碳八分离工段乙苯冷凝器设计

..化工原理课程设计（一）碳八分离工段乙苯冷凝器设计姓名：喻俊瑞学号：13416010专业：高分子材料与工程班级：131班指导教师：李秀平..一、概述及设计方案简介.......................................................11.1化工原理课程设计的主要目的和基本要求.................................11.2冷凝器的简介.........................................................11.2.1卧式壳程冷凝器.................................................21.2.2卧式管程冷凝器.................................................21.2.3立式壳程冷凝器.................................................21.2.4管内向下流动的立式管程冷凝器...................................21.2.5向上流动的立式管程冷凝器.......................................31.3设计方案简介.........................................................31.3.1冷凝器类型的选择...............................................31.3.2列管式冷凝器的设计安排.........................................3二:：设计条件和主要物性参数..................................................32.1设计条件.............................................................32.2主要物性参数.........................................................42.3混合物的物性计算公式.................................................4三：工艺设计计算.............................................................53.1估算传热面积.........................................................53.1.1热流量.........................................................53.1.2平均传热温差...................................................63.1.3估算传热面积...................................................63.1.4冷却水用量.....................................................63.2工艺结构尺寸.........................................................63.2.1管径和管内流速的选择...........................................63.2.2管程数和传热管数...............................................63.2.3平均传热温差校正及壳程数.......................................73.2.4传热排列和分程方法.............................................73.2.5壳体内径.......................................................73.2.6管束的分程方法.................................................73.2.7折流板和只承板.................................................73.2.8其他主要附件...................................................83.2.9接管...........................................................83.3冷凝器的核算.........................................................83.3.1热流量核算.....................................................83.3.2壁温的计算.....................................................9..3.3.3冷凝器内流体的流动阻力........................................103.3.4冷凝器主要结构尺寸和计算结构..................................10四：设计自我评述............................................................11五：参考资料................................................................12六：工艺流程图...............................................................13七：设备装置图...............................................................14..一、概述及设计方案简介1.1化工原理课程设计的主要目的和基本要求化工原理课程设计的主要目的是加强化工类及其相关专业学生的实践能力的培养，注重提高学生的工程实践能力、分析与解决工程实际问题的能力。力求通过这个基本环节的训练，使学生能够初步掌握化工单元过程与设备设计的基本程序和方法，具备查找基本资料的能力和检索的方法，并且能够运用简洁有效的文字和基本的工程语言来表述设计的思想和结果，运用在课堂上所学的化工原理的基础知识进行化工单元课程和设备设计。为此要求学生完成以下的基本内容：（1）设计方案简介根据任务书提供的要求，进行生产实际调研或查阅相关技术资料，在此基础上，选定合适的方案。（2）主要设备的工艺设计计算依据有关资料进行工艺设计计算，即进行物料衡算、工艺参数的优化及其选择、热量的计算、设备的结构尺寸设计和工艺尺寸的计算。（3）主要设备的结构设计和机械设计按照设计的要求，进行主要的设备结构设计和强度计算。（4）典型辅助设备的选型对典型辅助设备的主要工艺尺寸进行计算，并且选定设备的规格型号。（5）带控制点的工艺流程图将设计的工艺流程方案用带控制点的工艺流程图表示出来，会出流程设备，标明物流方向和主要的控制点。（6）主要设备的工艺条件图绘制主要的工艺条件图，图面包括设备的主要工艺尺寸、技术特性表和接管表。（7）主要设备的总装配图按照国标或行业标准，绘制主要设备的总装配图。（8）编写设计说明书作为工作的书面总结，在以上的设计完成后，应以简练、准确的文字，整洁、清晰的图纸及表格编写设计说明书。说明书应该包括：封面、目录、设计任务书、概述及设计方案简介、设计条件及主要物性参数表、工艺设计计算、设备结果一览表、设计自我评述、参考资料以及主要符号说明。1.2冷凝器的简介列管式冷凝器有卧式和立式两种类型，被冷凝的工艺气体可以走壳程，也可以..走管程。其中卧式壳程冷凝和立式管程冷凝是最常用的形式。1.2.1卧式壳程冷凝器壳程上除了设有物流进出口接口外，还有冷凝液排出口和不凝气排出口。壳程蒸气入口处装有防冲板，以为了减少蒸气对管束的直接冲击。壳程中的横向弓形折流板或者支承板圆缺面可以水平或者垂直安装。对于垂直安装的折流板，为了便于排出冷凝液体，应该切去圆缺高度为壳体内径的50%。然而对于水平安装的折流挡板，应该切去圆缺高度亦应该不大于壳体内径的35%，折流板间的最小间距为壳体内径的35%。无论是水平安装或者是垂直安装，当被冷凝工艺蒸气中含有不凝气时，折流板间距应随蒸气冷凝而减小，为了增强传热的效果。1.2.2卧式管程冷凝器这种冷凝器的管程多是单程或者双程。其中传热管长度和直径的大小，以及传热管的排列方式取决于管程和壳程的传热需要。管程采用双程的时候，冷凝液可以在管程间引出，这样可以减少液相的覆盖面积和压降。同时，用减少第二管数的方法使其保持质量流速不变。这种冷凝器的缺点是蒸气与冷凝液的接触不好。1.2.3立式壳程冷凝器壳程设置有折流板或者支承板，蒸气流过防冲板后自上而下流动，冷凝液体从下端排出。冷却水以降膜的形式在管内向下流动，因而冷却水侧要求压力低；由于水的传热系数大，因此消耗水的量较少，但是水的分配是不均匀的，所以可以在进水口安装一个水分配器。1.2.4管内向下流动的立式管程冷凝器管内的蒸气及其冷凝液均向下的冷凝器即为这种冷凝器，带有外部封头和分离端盖。蒸气是通过径向接管注入顶部，在管内向下流动，在管壁上以环状薄膜的形式冷凝，冷凝液在其底部排出，为了使出口排气中携带的冷凝液体量最少，下面的分离端盖可以设计成挡板式或者漏斗式。传热的管径多在19mm—20mm，在低压的时候可以用50mm直径的传热管。..1.2.5向上流动的立式管程冷凝器它是管程蒸气和壳程冷却剂均向上流动的立式管程冷凝器。这种冷凝器通常直接安装在蒸馏塔的顶部，以利用冷凝液回流来汽提少量低沸点的组分。蒸气经由径向接管注入其底部。冷凝器的传热管长度为2—3m，其直径多大于25mm。1.3设计方案简介1.3.1冷凝器类型的选择要求管程和壳程的压差均小于50kPa，所以选择壳程冷凝器，在根据任务书的要求采用卧式冷凝器。通过以上的分析，最终选择立式壳程冷凝器。1.3.2列管式冷凝器的设计安排（1）弄清楚冷凝的基本要求、冷凝负荷、操作温度和压力情况；（2）查找流体的物性参数；（3）初选总传热系数K0；（4）设计平均温度差和根据传热的基本公式计算传热面积；（5）确定换热气结构；（6）计算逆流传热参数和总的传热系数与传热面积；二:：设计条件和主要物性参数2.1设计条件热流体：气体组成摩尔分率乙苯对二甲苯间二甲苯98.3%0.57%1.13%操作温度为131℃冷却水循环温度30℃，温升10℃冷凝负荷为1884000kJ/h要求管程和壳程压差均小于50kPa,设计标准卧式冷凝器..2.2主要物性参数（1）壳程的混合气体温度为131℃（2）混合物纯组分物性参数（在131℃的温度下）（3）管程流体的定性温度t=[30+(30+10)]/2=35℃（4）水在35℃的物性参数：密度Kg/m3汽化焓J/mol热导率W/m.K黏度Pa.s比定压热容kJ/kg.K993.954.350×1040.6260.00072254.1742.3混合物的物性计算公式(1)液体混合物的密度的计算公式：1/ρm=w1/ρ1+w2/ρ2+w3/ρ3+……+wn/ρn；ρ1，ρ2，ρ3……，ρn是液体混合物中各纯组分的液体密度；w1，w2，w3……,wn物性组分密度Kg/m3黏度（g)Pa.s黏度（l)Pa.s汽化焓J/mol热容（g)J/mol.k热容(l)J/mol.k乙苯765.4348.700×10-60.00024613.599×104172.844228.084对