化工原理课程设计前言换热器是将热量从一种载热介质传递给另一种载热介质的装置。换热器可以在确定的流体之间，在一定时间内交换一定数量的热量;也可以是以回收热量为目的，用于余热利用;也可以是以保证安全为目的，即防止温度升高而引起压力升高造成某些设备被破坏。换热器的作用不同，其设计、选型、运行工况也各不相同。它是化工、石油、食品、动力及其它许多工业部门的通用设备，因而在生产中占有极为重要的地位。换热器种类很多，根据冷、热流体热量交换的原理和方式基本上可分三大类：间壁式、混合式和蓄热式。在三类换热器中，间壁式换热器应用最多。它对提高学生综合运用专业知识分析和解决实际问题的能力以及培养学生的工作作风、态度和处理问题等方面具有很重要的意义。这次设计中的主要内容为换热器的工艺计算、换热器的结构与强度设计。其中，工艺计算主要确定换热器的换热面积、压降计算、壁温计算等。而结构与强度设计则主要包括：管板厚度计算、换热管的分布、以及各种零部件的材料选择等。设计的前半部分是工艺计算，主要是根据给定的设计条件估算换热面积，从而进行换热器的选型，校核传热系数，计算传热系数，计算出实际的换热面积，最后进行压力降和壁温的计算。设计的后半部分则是关于结构和强度的设计，主要是根据已经选定的换热器型进行设备内各个零部件（如接管、折流板、定距管等）的设计，包括：材料的选择、具体尺寸确定、确定具体位置、管板厚度的核算等。1化工原理课程设计化工原理课程设计任务书一、设计题目：1，3-丁二烯液体换热器设计二、设计任务及操作条件生产能力（进料量）：219000㎏/h；操作条件：丁二烯液体的压力：6.9MPa，进口110℃，出口60℃；循环冷却水压力：0.4MPa，进口29℃，出口39℃。三、设计计算（1）确定设计方案1．选择换热器的类型两流体温度的变化情况：热流体进口温度110℃，出口温度60℃；冷流体进口温度29℃，出口温度39℃，该换热器用循环水冷却，冬季操作时，其进口温度会降低，考虑到这一因素，估计该换热器的管壁和壳体温度之差较大（85-34=51℃），因此初步选用浮头式换热器。2.管程安排由于循环冷却水较易结垢，若其流速太低，将会加快污垢增长速度，使换热器的热流量下降，所以使循环水走管程，丁二烯液体走壳程。（2）确定物性数据定性温度：对于一般气体和水等低粘度流体，其定性温度可以取流体进出口温度的平均值。故壳程内丁二烯液体的定性温度为：11060T==85℃2管程循环冷却水的定性温度为：3929t==34℃2根据定性温度，分别查取壳程和管程流体的有关物性数据。1，3-丁二烯液体在85℃下的有关物性数据如下（来自生产中的实测值）：密度=527㎏/ｍ31定压比热容C=2.756kJ/（kg•℃）p,1热导率=0.09986W/（m·℃）1粘度=9.525×10-5Pa·s1循环冷却水在34℃下的物性数据如下：2化工原理课程设计密度=994.3㎏/ｍ32定压比热容C=4.174KJ/（㎏·℃）p,2热导率=0.624W/（m·℃）2粘度=0.742×10-3Pa·s2（3）估算传热面积1.热流量==219000×=Qmct2.756110608382.8kW11p112.冷却水用量Q8382800m=1==722880kg/h2ct4.1741033929p,223.平均传热温差先以纯逆流计算，得：(11039)(6029)t=48.269℃m11039ln60294.初算传热面积由于壳程丁二烯液体的操作压力较高，故可选取较大的K值。假设K=600W/(㎡·℃)，则估算的传热面积为：Q8382800A=1259.04m2pKt67048.3m（4）工艺结构尺寸设计1.管径和管内流速选用Φ25×2.5较高级（Ⅱ）冷拔传热管（碳钢），取管内流速u1.3m/s。1见《化工原理课程设计》194页表3-12[1]表1列管式换热器内常用的流速范围[3]液体种类管内/(m/s)管外/(m/s)低粘度液体0.5～30.2～1.5易结垢液体＞1＞0.52.管程数和传热管数的计算可依据传热管内径和流速确定单程传热管数：V200.8/994.3N=495s0.7850.0221.3d2u4i按单程管计算，所需的传热管长度为：3化工原理课程设计Ap297.90L=8.4m8mdN3.140.02549