间甲苯二胺加热器设计.doc

化工原理课程设计

间甲苯二胺加热器的设计


目录
(题目) 间甲苯二胺加热器的设计 1
1 设计内容及任务 1
设计条件 1
设计任务 1
设计说明书的内容 1
2 前言 2
换热器的种类 2
换热器的特点 2
换热器的选择 3
3 换热器工艺设计 6
确定设计方案 6
设计依据 6
引用的标准 6
选定换热器类型 6
选定流体流动空间及流速 6
确定物性数据 7
估算传热面积 7
计算热负荷 7
8
8
8
工艺结构尺寸 8
管径和管内流速 8
管程数和传热管数 9
平均传热温差校正及壳程数 9
传热管排列和分程方法 10
壳体内径 10
折流板 11
其他附件 11
接管 11
换热器核算 12
热流量核算 12
壁温核算 14
换热器内流体的流动阻力 15
换热器主要工艺结构参数和计算结果一览表 17
换热器工艺流程图 18
4 换热器机械设计 19
19
强度设计 19
筒体内径确定 19
壳体壁厚计算 19
管箱壁厚计算 20
封头计算 20
换热器水压试验及其壳体强度校核 20
容器法兰选用 21
浮头垫片确定 21
折流板设计 21
拉杆设计 21
5 设计结果评价 22
6 参考文献 22
1 设计内容及任务
设计条件
1. 操作条件
(1) 间甲苯二胺、入口温度105℃,出口温度150℃
(2)加热介质,饱和蒸汽,入口温度:180℃;
(3) 允许压强降,不大于105Pa;
(4) 每年按300天计;每天24 h连续运转。
2. 处理能力 20 000t/Y间甲苯二胺;
设计任务
1. 选择合适的换热器并进行较核计算
2. 对换热器的附件进行设计,包括结构设计。
设计说明书的内容
1. 课程名称、首页、目录及页码
2. 前言
3. 简述设计内容,自己设计的特点,引用的标准等
4. 热量衡算及初步估算换热面积;
5. 换热器的选型及流动空间的选择
6. 工艺流程图;
7. 换热器的较核计算;
8. 结构及附件设计计算
9. 换热器的主要数据一览表;
10. 设计结果评价;
11. 附换热器总装图
2 前言
换热器的种类
列管式换热器又称为管壳式换热器,是最典型的间壁式换热器,历史悠久,占据主导作用,主要有壳体、管束、管板、折流挡板和封头等组成。一种流体在关内流动,其行程称为管程;另一种流体在管外流动,其行程称为壳程。管束的壁面即为传热面。
其主要优点是单位体积所具有的传热面积大,传热效果好,结构坚固,可选用的结构材料范围宽广,操作弹性大,因此在高温、高压和大型装置上多采用列管式换热器。为提高壳程流体流速,往往在壳体内安装一定数目与管束相互垂直的折流挡板。折流挡板不仅可防止流体短路、增加流体流速,还迫使流体按规定路径多次错流通过管束,使湍流程度大为增加。
列管式换热器中,由于两流体的温度不同,使管束和壳体的温度也不相同,因此它们的热膨胀程度也有差别。若两流体温差较大(50℃以上)时,就可能由于热应力而引起设备的变形,甚至弯曲或破裂,因此必须考虑这种热膨胀的影响。

换热器的特点
换热器是化工、石油、食品及其他许多工业部门的通用设备,在生产中占有重要地位。由于生产规模、物料的性质、传热的要求等各不相同,故换热器的类型也是多种多样。
按用途它可分为加热器、冷却器、冷凝器、蒸发器和再沸器等。根据冷、热流体热量交换的原理和方式可分为三大类:混合式、蓄热式、间壁式。
间壁式换热器又称表面式换热器或间接式换热器。在这类换热器中,冷、热流体被固体壁面隔开,互不接触,热量从热流体穿过壁面传给冷流体。该类换热器适用于冷、热流体不允许直接接触的场合。间壁式换热器的应用广泛,形式繁多。
直接接触式换热器又称混合式换热器。在此类换热器中,冷、热流体相互接触,相互混合传递热量。该类换热器结构简单,传热效率高,适用于冷、热流体允许直接接触和混合的场合。常见的设备有凉水塔、洗涤塔、文氏管及喷射冷凝器等。
蓄热式换热器又称回流式换