丙烯腈工艺车间设计（课程设计）(7)

燕山大学里仁学院化工专业课程设计

6?105] ? ?1?0.023RePr[1?1.8dRe?0.80.4?1?682.4W/(m2?K)

(b) 壳程(循环水侧)的给热系数?2

循环水平均温度(32+36)/2=34℃，34℃水的物性数据为

W1??0.7371?10?3kg/(m?s) ??0.62m/?(K

??994kg/m3 Pr?5.18

?32?2?4?t?d0?24??d?正三角形排列时，当量直径de的计算公式为e ?d0管外流体的流速根据流体流过的最大截面积S来计算，S的计算公式为S?hD(1?d0/t) 已知t=40mm，d0=32mm，h=374mm, D=888mm． 代人数据得

?32?2?4?t?d0?4??2?0.02316m de??d0S?hD(1?d0/t)0.347?0.888(1?0.032/0.04)?0.0664m2

管外流体的流速为

u?186400?0.784m/s

994?3600?0.0664? Re?deu???0.02316?0.784?994?24111

0.7371?10?30.14Re值在2000～1000000范围内可用下式计算给热系数

0.550.33??? ?2?0.36RePr??de?w???

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0.550.33???代入数据得 ?2?0.36RePr??de??w??0.14?4297W/(m2?K)

(c)总传热系数 石墨的导热系数??38.4W/(m?K)，石墨管壁厚5mm，循环冷却水侧污垢热阻0.6?10?3m2?K/W，循环液侧污垢热阻0.2?10?3m2?K/W。代人数据求K：

111220.00522?????0.6?10?3?0.2?10?4 ?K690.442973238.427 ? K?417W/(m2?K) B．对数平均温差 ?tm?C. 换热面积

热负荷 Q?3.07?105kJ/h?852777J/s 换热面积为

A?(81?36)?(70.1?32)?41.45?C

81?36ln70?32852777?49.5m2

416?41.42取安全系数l.2则换热面积为60m。因此，选GH90—105-1型石墨换热器，其换热面积已足够。

3.5 氨蒸发器 (1)计算依据

A. 氨蒸发压力0.405MPa，蒸发温度-7℃。 B．加热剂为0.405MPa蒸汽，温度143℃。 C．热负荷5.14?105kJ/h?1.428?105J/s

(2)计算换热面积

A．总传热系数 蒸汽冷凝时的给热系数取8000W/(m2?K)，液氨沸腾的给热系数取2000W/(m2?K)，不锈钢导热系数45W/(m?K)，管壁厚4mm，两侧污垢热阻取0.2?10?3m2?K/W

代人数据求K：

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1110.004????0.2?10?3?0.2?10?3 K8000200045 ? K?898W/(m2?K)

B．平均温度差

?tm?143?(?7)?150?C

C.换热面积氨蒸发器热负荷为1.428?105J/s 换热面积为

1.428?105?1.06m2 A=898?150

取换热面积为：2.0m2

3.6 氨气过热器 (1)计算依据

A. 进口气氯温度-7℃．出口气氨温度65℃。 B．加热剂为0.405MPa蒸汽，温度143℃。

C．热负荷6.44?104kJ/h?17889J/s

(2)计算换热面积

A．总传热系数 管壳式换热器用作加热器时，一方为蒸汽冷凝、一方为气体情况下，K值的推荐范围是28~250W/(m?K))．取35W/(m?K)

B．平均温度差 冷端温差为143-(-7)=150℃，热端温差为l43-65=78℃。

150?78?110?C 150ln78C.换热面积 热负荷为17889J/s

?tm? 换热面积为 A=

取安全系数1.2，则换热面积为5.58m：，选浮头式热交换器

217889?4.65m2

35?110BFT325?4.0?10?

3?2I型，换热面积10.5m2，符合要求。 1933

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3.7 丙烯过热器 (1)计算依据

A. 进口气体温度一l3℃，出口气体温度65℃。 B．加热剂为0.405MPa蒸汽，温度143℃。 C．热负荷1.317?105kJ/h?36583J/s．

(2)计算换热面积

A．总传热系数 管壳式换热器用作加热器时，一方为蒸汽冷凝、一方为气体情况下，K值的推荐范围是28~250W/(m?K))．取35W/(m?K)

B．平均温度差 冷端温差为143-(-7)=150℃，热端温差为l43-65=78℃。

156?78?112.5?C 156ln78C.换热面积 热负荷为36583J/s

?tm? 换热面积为 A=取安全系数

36583?9.29m2

35?112.521.2，则换热面积为12m：，选浮头式热交换器

BFT426?4.0?20?4.5?2I型，换热面积25.6m2，符合要求。 2.53.8 空气加热器 (1)计算依据

A．空气走管内，加热蒸汽走管间。

B．进口气体温度90℃，出口气体温度l36℃，气体进口压力0．243MPa，气体的流量和组成如下： 组分 氧 氮 水 合计 Kg/h 1650.85 5434.15 1211.94 8296.94 Kmol/h 51.59 194.08 67.33 313.00 C．加热蒸汽为0.608MPa(对应的饱和温度为l64.2℃)，流量为288kg/h。

D．热负荷为5.119?10kJ/h 即1.422?10J/s

55(2)计算换热面积 初选BFT700?1.6?800?热器有?25?3.5的管子268根。 A. 总传热系数

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3?2Ⅱ浮头式换热器一台，换25燕山大学里仁学院化工专业课程设计

(a)管内(空气一侧)的给热系数?1，管内气体的平均温度为(90+136)/2=113℃， 113℃空气的物性数据为：

, ??3.2?9?2W10m?/K, (Pr?0.693)??2.255?10?5kg/(m?s)

空气的密度

??W7591.35??2.00k7gm/3

273?1130.1013Q286.3?722.?4?2730.243286.37?22.4?273?1130.1013?2730.243?14.52m/s

3600?268?0.785(0.02)2 ?? Re?du???0.02?14.52?2.007?25846?10000 ?52.255?10??1=0.023Re0.8Pr0.4?111W/(m2?K)

d(b)管外蒸汽冷凝侧给热系数?2 取?2?8000W/(m2?K)

(c)总传热系数 钢的导热系数为45W/(m?K)，空气侧污垢热阻

0.4?10?3(m2?K)/W，蒸汽冷凝侧污垢热阻0.2?10?3(m2?K)/W

代入数据求总传热系数：

1110.0025????0.4?10?3?0.2?10?3 K111800045 ? K?102W/(m2?K)

B．对数平均温度差

?tm?(164.2?90)?(164.2?136)?47.55?C

164.2?90ln164.2?136C.换热面积

1.422?105A=?29.32m2 102?47.55安全系数取1.2，则换热面积应为36m，所选换热面积80.4m，符合要求。

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