流板布置 112.2 强度计算 122.
8、2.1 筒体壁厚计算 122.2.2 管箱筒节 , 封头厚度计算 122.2.3 固定管板计算 1311结论 14参考文献 15附录 116第 1 章 冷凝器工艺设计1.1 设计方案选择选择设计方案的原则是要保证达到工艺要求的热流量 , 操作上要安全可靠 , 结构上 要简单,可维护性好 ,尽可能节省操作费用和设备投资 .1.1.1 选择冷凝器类型冷凝丁二烯蒸汽 , 其温度为 40,用冷却水作冷却剂 , 水的进出口温度分别为 15 和 25 . 该温差不是很大 , 所以选择固定管板式卧式冷凝器 .1.1.1.1 流程安排因为冷却水较容易结垢 ,若其流速太低 , 会加快污垢增长速度 , 使冷凝器的
9、热流量 下降, 所以从总体考虑 , 应使冷却水走管程 ,丁二烯蒸汽走壳程 .1.1.1.2 确定物性参数定性温度 : 壳程气体的定性温度为管程气体的定性温度为根据定性温度查管程和壳程流体的有关物性数据如下 :丁二烯蒸汽在 40时 :密度定压比压容热导率粘度冷却水在 20时 :密度定压比热容热导率粘度1.2 工艺结构设计1.2.1.1 冷凝器的热流量1.2.1.2 冷却水用量1.1)1.2)1.2.1.3 平均传热温差 假设,取1.2.1.6 管程数和传热管数传热管内径和单程传热管数(根1.5)按单程管计算 ,所需的传热管长度为 传热管总根数(根1.2.1.7 传热管排列和分程方法采用组合排列法
10、 , 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 , 则 隔板中心到离其最近一排管中心距离按 式(3-16 计算各相邻管的管心距为 44mm.管束的分程方法 , 每程各有传热管 119 根,其前后管箱中隔板设置和介质流通顺序按图 3-14 选取 .1.2.1.8 壳体内径采用多管程结构 , 壳体内径按式 (3-19 估算 . 取管板利用率, 则壳体内径为折流板水平装配 .1.2.1.10 其它附件拉杆数量与直径按 2表 4-7 和 4-8 选取 , 本冷凝器壳体内径为 600mm故, 其拉杆直径 为 拉杆数量不得少于 4 个 .壳程入口处 , 应设置防冲挡板 . 3参
11、考文献 1(d 图1.2.1.11 接管壳 程 流 体 进出 口 接管 : 取 接管 内 气体 流 速 ,则 接 管 内 径 为, 1.9 )圆整后取管内径为 150mm.摘自 HG2059597 带颈对焊钢制法兰1.3 换热器核算1.3.1.1. 壳程表面传热系数由公式1.10)则结合以上三个公式1.11)得到 壳程流通截面积按公式1.13)1.12 )其中壳程流体流速及雷诺数分别为1.14 )普朗特数1.16 )1.15)1.3.1.2. 管内表面传热系数按式 3-32 及 3-33 计算 , n=0.4 1.17 )管程流体流通截面积管程流体流速普朗特数 经查表得 7.021.18 )1
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