化工原理课程设计任务书 -年产2.5 万吨苯冷却器的工艺设计
一、设计题目：年产2.5 万吨苯冷却器的工艺设计
二、设计条件
1. 生产能力2.5吨每年粗苯
2. 设备型式：列管换热器
3. 操作压力：常压
4. 苯的进出口温度：进口 80℃,出口35℃
5. 换热器热损失为热流体热负荷的3.5%
6. 每年按330天计，每天24小时连续生产
7. 建厂地址：兰州地区
8. 要求管程和壳程的阻力都不大于104Pa,
9. 非标准系列列管式换热器的设计
三、设计步骤及要求
1. 确定设计方案
（1）选择列管换热器的类型
（2）选择冷却剂的类型和进出口温度
（3）查阅介质的物性数据
（4）选择冷热流体流动的空间及流速
（5）选择列管换热器换热管的规格
（6）换热管排列方式
（7）换热管和管板的连接方式
（8）选择列管换热器折流挡板的形式
（9）材质的选择
2. 初步估算换热器的传热面积A
3. 结构尺寸的计算
（1）确定管程数和换热管根数及管长
（2）平均温差的校核
（3）确定壳程数
（4）确定折流挡板，隔板规格和数量
（5）确定壳体和各管口的内径并圆整
5. 校核
（1）核算换热器的传热面积，要求设计裕度不小于10%,不大于20%.
（2）核算管程和壳程的流体阻力损失
（3）管长和管径之比为6～10
如果不符合上述要求重新进行以上计算.
6. 附属结构如封头、管箱、分程隔板、缓冲板、拉杆和定距管、人孔或手孔、法兰、
补强圈等的选型
7. 将计算结果列表（见表1）
四、 设计成果
1. 设计说明书（A4纸）
（1）内容包括封面、任务书、目录、正文、参考文献、附录
（2）格式必须严格按照兰州交通大学毕业设计的格式打印。
2. 换热器工艺条件图（2号图纸）（手绘）
摘 要
在石油、化工、食品加工、轻工、制药等行业的生产过程中，换热器是通用工艺设备，可用作加热器、冷却器、冷凝器、蒸发器和再沸器等，换热器的类型、性能各异，但设计所依据的传热基本原理相同，不同之处是在结构设计上需要根据各自设备的特点采用不同的方法。本次我的设计题目是年产 2.5 万吨苯冷却器的工艺设计，要求自行设计非系列标准的换热器管壳式换热器。
首先是根据给定的工艺参数进行前期的工艺计算。工艺计算的大体内容为确定设计方案、确定物性、计算传热系数、初估传热面积、工艺结构尺寸的计算和换热器校核。其中对初选的传热系数进行校核，计算传热面积裕量，流动阻力，如果不能满足设计要求，需调整设计，直至满足设计要求为止。
其次是附属结构计算。这部分是对管板、接管、法兰等具体零件的设计和选用。材料选用方面：对于主要承压元件选用Q345R为材料。由于介质腐蚀性不高，所以选用20钢为换热管的材料。材料的选用与制造成本紧密相连，所以应该在保证设计要求的前提下尽量降低成本。
关键词： 苯冷却器 非标准 工艺计算
目录
1.文件综述 - 6 -
1.1换热器简介 - 6 -
1.2换热器的种类 - 6 -
1.3列管式换热器 - 7 -
1.3.1固定管板式换热器 - 7 -
1.3.2浮头式换热器 - 8 -
1.3.3 U型管式换热器 - 8 -
1.3.4 填料函式换热器 - 9 -
1.4管壳式换热器设计时应考虑的问题 - 9 -
1.4.2 流体两端温度的选择 - 9 -
1.4.3 管子的规格和排列方法 - 10 -
1.5主要附件 - 10 -
2.确定设计方案 - 11 -
2.1 选择换热器的类型 - 11 -
2.2 流动空间及流速的选择 - 11 -
3 工艺计算及主体设备设计 - 12 -
3.1确定物性数据 - 12 -
3.2估算传热面积 - 12 -
3.2.1计算热负荷 - 12 -
3.2.2计算两流体的平均温度差 - 13 -
3.2.3传热面积 - 13 -
3.3苯的冷却量 - 13 -
3.4工艺结构尺寸 - 14 -
3.4.1 管径和管内流速 - 14 -
3.4.2 管程数和传热管数 - 14 -
3.4.3传热管排列和分程方法 - 14 -
3.4.4壳体内径 - 14 -
3.4.5折流板 - 14 -
3.4.6其他附件 - 15 -
4 换热器核算 - 15 -
4.1热流量核算 - 15 -
4.1.1壳程表面传热系数 - 15 -
4.1.2管程对流传热系数： - 16 -
4.1.3污垢热阻和管壁热阻 - 16 -
4.1.4计算传热系数 - 16 -
4.1.5平均传热温差校正 - 17 -
4.1.6计算传热面积 - 17 -
4.1.7该换热器的实际传热面积 - 17 -
4.1.8该换热器的面积裕度为 - 18 -
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