煤油冷却器的设计完成.doc

宁夏大学机械工程学院2010届毕业设计毕 业 设 计 （ 2010 届）题 目 浮头式煤油冷却 器的设计 学 院 机械工工程学院 专 业 过程装备与控制 年 级 2006级 学生学号 12006240474 学生姓名 赵志涛 指导教师 李宏燕 年 月 日附表一毕业设计任务书设计题目浮头式煤油冷却器的设计选题方向工程设计学生姓名赵志涛所学专业过程装备与控制工程专业班级过控06指导教师姓名李宏燕所学专业过程装备与控制工程专业职称讲师一、毕业设计基本要求（教师填写：主要包括毕业设计相关环节的任务要求、主要技术参数或指标、主要遵循的学术规范、毕业设计所体现的本专业的训练要求等）。1有关本课题的任务要求：某厂生产工艺中某一工段需要用水冷却高温煤油，试根据给定工艺条件设计一合适的换热器。2主要技术参数或指标：（1） 物 系：煤油水 （2） 处 理 量：煤油质量流量=15500 kg/h（3） 进出口温度：热物料进口温度 ：140，出口温度：40冷物料进口温度：30 （4） 操作条件：常压，允许压降小于30KPa 3毕业设计所体现的本专业的训练要求：l 设计内容(1) 根据工艺条件，分析确定设备基本结构；(2) 根据工艺数据，计算所需换热面积，完成换热器的工艺计算； (3) 根据工艺计算结果，完成换热器的设备设计及强度校核；(4) 根据工艺条件分析换热器的自动控制方案，确定出工艺监控指标。l 绘图(1) 换热器装配图(2) 换热器零部件图l 论文编制：按照学校相关文件的要求编写论文。l 英文翻译：要求翻译出汉字约为5000字左右的专业技术文章。4. 主要遵循的学术规范：化工设备设计基础，化工设备机械基础，化工机械手册，GB150-89钢制压力容器， 关于2006级毕业论文（设计）相关问题的通知。 指导教师签名： 年 月 日 二、学生学术诚信承诺书：本人郑重承诺：该毕业设计从选题、设计提纲、初稿、修订稿等环节均为我本人在指导老师指导下独立完成；设计所使用的相关资料、数据、观点等均真实可靠，除设计已注明的引用他人观点、材料外，本设计没有剽窃或不正当引用他人学术成果。如违反上述要求，本人愿承担一切后果。学生签名： 年 月 日三、毕业设计合作者及分工 无四、毕业设计进度安排阶段各阶段名称起止时间指导教师检查签名1教师布置题目；查阅资料 第1周2写参考文献（至少15篇）；外文翻译（教师限制译文内容、方向）；第2周3根据工艺条件，分析确定设备基本结构第3周4根据工艺数据，计算所需换热面积，完成换热器的工艺计算第4周5根据工艺计算结果，完成换热器的设备设计及强度校核；中期检查；第5周6根据工艺条件分析换热器的自动控制方案，确定出工艺监控指标第6、7周7绘制生产工艺流程简图第8周8绘制换热器装配图；换热器零部件图第9周9按规定格式编制论文 第10、11周10预答辩、答辩 第12周11二次答辩第13周附表二毕业设计开题报告设计题目浮头式煤油冷却器的设计选题方向工程设计学生姓名赵志涛专业过程装备与控制年级、班级06过控一、选题的来源、目的、意义和基本内容 1、题目来源 教师自拟课题。2、目的与意义通过本次设计，培养学生多方位、综合的分析考察工程问题并独立解决工程实际问题的能力。主要体现在以下几个方面：(1)培养学生对资料、文献、数据的查阅、收集、整理和分析的能力。(2)培养学生对专业知识的综合掌握能力 通过本课题的设计，可使学生将各专业课程的知识融合贯通，使学生系统掌握化学工程、动力工程及化工设计、过程开发等学科的基本理论、基本知识。 (3)培养学生对专业知识的综合应用能力通过本课题的设计，可锻炼学生对专业理论知识的实践应用能力，理解化工设计的基本方法和思路，掌握过程单元设备和成套装备的设计方法。掌握工程设计计算能力和综合评价的能力。 (4)使学生了解过程装备与控制工程的理论前沿，了解新装置、新技术、新工艺的发展动态；具有一定的科学实验和研究工作能力。 通过本设计不仅可以进一步巩固学生所学的相关知识，提高学生学以致用的综合能力，尤其对传热化学、流体力学等课程更加熟悉，同时还可以培养学生尊重科学、注重实践和学习严禁、作风踏实的品格。 3、基本内容 (1)根据工艺条件，分析确定设备基本结构； (2)根据工艺数据，计算所需换热面积，完成换热器的工艺计算； (3)根据工艺计算结果，完成换热器的设备设计及强度校核； (4)根据工艺条件分析换热器的自动控制方案，确定出工艺监控指标。二、国内外研究综述1、换热器的应用： 换热器是将热流体的部分热量传递给冷流体的设备，又称热交换器。换热器是实现化工生产过程中热量交换和传递不可缺少的设备。在石油、化工、轻工、制药、能源等工业生产中，常常需要把低温流体加热或者把高温流体冷却，把液体汽化成蒸汽或者把蒸汽冷凝成液体。这些过程均和热量传递有着密切联系，因而均可以通过换热器来完成。随着经济的发展，各种不同型式和种类的换热器发展很快，新结构、新材料的换热器不断涌现。为了适应发展的需要，我国对某些种类的换热器已经建立了标准，形成了系列。换热器的应用广泛，日常生活中取暖用的暖气散热片、汽轮机装置中的凝汽器和航天火箭上的油冷却器等，都是换热器。它还广泛应用于化工、石油、动力和原子能等工业部门。它的主要功能是保证工艺过程对介质所要求的特定温度，同时也是提高能源利用率的主要设备之一。换热器既可是一种单元设备，如加热器、冷却器和凝汽器等；也可是某一工艺设备的组成部分，如氨合成塔内的换热器。换热器是化工生产中重要的单元设备，根据统计，热交换器的吨位约占整个工艺设备的20%有的甚至高达30%，其重要性可想而知。 2、换热器的发展前景： 换热器的所有种类中，管壳式换热器是一个量大而品种繁多的产品，由于国防工业技术的不断发展，换热器操作条件日趋苛刻迫切需要新的耐磨损、耐腐蚀、高强度材料。近年来，我国在发展不锈钢铜合金复合材料铝镁合金及碳化硅等非金属材料等方面都有不同程度的进展，其中尤以钛材发展较快。钛对海水氯碱醋酸等有较好的抗腐蚀能力，如再强化传热，效果将更好，目前一些制造单位已较好的掌握了钛材的加工制造技术。对材料的喷涂，我国已从国外引进生产线。铝镁合金具有较高的抗腐蚀性和导热性，价格比钛材便宜，应予注意。近年来国内在节能增效等方面改进换热器性能，提高传热效率，减少传热面积降低压降，提高装置热强度等方面的研究取得了显著成绩。换热器的大量使用有效的提高了能源的利用率，使企业成本降低，效益提高。浮头式换热器以其高度的可靠性和广泛的适应性，在长期使用过程中积累了丰富的经验。尽管近年来受到不断涌现的新型换热器的挑战，但反过来也不断促进了自身的发展。故迄今为止在各种换热器中扔占主导地位。3、 参考文献1 姚玉英等编著，化工原理M天津：天津科学技术出版社，200572 赵惠清，蔡纪宁主编化工制图（第二版）M北京：化学工业出版社， 20083 匡国柱，史启才主编化工单元过程及设备设计M北京：化学工业出版社，20074 金国淼等编，除尘设备M北京：化学工业出版社，200285 张殿印，王纯主编除尘器手册M 北京：化学工业出版社，2004.10 6 大连理工大学工程画教室研室编机械制图M北京：高等教育出版社，2003.87 李云，姜培正主编过程流体机械（第二版）M北京：化学工业出版社，2008四、毕业设计所使用的方法应用计算机CAD、Solidworks等绘图软件绘制主要装配图和零件图，手工绘制部分零件图。五、 指导教师指导意见 指导教师签名： 年 月 日六、学院毕业设计领导小组审核意见领导小组组长签名： 年 月 日附表三毕业设计教师指导情况设计题目浮头式煤油冷却器的设计选题方向工程设计学生姓名赵志涛专业过程装备与控制年级、班级06过控一、对设计选题及设计纲要的指导意见 指导教师签名： 年 月 日二、对设计初稿的指导意见 指导教师签名： 年 月 日三、 对修订稿的指导意见 指导教师签名： 年 月 日四、对学生文献收集、数据采集及其综合能力的评价意见导教师签名： 年 月 日附表四毕业设计(论文)评价表姓名： 学号： 专业： 指导教师评语：成绩： 签名： 年 月 日评阅人评语：成绩： 签名： 年 月 日学科答辩小组评语：成绩： 答辩小组组长签名： 年 月 日 学院答辩领导小组意见 经学院答辩领导小组评议，该同学最终成绩：签名： 年 月 日指导教师（占15%）评阅人（占15%）答辩小组（占70%）合计（前三项的和）加权系数（第 答辩小组）评议（最终）成绩说明：1）指导教师、评阅人和答辩小组按百分制给出相应成绩，并算出所占比例的分值填入相应表中，并进行合计。2）加权系数用于平衡各答辩小组打分的差异，由学院答辩工作领导小组依据小组答辩平均成绩计算填写。3）评议成绩=合计加权系数。宁夏大学机械工程学院届毕业设计（论文）答辩提问记录学生姓名：_专业：_指导教师：_设计（论文）题目：_提问人：_记录人：_答辩日期：_年_月_日_序号提问主要内容对答辩学生回答问题的评语注：1此表由答辩委员在答辩时摘要填写。2交资料室，并按顺序装订毕业设计（论文）中。浮头式煤油冷却器的设计摘 要：换热器是化工、石油、钢铁、汽车、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。本次设计针对煤油冷却的问题，采用浮头式换热器进行煤油的冷却，根据工艺的要求，参考相应的技术要求，进行换热设备尺寸计算和校核，并进行换热设备结构设计，用于煤油冷却的工艺要求。设计中用CAXA绘图软件完成了相关图纸的绘制。关键词：浮头式；换热器；设计The Design of Floating-Type Exchanger Used in Kerosene Cooling Abstract：The heat exchanger is the chemical, petroleum, steel, automotive, food and other common equipment used in industrial sectors,It plays an important role in production. The design of the cooling problem for kerosene, used kerosene floating head heat exchanger for cooling, according to process requirements, refer to the corresponding technical requirements for heat exchanger size calculation and verification, and make the selection and heat transfer equipmentdesign, process cooling requirements for kerosene.CAXA mapping software is used to complete the design of the relevant drawings drawn.Key words: floating head;heat exchanger;design. 目录1、前言62、生产条件的确定73、换热器的工艺设计23.1确定设计方案23.1.1 选择换热器类型23.1.2 流动空间及流速的确定23.2 确定物性数据23.3 热量衡算33.3.1 热流量33.3.2 平均传热温差33.3.3 冷却水用量33.4 计算传热面积33.5 工艺结构尺寸43.5.1 管径和管内流速43.5.2 管程数和传热管数43.5.3平均传热温差校正43.5.4 传热管排列和分程方法53.5.5 壳体内径53.5.6 折流板53.5.7 接管53.6 换热器核算63.6.1 热量核算63.6.2 换热器内流体的流动阻力核算84、换热器的机械设计104.1 结构设计104.2 强度计算125、换热器的控制方案初步分析155.1 主要分析155.2 被控变量 操纵变量155.3 换热器的控制原理图156、设计结果总汇167、设计结果的讨论与说明177.1 设计结果的讨论177.2 设计结果的说明187.2.1 选择设备规格187.2.2 计算管程，壳程和压强降187.2.3 算总传热系数188、设计总结189全文注释20参 考 文 献20谢辞21专业外文翻译30绘制图纸说明33 1、 前言 随着换热器在工业生产中的地位和作用不同，换热器的类型也多种多样，不同类型的换热器各有优缺点，性能各异。在换热器设计中，首先要根据工艺要求选择适用的类型，然后计算换热所需传热面积，并确定换热器的机构尺寸。浮头式换热器是针对固定管板式换热器的缺陷进行了改进。两端管板只有一端与壳体完全固定，另一端可相对与壳体移动。故这种换热器的管束膨胀不受壳体的约束，而且在清洗和检修时，仅需将管束从壳体中抽出即可，所以能适用于管壳壁间温差较大，或易于腐蚀和易于结垢的场合。但其结构复杂、笨重、造价高，且由于浮头的端盖在操作中无法检查，所以在制造和安装时要特别注意其密封，以免发生内漏，管束和壳体的间隙较大，在设计时要避免短路。壳程的压力也受滑动接触面的密封限制。煤油，是石油产品的一类。由天然石油或人造石油经分馏或裂化而得。沸程为180310，为C9C16的多种烃类混合物。平均分子量在200250之间，密度大于0.84g/cm3，闪点40以上，运动黏度40时为1.02.0mm2/s。各种煤油在常温下为液体，无色或淡黄色，略具臭味。不溶于水，易溶于醇和其他有机溶剂，易挥发，易燃。与空气混合形成爆炸性的混合气，爆炸极限为2-3% 。热力设计是根据使用单位提出的基本要求，合理地选择运行参数，并根据传热学的知识进行传热计算。结构计算是根据传热面积的大小计算器主要零部件的尺寸，例如管子的直径、长度、根数、壳体的直径、折流板的长度和数目及布置以及连接管的尺寸，等等。浮头式换热器的工艺设计主要包括以下内容： 1.根据换热任务和有关要求确定设计方案； 2.初步确定换热器的结构和尺寸； 3.核算换热器的传热面积和流体阻力； 4.确定换热器的工艺结构。图1-1工艺流程简图 主要说明：由于循环冷却水较易结垢，为便于水垢清洗，应使循环水走管程，煤油走壳程。如图，煤油经泵抽上来，经加热器加热后，再经管道从接管C进入换热器壳程；冷却水则由泵抽上来经管道从接管A进入换热器管程。两物质在换热器中进行换热，煤油从140被冷却至40之后，由接管D流出；循环冷却水则从30变为45，由接管B流出。 2、生产条件的确定 设计一浮头式煤油冷却器，具体要求如下：煤油进口温度140，出口温度40；冷流体进口温度30，出口温度45。 3、换热器的工艺设计3.1 确定设计方案3.1.1 选择换热器类型两流体温度变化情况：热流体进口温度140，出口温度40；冷流体进口温度30，出口温度45。由于该换热器的管壁温度和壳体温度有较大温差，故选用浮头式换热器。3.1.2 流动空间及流速的确定实际生产中，冷却水一般为循环水，而循环水易结垢，为便于清洗，应采用冷却水走管程，煤油走壳程。选用252.5的碳钢管，管内流速设为ui=0.5m/s。3.2 确定物性数据定性温度：可取流体进口温度的平均值。壳程煤油的定性温度：Tm= =90（） （3.1）管程流体的定性温度：tm=() （3.2）以定性温度为准查询相关资料后整理得下表1-1：煤油在90下的有关物性数据循环冷却水在32.5下的物性数据密度o=825 kg/m3密度i=994.85 kg/m3定压比热容cpo=2.22kJ/(kg0C)定压比热容Cpi=4.174kJ/(kg0C)导热系数0=0.140W/(m0C)导热系数i=0.622 W/(m0C)粘度0=0.000715Pas粘度i=0.000763 Pas3.3 热量衡算3.3.1 热流量Q0=moCpo（T1-T2） （3.3）其中m0=108/(330243600)=3.5073kg/s故 Q0=moCpo（T1-T2） （3.4） =3.50732.22（140-40）=778.62kw3.3.2 平均传热温差 （3.5）3.3.3 冷却水用量kg/s （3.6）3.4 计算传热面积 假设K=300（w/m2OC） =Q0/(Ktm)=778.62103/(30044.8)=57.93m2 （3.7） 考虑20%浴度 S=1.2057.93=69.516m2 3.5 工艺结构尺寸 3.5.1 管径和管内流速 选用252.5的冷拔传热管(碳钢10)，取管内流速ui= 0.5m/s 3.5.2 管程数和传热管数 依据传热管内径和流速确定单程传热管数（根） （3.8） 按单程管计算，所需的传热管长度 （3.9） 按单程管设计，传热管过长，宜采用多管程结构。取传热管长l=6m,则该换 热（管程） （3.10） 传热管总根数 根 3.5.3 平均传热温差校正 平均传热温差校正系数 （3.11） （3.12） 按单壳程,两管程结构，温差校正系数为 （3.13） 平均传热温差 （3.14） 3.5.4 传热管排列和分程方法 采用组合排列法，即每程内均按正三角形排列，隔板两侧采用正方形排列。取管心距，则t 横过管束中心线的管数（根） （3.15） 3.5.5 壳体内径 采用多管程结构，取管板利用率为，则壳体内径 （3.16） 圆整可取 3.5.6 折流板 采用弓形折流板，取弓形折流板圆缺高度为壳体内径的，则切去的圆缺高度为。 取折流板间距，则 折流板数 块 （3.17） 折流板圆缺面水平装配。 3.5.7 接管 壳程流体进出口接管：取接管内循环油品流速为，则接管内径为 （3.18） 取标准管径为。 管程流体进出口接管：取接管内循环水流速为，则接管内径为 （3.19） 取标准管径为。 3.6 换热器核算 3.6.1 热量核算 (1) 壳程对流传热系数 对圆缺形折流板，可采取克恩公式 （3.20） 当量直径，由正三角形排列得 （3.21） 壳程流通截面积 （3.22） 壳程流体流速及其雷诺数分别为Re0= （3.23） 普兰特准数 （3.24） 粘度校正 壳程表面传热系数，用克恩法计算： （3.25） 故 (2)管程对流传热系数 （3.26） 管程流通截面积 管程流体流速及其雷诺数分别为 普兰特准数 (3) 传热系数 污垢热阻和管壁热阻 查有关文献知可取：管外侧污垢热阻 Rs0=0.000172 管内侧污垢热阻 Rs1=0.000344 碳钢在该条件下的热导率 =45 (4) 传热面积 （3.27） 该换热器的实际传热面积 SP= 该换热器的面积裕度 （3.28） 传热面积裕度合适，该换热器能够完成生产任务。 3.6.2 换热器内流体的流动阻力核算 (1)管程流动阻力 其中，P1 P2分别是直管和回弯管中摩擦阻力引起的压力降，Pa Ft结垢校正因数，对于252.5的钢管，Ft=1.5 NS壳程数，NS=1 Np管程数，Np=2 （3.29） 由Rei =13004.6，传热管相对粗糙度，查莫狄图得 又因流速，所以 （3.30） （3.31） （3.32） 管程流动阻力在允许范围之内。 (2) 壳程阻力 （3.33） 其中，P1,流体横过管束的压强降，Pa P2,流体通过折流板缺口的压强降，Pa FS压强降的结垢校正因数，FS=1.15 流体流经管束的阻力 P1,=Ffonc(NB+1) （3.34） 其中，F-管子排列方法对压强降的校正因数，对三角形排列取F=0.5 fo-壳程流体的摩擦系数，Reo500时，取fo=5.0Reo-0.228 nc-横过管束中心线的管子数 NB-折流挡板数故 Fo=55976.92-0.228=0.6885 （3.35） 流体流过折流板缺口的阻力 （3.36） （3.37） 总阻力 壳程流动阻力也比较合适。 4、换热器的机械设计 4.1 结构设计 4.1.1 筒体内径确定 由工艺设计给定筒体内径为500mm，考虑所取管板利用率=0.8，对小直径换热器偏大，且实际计算值为475.2mm，决定按筒体内径为500mm做排管图，取Di=500mm是合适的。 4.1.2浮头管板及钩圈法兰结构设计 由于换热器内径已确定，采用标准内径决定浮头管板外径及各结构尺寸。结构尺寸为： 浮头管板外径，D0=Di-2b1=500-2x3=494mm； （4.1） 浮头管板外径与壳体内径间隙，取b1=3mm； 垫片宽度，取bn=12mm； 浮头管板密封面宽度，b2=bn+1.5=13.5mm； 浮头法兰和钩圈的内直径，Dfi=Di-2(b1+bn)=470mm； （4.2） 浮头法兰和钩圈的外直径，Df0=Di+80=580mm； 外头盖内径，D=Di+100=600mm； 螺栓中心圆直径，Db=(D0+Df0)/2=537mm； （4.3） 其余尺寸见图 4.1.3管箱法兰和管箱侧壳体法兰设计 依工艺条件、管侧压力和壳侧压力中的高值以及设计温度和公称直径（500），按JB/T 4703长颈对焊法兰标准选取。并确定各结构尺寸，画出结构草图，如图 4.1.4管箱结构设计 选用B型封头管箱，按流通面积计算有 ； （4.4） 按各相邻焊缝间的距离计算有 ； （4.5） 所以取两者较大者Lgmin=540，取600mm为管箱长度。 管箱内分程隔板厚度取f=10mm，管箱结构如图所示。 4.1.5固定端管板结构设计 依据所选用的管箱法兰、管箱侧法兰的结构尺寸，确定固定端管板最大外径为D=550，结构如图所示。 4.1.6外头盖法兰、外头盖侧法兰设计 依工艺条件，壳侧压力、温度及公称直径DN=500mm,按JB/T 4703长颈对焊法兰标准选取，并确定各部分尺寸。 4.1.7外头盖结构设计 外头盖结构如图所示，轴向尺寸由浮动管板、钩圈法兰、钩圈强度计算确定厚度后决定。 4.1.8垫片选择 （1）管箱垫片 根据管程操作条件选石棉橡胶垫片，di=530mm，D0=596mm，t=3mm。 （2）外头盖垫片 根据壳程操作条件选石棉橡胶垫片， 4.1.9鞍座选用及安装位置确定 鞍座选用JB/T 4712鞍座BI1400-F/S安装尺寸 其中L=5700mm，LB=0.6L=3420mm，取LB=3400，。 4.1.10拉杆，定距管 结构形式选拉杆定距管结构，尺寸为：dn=16mm；n=4；dn1=16mm；La=20mm；Lb=80mm；Ld=20mm。 4.2 强度计算 4.2.1筒体壁厚计算 由于设计给定设计温度90，设计压力pc=1.0MPa，选Q235B卷制，材料90时的许用应力,取焊缝系数=0.85,腐蚀裕度C2=1mm,则 计算厚度 （4.6）设计厚度 （4.7）名义厚度 ，取Sn=10mm （4.8）有效厚度 （4.9）水压试验压力 （4.10）所选材料的屈服应力 水压试验应力校核 （4.11） 水压强度满足要求。 4.2.2外头盖短节、封头厚度计算 外头盖内径=600mm，其余条件、参数同筒体。短节计算壁厚 短节设计壁厚 短节名义壁厚 ，取Sn=10mm有效厚度 压力试验应力校核 压力试验满足强度要求。外头盖封头选用标准椭圆封头。封头计算壁厚 （4.12）封头名义壁厚 取名义壁厚与短节等厚 Sn=10mm 4.2.3管箱短节、封头厚度计算 由工艺设计给定设计参数为：设计温度37.5，设计压力1MPa，选用Q235B，材料许用应力，屈服强度，取焊缝系数，腐蚀裕度C2=2。计算厚度 设计厚度 名义厚度 结合考虑开孔补强及结构需要取Sn=10mm有效厚度 压力试验强度在这种情况下一定满足。管箱封头取用厚度与短节相同，取Sn=10mm。 4.2.4管箱短节开孔补强的校核 开孔补强采用等面积补强法，由工艺设计给定的接管尺寸为，考虑实际情况选20号热轧碳素钢管，C2=1。接管计算壁厚 接管有效壁厚 开孔直径 接管有效补强宽度 接管外侧有效补强高度 需要补强面积 可以作为补强的面积为该接管补强的强度足够，不需另设补强结构。 4.2.5壳体接管开孔补强校核 开孔补强采用等面积补强法，由工艺设计给定的接管尺寸为，考虑实际情况选20号热轧碳素钢管，C2=1。接管计算壁厚 接管有效壁厚 开孔直径 接管有效补强宽度 接管外侧有效补强高度 需要补强面积 可以作为补强的面积为该接管补强的强度足够，不需另设补强结构。 4.2.6 浮头管板及钩圈 浮头式换热器浮头管板的厚度不是由强度决定的，按结构取80mm，钩圈采用B型，材料与浮头管板相同，设计厚度按浮头管板加16mm，定位96mm。 5、换热器的控制方案初步分析5.1 主要分析 煤油通过换热器被冷却，要求煤油出口温度要恒定。该方案采用了反馈控制系统。用温度测量变送仪表测量煤油的出口温度并转换为电信号，该信号在控制器中经过与给定值比较，求出偏差，控制器对偏差进行运算，产生控制指令信号，控制信号加在流量调节阀上，通过控制冷却水的流量来控制煤油的出口温度。采用反馈控制方案，不论任何因素的扰动对煤油出口温度的影响，都可以得到克服，使煤油出口温度与给定温度保持一致。5.2 被控变量 操纵变量5.3 换热器的控制原理图5-16、设计结果总汇 换热器主要结构尺寸和计算结果见下表6-1。参数管 程壳 程流量/（kg/s）12.4364.3056进/出温度/30/45140/40物性定性温度/37.590密度/（kg/m3）994.85825定压比热容/（kJ（kg*K）4.1742.22粘度/（Pa*s）0.0007630.000715热导率/w/（m*K）0.6220.140设备结构参数形式浮头式台数1壳体内径mm500壳程数1管径/mm252.5管心距/mm32管长/mm6000管子排列管数目/根160折流板数/块39传热面积/m267.65折流板间距/mm150管程数2材质碳钢主要计算结果管程壳程流速/（m/s）0.50.259表面传热系数/w/（m2*OC）2688.3676.08污垢阻力/（w/m2*OC）0.0003440.000172阻力/Pa5257.2610171.76热流量/kW778.62传热温差/oC37.2传热系数/w/（m2*oC）373.4裕度/%20.67、设计结果的讨论与说明7.1设计结果的讨论换热器的种类繁多，不同的换热器由其各自的优点和使用局限。本毕业设计中选用浮头式换热器，这种换热器相比其他换热器有以下几点明显的优势：1.管束可抽出，以方便清洗管、壳程；2.介质间温差不受限制；3.可在高温、高压下工作；可用于结垢比较严重的场合；4.可用于管程易腐蚀的场合。 但同时也有一些缺点，例如，造价高、结构复杂等等。 7.2设计结果的说明 7.2.1 选择设备规格 （1）确定流体在换热器中的流动途径。 （2）根据传热任务计算热负荷。 （3）确定流体在换热器两端的温度，选择管壳式换热器的形式；计算定性温度，并确定在定性温度下的流体物性。 （4）计算平均温度差，并根据温度校正系数不应小于0.8的原则，决定壳程数。 （5）依据总传热系数的经验范围，或按生产实际情况选定总传热系数值。 （6）由总传热速率方程，初步算出传热面积，并确定换热器的基本尺寸（ 、及管子在管板上的排列等），或按系列标准选择设备规格。 7.2.2 计算管程，壳程和压强降 根据初定的设备规格,计算管程、壳程流体的流速和压强降,检查计算结果是否合理或满足一般工艺要求.若压强降不符合要求,要调整流速,再确定管程数或折流板间距,或选择另一规格的换热器,重新计算压强降直至满足要求为止。 7.2.3 算总传热系数 计算管程、壳程对流传热系数,确定污垢热阻和,再计算总传热系数K。比较K的初设计值和计算值，若K/K=1.11.25，则初选的换热器合适，否则需另设K值，重复以上步骤。 8、设计总结 本次毕业设计是理论联系实际的桥梁，是我们学习化工设计基础的初步尝试。通过毕业设计，使我们能综合运用本课程和前修课程的基本知识，进行融会贯通的独立思考，在规定的时间内完成了指定的化工设计任务，从而得到了化工程序设计的初步训练。通过毕业设计，使我们更加深刻的了解了工程设计的基本内容，掌握化工设计的程序和方法，培养了我们分析和解决工程实际问题的能力。同时，通过毕业设计，还可以使我们树立正确的设计思想，培养实事求是，严肃认真，高度负责的工作作风。 此外，通过本次毕业设计，提高了我们以下方面的能力 1 熟悉查阅文献资料，搜索有关数据,正确选用公式。当缺乏必要数据时，尚需要自己通过实验测定或到生产现场实际查定。 2 在兼顾技术上先进性，可行性，经济上合理的前提下，综合分析设计任务要求，确定化工工艺流程，进行设备选型，安全运行所需的检测和计量参数，同时还要考虑改善劳动条件和环境保护的有效措施。 3 准确而迅速地进行过程计算用主要设备的工艺设计计算和机械计算。 4 用精炼的语言，简洁的文字，清晰的图表来表达自己的设计思想的计算结果。 9全文注释参 考 文 献1 柴诚敬，张国亮等化工流体流动与传热M北京：化学工业出版社，20002 余国琮等化工容器及设备M北京：化学工业出版社，19803 中华人民共和国国家标准.GB151-89钢制管壳式换热器J.国家技术监督局发布,19894 匡国柱，史启才化工单元过程及设备M.北京：化学工业出版社，20025 化工设备设计全书编委会热换器设计M上海：上海科学技术出版社，19886 徐中全译，尾花英郎著热交换器设计手册J北京：石油工业出版社，19827 潘继红等管壳式换热器的分析与计算M北京：科学出版社，19968 朱聘冠换热器原理及计算M北京：清华大学出版社，19879 大连理工大学，化工原理（上册）M北京：中国石化出版社，199310 兰州石油机械研究所换热器（上册）M北京：中国石化出版社，1992谢辞专业外文翻译Unit 7 Properties of Materials The final strength of any material used in an engineering component depends on its mechanical and physical properties after it has been subjected to one or more different manufacturing processes. Also, there are several properties that determine the suitability of the material in its initial state for any particular manufacturing process. The initial strength of the virgin material is important, because that strength will affect the ease with which it can be deformed into its required shape and finally, its ability to resist loads during service. Factors which increase or decrease the strength of the starting material may be equally important. It may be desirable either to reduce its strength sufficiently to allow it to be formed into shape easily with the available machines , or alternatively to increase the final strength of the manufactured component and render it more serviceable. Strength is an imprecise term that may here be understood to indicate the ability of a material either to accept of to resist deformation. A similar argument applies to a rather more elusive property of any material, namely, its ductility, which is usually understood to mean the ability of a material to accept large amounts of deformation ( mainly tensile ) without fracture. Again considering manufacturing processes, a large value of this parameter will obviously be beneficial. Many metal-working processes are limited only by the available ductility of the material being worked , so that the amount of deformati