【正文】 摘要 摘要：任務(wù)要求設(shè)計(jì)年處理量為噸正戊烷的正戊烷冷凝器。 小組成員 178。178。 專業(yè)班級(jí) 178。 指導(dǎo)老師 178。首先要通過(guò)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)和經(jīng)濟(jì)衡算確定冷熱流體的流型、流速和進(jìn)出口溫度。經(jīng)過(guò)進(jìn)一步核算，換熱器壓降，面積裕度，管壁溫度均符合設(shè)計(jì)要求。最后畫(huà)出符合工程語(yǔ)言的設(shè)備總裝圖和帶控制點(diǎn)的工藝流程圖。設(shè)計(jì)報(bào)告：1. 設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)一份2. 主體設(shè)備總裝圖（1圖紙）一張，帶控制點(diǎn)工藝流程圖（3圖紙）一張第一章 前言化工原理課程設(shè)計(jì)屬于化工設(shè)計(jì)的范疇?；ぴO(shè)計(jì)過(guò)程具有政策性強(qiáng)、技術(shù)性強(qiáng)、經(jīng)濟(jì)性強(qiáng)、綜合性強(qiáng)的特點(diǎn)。在這種設(shè)備內(nèi)，至少有兩種溫度不同的流體參與傳熱。這里所講的熱換熱器是以傳熱為其主要過(guò)程（或目的）的設(shè)備。在一般化工廠的建設(shè)中，換熱器約占總投資的11％。隨著化工、石化、煉油工業(yè)的迅速發(fā)展，各種新型換熱器不斷出現(xiàn)，一些傳統(tǒng)的換熱器的結(jié)構(gòu)也在不斷改進(jìn)、更新。根據(jù)熱換熱器在生產(chǎn)中的地位和作用，它應(yīng)滿足多種多樣的要求。(2) 要有與溫度和壓力條件相適應(yīng)的不易遭到破壞的工藝結(jié)構(gòu)，制造簡(jiǎn)單，裝修方便，經(jīng)濟(jì)合理，運(yùn)行可靠。(4) 保證較低的流動(dòng)阻力，以減小熱換熱器的動(dòng)力損失。若按其用途分，有加熱器、冷卻器、冷凝器、蒸發(fā)器和再沸器等。若按傳熱原理和熱交換方式分，有直接混合式、蓄熱式和間壁式三類(lèi)，列管式換熱器是間壁式換熱器的主要類(lèi)型，也是應(yīng)用最普遍的一種換熱設(shè)備。因此列管式換熱器的標(biāo)準(zhǔn)化工作為世界各工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家所重視，也為ISO國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織的所重視。換熱器在圓筒形的筒體內(nèi)裝有換熱管束，管束安裝固定在殼體內(nèi)兩端的管板上。冷、熱流體在列管式換熱器內(nèi)進(jìn)行換熱時(shí)，一種流體在管束與殼體的環(huán)隙內(nèi)流動(dòng)，其行程稱為殼程；另一種流體在換熱管內(nèi)流動(dòng)，其行程稱為管程。因?yàn)榱泄苁綋Q熱器在使用時(shí)，由于冷、熱流體溫度不同，使大體和管束受熱不均，其熱膨脹程度不同。所以要從結(jié)構(gòu)上加以改進(jìn)，以消除或減輕熱膨脹的不利影響。按有無(wú)這種補(bǔ)償和不同補(bǔ)償辦法，列管式換熱器主要分為以下三類(lèi)：1. 固定管板式換熱器固定管板式換熱器的兩端和殼體連為一體，管子則固定于管板上，它的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；在相同的殼體直徑內(nèi)，排管最多，比較緊湊；由于這種結(jié)構(gòu)使殼側(cè)清洗困難，所以殼程易走不易結(jié)垢和清潔的流體。2．浮頭式換熱器在這種換熱器中，一端的管板用法蘭與外殼連接，另一端的管板不與殼體連接，可相對(duì)于殼體作某些移動(dòng)，并在這塊管板上連接一個(gè)端蓋，稱之為浮頭。這種結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，造價(jià)也較高，但由于管束可整體從殼體中拉出，清洗和檢修方便，能適應(yīng)管殼壁間溫差較大，或易于腐蝕和易于結(jié)垢的場(chǎng)合。這樣，每根管于均可以按管長(zhǎng)方向自由伸縮，以解決熱補(bǔ)償問(wèn)題。但管內(nèi)不易清洗，所以要求管程流體應(yīng)清潔。這種換熱器適用于高溫和高壓場(chǎng)合。它的管束可自由膨脹，所以管殼之間不會(huì)產(chǎn)生熱應(yīng)力，且管程和殼程都能清洗，結(jié)構(gòu)較浮頭式簡(jiǎn)單，造價(jià)較低，加工制造方便，材料消耗較少。其中以熱力設(shè)計(jì)最為重要。熱力設(shè)計(jì)指根據(jù)使用單位提出的基本要求，合理地選擇運(yùn)行參數(shù)，并根據(jù)傳熱學(xué)的知識(shí)進(jìn)行傳熱計(jì)算。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)指的是根據(jù)傳熱面積的大小計(jì)算其主要零部件的尺寸，例如管子的長(zhǎng)度、直徑、根數(shù)、殼體的直徑、折流板的長(zhǎng)度和數(shù)目，等等。這是保證安全生產(chǎn)的前提。②初步確定換熱器的結(jié)構(gòu)和尺寸。④經(jīng)濟(jì)衡算確定所選換熱器的冷流體最優(yōu)出口溫度。 計(jì)算流體流動(dòng)阻力。（四） 經(jīng)濟(jì)衡算 設(shè)計(jì)列管式換熱器時(shí)，為使設(shè)計(jì)換熱器在經(jīng)濟(jì)上是最優(yōu)的，應(yīng)使由設(shè)計(jì)所引起的換熱器的年總費(fèi)用，即年設(shè)備投資折舊費(fèi)用（包括維修費(fèi)用）和年操作費(fèi)用之和最小，總費(fèi)用可簡(jiǎn)化為冷流體出口溫度t2的一元函數(shù)，通過(guò)程序設(shè)計(jì)編輯可求出最低費(fèi)用對(duì)應(yīng)的最佳出口溫度。確定型式，管程、殼程流體過(guò)程流程圖如下： 假定冷流體出口溫度t2，計(jì)算定性溫度由初估傳熱面積確定傳熱管數(shù)和管程數(shù)，確定殼徑D和擋板形式和數(shù)量由經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)確定K估，并計(jì)算初估傳熱面積A估初算有效平均溫差計(jì)算熱負(fù)荷Q，第二種換熱流體用量校核：確定αi,αo,Ri,Ro,計(jì)算得到K計(jì)，求出實(shí)際面積A需，和面積裕量H，并計(jì)算流體流動(dòng)阻力10%H25%且流動(dòng)阻力滿足要求 N Yt2 = t2,opt經(jīng)濟(jì)衡算得出冷流體最佳出口溫度t2,opt Y N 設(shè)計(jì)換熱器符合要求，輸出 Y第三章 正文一、初選換熱器規(guī)格（1）確定流體流動(dòng)空間 冷卻水走管程，正戊烷走殼程，有利于正戊烷的散熱和冷凝，而且壓降也少，使易結(jié)垢的井水在管內(nèi)流動(dòng)，可以保持較高流速，對(duì)傳熱和防止結(jié)垢也都很有利。冷卻介質(zhì)為井水，入口溫度為32℃，假設(shè)出口溫度為40℃。=℃，由于兩流體的溫差小于50℃，故選用固定管板式換熱器。估算時(shí)取K估為500。依據(jù)傳熱管內(nèi)徑和流速確定單管程傳熱管數(shù)由得=≈14根即單管程時(shí)需要14根傳熱管。傳熱管總根數(shù)N=148=112（根）傳熱管排列和分程方法采用組合排列法，即每程內(nèi)均按正三角形排列，隔板兩側(cè)采用正方形排列。②殼程傳熱系數(shù)校核1）殼程特性溫度的確定：設(shè)管壁溫度為℃ ℃ ℃這與其飽