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苯精餾塔塔頂冷卻器課程設計說明書論文-資料下載頁

2025-08-16 16:49本頁面

【導讀】苯精餾塔塔冷卻器是幫助苯散熱的一個裝置。本次課程設計采用浮頭式換熱器來實。在設計中,主要以循環(huán)水為冷卻劑,在給定的操作條件下對苯精餾。備,又稱熱交換器。出熱量;另一種流體則溫度較低,吸收熱量。附屬設備,因此在此化工生產中占有重要的地位。二十世紀20年代出現板式換熱器,并應用于食品工業(yè)。以板代管制成的換熱器,結構緊湊,傳熱效果好,因此陸續(xù)發(fā)展為多種形式。二十世紀30年代初,瑞典首次制成螺旋板換熱器。由銅及其合金材料制成的板翅式換熱器,用于飛機發(fā)動機的散熱。3.板式類換熱器的結構強度仍遠低于管殼類換熱器。11%,在煉油廠中高達40%。比例將進一步加大。底面進行補充加固??梢灶A計,氣動噴涂法在緊湊高效換熱器的生產中,將會得到廣泛

  

【正文】 3)孔流型折流板 孔流型折流板使流體穿過折流板孔和管子之間的縫隙流動,壓降大,僅適用與清潔流體,應用更少。 (二)折流板間隔 折流板與支撐板 一般均借助于長拉桿利用焊接或定距管來保持板件的距離。折流板間距視殼程介質的流量、粘度及換熱器的功用而定,其系列 100mm, 15 0mm, 200mm. 300mm,45 0mm,600mm,800mm,1000mm. 折流板間距的確定原則主要是考慮流體流動,理想的情況是缺口的流通截面積和通過管束的錯流流動的截面積大致相等。這樣可以減小壓降并且避免或減小“靜止區(qū)”,從而改善傳熱。推薦折流板間距的最小值為殼內徑的 1/5,最大值決定于支持管所必需的最大間距,規(guī)定不得大于殼內徑。否則流體流向就會與管子平行而不 是垂直,從而使傳熱膜系數降低。 折流板外徑與殼體之間的間隙應適宜。間隙越小,殼程流體介質由此泄漏的量越少,亦即減少流體短路,使傳熱效率提高。但間隙過小,會給制造安裝帶來困難增加設備成本;間隙過大,有會造成流經此處短路的殼程流體量增多,降低傳熱效率。 (三)緩沖板 在殼程進口管接管處常裝有防)中擋板,或稱緩沖板。它可防止進口流體直接沖擊管束而造成管子的侵蝕和管束振動,還有使流體沿管束均勻分布的作用。也有在管束兩端放置導流筒,不僅其防沖板的作用,還可以改善兩端流體的分布,提高傳熱效率。 (四)其他主要附件 1)旁流擋板 如果殼體和管束之間間隙過大,則流體不通過管束而通過這個間隙旁通,為防止流體短路。往往采用旁流擋板。旁流擋板是指在間隙較大處加上縱向窄條(密條),一般用點焊的方法固定在兩折流板之間。 2)假管 為減少管程分程所引起的中間穿流的影響,可設置假管。假管的表面形狀為兩端堵死的管子,安置于分程隔板槽背面兩管板之間但不穿過管板,可與折流板焊接以便固定。假管通常是每隔 3— 4排換熱管安置一根。 3)拉桿和定距管 為了使折流板能牢靠地保持在一定位置上,通常采用拉桿和定距管。拉桿式一根兩端皆帶有螺紋的長桿,一段擰入管板,折流板就穿在拄桿上,個班之間則以套在拉桿上的定距管來保持板間距離,最后一塊折流板可用螺母擰在拉桿上予以固定。 此外,對不銹鋼可采用焊接不可拆的方法。 支承板 一般臥式換熱器都有折流板,既起折流作用,又起支撐作用。但當工藝上無折流板的要求,例如冷凝器,而管子比較細長時,應考慮有一定數量的支承板以便于安裝和防止管子變形過大。這樣支撐板則可放寬其制造要求,因為這是介質短路可以認為不影 響傳熱效率。支承板做成半圓形較好。 管程與殼程接管 管箱及封頭 換熱器管內流體進出口的空間為管箱,管箱結構應便于拆裝,以利于管子的清洗、檢修。 封頭和管箱位于殼體兩側,用于控制及分配管程流體。 1)封頭 當殼體直徑較小時常采用封頭。接管和封頭可用法蘭或螺紋連接,封頭與殼體之間用螺紋連接,以便卸下封頭,檢查和清洗管子。 2)管箱 殼徑較大的換熱器大多采用管箱結構。管箱具有一個可拆蓋板,因此在檢修或清洗管子時無須卸下管箱。 3)分程隔板 當需要的換熱面很大時,可采用多管程換熱器。對于多管程換熱器,茌管箱內應設分程隔板,將管束分為順次串接的若干組,各組管子數目大致相等。這樣可提高介質流速,增強傳熱。管程多者可達 16 程,常用的有 6 程。在布置時應盡量使管程流體與殼程流體成逆流布置,以增強傳熱,同時應嚴防分程隔板的泄漏,以防止流體的短路。 殼程接管 殼程流體進出口的設計直接影響換熱器的傳熱效率和換熱管的壽命。當加熱蒸汽后高速流體流入殼程時,對換熱管會造成很大的沖刷,所以常將殼程接管在入口處加以擴大,及將接管做成喇叭形,以起緩沖 作用。其結構為筒形的,常成為導流筒,它可將加熱蒸汽或流體導致靠近管板處才進入管束間,更充分地利用換熱面積,目前常用這種結構來提高換熱器的換熱能力。 通常采用的擋板有圓形和方形。圓形擋板,為了減少流體組里,擋板與換熱器殼壁的距離 e 不應太小,至少應保持此處流道截面積不小于流體進口接管的截面積,且距離e不小于 30mm,若距離太大也妨礙管子的排列,且減少了傳熱面積。當需加大流體通道時,可在擋板上開些圓孔以加大流體通過的截面。方形擋板,上面開了小孔以增加流體通過截面。 對于蒸汽在殼程冷凝的立式換熱器、冷凝器等 ,應盡量減少冷凝液在管板上的滯留,以保證傳熱面的充分利用。此外,應在殼程盡可能高的位置上,一般在上管板上,安裝不凝性氣體排出管,作為開車時的排氣管及運轉中間歇地排出不凝氣體的接管,其安裝位置應在殼程盡可能高的位置,多在上管板上。 第 4 章換熱器的工藝計算 確定設計方案 選擇換熱器類型 兩流體溫度變化情況:熱流體(苯)進口溫度 80℃,出口溫度 30℃;冷流體(循環(huán)水)進口溫度 25℃,出口溫度 43℃。該換熱器的管壁溫和殼體壁溫之差較大,因此初步確定選用浮頭式換熱器。 流體間流速確定 由于循環(huán)冷卻水易結垢,為了便于水垢的清洗,應采用循環(huán)水走管程,苯走殼程。選用 25 的碳鋼管,管內流速取 ui=。 基礎物性數據 定性溫度:可取流體進口溫度的平均值。 殼程苯的定性溫度為 550C 管程循環(huán)水的定性溫度為 (35 + 25)/2= 300C 苯物性數據 由手冊查得苯在定性溫度下物性數據: 密度: ( kg/ m3) 粘度: 0. 212 10 3(Pa. s) 定壓比熱容: 1. 764 kJ/( kg. oC) 導熱系數: 0. 158 處理量: 10 4kg/ h 循環(huán)水物性數據 循環(huán)冷卻水在 30 0C下的物性數據 密度: 995 .7kg/ m3 粘度 :0. 000800 定壓比熱容 0: 4. 174 0 導熱系數五: 0. 61760 計算總傳熱系數 熱流量 QO = m c△ T = x 10 4 x x (80 30) = 3. 92 x 10 6KJ/h = 392 kW 平均傳熱溫差:經計算 =21 冷卻水用量:經計算 = x 10 4 總傳熱系數 K 管程傳熱系數 = 4118 假設殼程的傳熱系數 污垢熱阻 管壁的導熱系數 = 606 . 5 計算傳熱面積 考慮 150h 的面積裕度, S39。= *S=1. 15 x 36 = 41 . 4S2 工藝結構尺寸的計算 管內和管外流速的計算 為減少熱損失和充分利用苯的熱量,采用苯走殼程,水走管程。選用 25 的碳鋼管,根據表三一管內流速取 u i=lm/s。 管程數和傳熱管數 依據傳熱管內徑和流速確定單程傳熱管數為 94 根。 按單程管計算,所需的傳熱管長度為 5. 611s 平均傳熱溫差校正及殼程數的確定 R = P = 傳熱管排列和分程的選擇 采用組合排列法,即每程內均按正三角排列,隔板兩惻采用正方形排列.取管心距 f: dz,則 t = x 25 = 31 .25 ~ 32 mm 橫過管束中心線的管 ,n=12(根) 殼程內經的計算 采用多管程結構,取管板利用率, 7 2 ,則殼體內徑 421mm。 .折流板的選擇 采用弓形折流板,取弓形折流板圓缺高度為殼體內徑的 25%,則切去的圓缺高度為 0. 25 421: 106 刪,故取 h=106mm。 其他附件的選擇 殼程流體進出口接管:取接管內流速為 u=,則接管內徑為 0. 082(m)。取標準管徑為 100mm。 參考文獻 [1].王國勝.《化工原理課程設計第二版》,大連:大連理工大學出版. [2].任曉光,宋永吉,李翠清.《化工原理課程設計指導》,北京:化學工業(yè)出版社. [3].匡國柱,史啟才.《化工單元過程及設備課程設計》,北京:化學工業(yè)出版社. 2020. 10 [4].化學工程手冊編委會.化學工程手冊.北京:化學業(yè)出版社, 1991 結束語 經過了近一個月的學習,通過查閱大量文獻及數據處理,化工原理課程設計已基本完成。 在課程設計這段時間內,我學到了很多,也收獲了很多。 首先,課程設計鍛煉了我的信息搜集能力和信息處理能力。在此次課程設計期間,我開始學著通過各種途徑查閱相關資料,并對大量資料進行整合和篩選分,分離出我所需要的,這對于我今后的研究和學習有 很大的幫助。其次,課程設計檢驗了我們對學過知識的運用情況,讓我們能對書本上的知識加以利用。但是,在此期間,我也發(fā)現書本上的理論知識并不適合實際生產生活,這讓我更加重視實踐,重視對實際工作的關注,有利于提高我理論聯系實際的能力。 同時,在這次課程設計中我還發(fā)現了我的很多缺點和不足。首先是在畫圖方面,這部分對我來說有些困難;再者,在信息篩選上,經常不知道取舍。另外,大量的內容也暴露出自己知識面窄,對實踐活動的能力不強等諸多問題。 所以,十分感謝在此次課程設計中幫助過我的丁老師和同學們,是你們的幫助才使我的課程設計圓滿結束。我想我們每個人都會為我們共同努力的汗水所驕傲和自豪。 努力才有收獲,荊棘叢后,是成功的鮮花和掌聲,我想困難和桃戰(zhàn)將是我成功的最大動力。 最后,再次衷心的感謝丁老師的指導和幫助,您認真負責的態(tài)度無時無刻不在激勵著我,不光在課程設計過程中,也包括生活中,謝謝!
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