化工原理-甲醇冷却器设计.doc

化工原理课程设计任务书
1．课程设计的内容和要求（包括原始数据、技术要求、工作要求等）：
设计方案
设计任务及条件
（1） 处理能力 19500kg/h甲醇
（2） 设备形式 列管式换热器
（3） 操作条件
① 甲醇：入口温度64，出口温度50，压力为常压。
② 冷却介质：循环水，入口温度30，出口温度40，压力为0.3MPa。
③ 允许压降：不大于10^5Pa。
④ 每年按330天计，每天24小时连续运行。

化工原理课程设计任务书
2．对课程设计成果的要求〔包括图表、实物等硬件要求〕：
图表
物料
甲醇
水
温度℃
入口
64
30
出口
50
40
质量流量kg/h
19500
17592
设计压力(MPa)
常压
0.3

3．主要参考文献：
柴诚敬 主编 化工原理（高等教育出版社）
贾绍义 柴诚敬 主编 化工原理课程设计（天津大学出版社）
4．课程设计工作进度计划：
序号
起 迄 日 期
工 作 内 容
1
2017.6.15~2015.6.18
设计实验内容和要求
2
2015.6.18~2015.6.20
按设计任务和条件计算实验结果
3
2015.6.8~2015.6.13
完成电子稿的设计

主指导教师
刘伟涛
日期：
2016 年 6 月 20 日
1、 设计题目
甲醇冷凝冷却器的设计
2、 设计任务及操作条件
处理能力 10600kg/h甲醇。
设备形式 列管式换热器
操作条件
①甲醇：入口温度64℃，出口温度50℃，压力为常压。
②冷却介质：循环水，入口温度30℃，出口温度40℃，压力为0.3MPa。
③允许压降：不大于105 Pa。
④每年按330天计，每天24小时连续运作。
3、 设计要求
选择适宜的列管式换热器并进行核算。

设 计 方 案
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64℃，出口温度50℃冷流体。
冷流体进口温度30℃，出口温度40℃。
从两流体温度来看，换热器的管壁温度和壳体壁温之差不会很大，因此初步确定选用列管式换热器。
（2）流动空间及流速的确定
由于循环冷却水易结垢，为便于清洗，应使冷却水走管程，甲醇走壳程。另外，这样的选择可以使甲醇通过壳体壁面向空气中散热，提高冷却效果。同时，在此选择逆流。选用φ25mm×2.5mm的碳钢管，管内流速取ui = 0.5m/s。
2、确定物性数据
定性温度：可取流体进出口温度的平均值。
壳程甲醇的定性温度为：

管程循环水的定性温度为：

根据定性温度，分别查取壳程和管程流体的有关物性数据。
甲醇在57℃下的有关物性数据如下：
密度　　 ρo=755.77 kg/m3
定压比热容　 cpo=2.629kJ/(kg·℃)
导热系数　　 λo=0.1919W/(m·℃)
粘度　　 μo=0.00039 Pa·s
循环水在35℃下的物性数据：
密度　　 ρi=994kg/m3
定压比热容　 cpi=4.08 kJ/(kg·℃)
导热系数　　 λi=0.626 W/(m·℃)
粘度　　　　 μi=0.000725 Pa·s

设计结果
设备名称
甲醇冷凝冷却器
换热器形式
列管式换热器
设备型号
G300Ⅱ-2.5-12.1
工艺参数
序号
名称
单位
管程
壳程
1
物料名称

循环水
甲醇
2
操作压力
Pa
0.3Mpa
常压
3
操作温度
℃
30进/40出
64进/50出
4
流量
kg/h
17592
19500
5
流体密度
kg/m3
994
755.77
6
定压比热容
kJ/(kg·℃)
4.08
2.629
7
流速
m/s
0.22
0.243
8
传热量
W
199366
9
平均温度差
℃
20.6
10
总传热系数
W/m2·K
368
11
换热面积
m2
34.1
12
传热系数
W/（m2·℃）
1285
924
13
污垢系数
m2·K/W
0.000344
0.000172
14
阻力降
kPa
0.619
16.227
15
程数

2
1
16
使用材料

碳钢
碳钢
17
直径
mm
φ25×2.5
520
18
长度
mm
3000

19
管子规格
81根，管间距32mm，△排列
20
折流档板规格
11块，间距260mm，切口水平高度33.3%
21
说明：参照标准JB/T4715-92
主要符号说明
甲醇的定性温度
T
循环水定性温度
t
甲醇密度
ρo
循环水密度
ρi
甲醇定压比热容
cpo
循环水定压比热容
cpi
甲醇导热系数
λo
循环水导热系数
λi
甲醇粘度
μo
循环水粘度
μi
甲醇流量
wo
循环水流量
wi
热负荷
Qo
平均传热温差

总传热系数
K
管程雷诺数
Re
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
换热器壁面内、
外侧的污垢热阻
Rsi、Rso
管板利用率
η
切去的圆缺高度
h
壳程流通截面积
So
普兰特准数
Pr
换热器实际传热面积
Sp

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