化工原理课程设计循环水冷却说明书

奇奇奇哈尔大学化工原理课程设计责任书专业：高分子材料和工程类别：聚合名称：设计日期：设计主题：循环冷却器设计设计准则：1.设备吞吐量76 T/h2.循环水：入口温度60，出口温度45冷却剂：入口温度20，出口温度30大气压冷却，热损失5%。5.两侧灰尘热阻0.00017 m2/W6.初始K=900 W /m2。设计要求：1.设计符合上述条件的换热器，并制作设计手册。根据选定的换热器绘制设备装配图。指导教师：列表1主要质量属性参数表.12流程计算.22.1确定设计方案.22.1.1换热器类型选择.22.1.2加热和冷却水流量计算.22.1.3计算两种流体的平均温差并确定管道工艺数.32.1.4流程结构大小.42.2计算总传热系数.52.2.1管道对流换热系数ai.52.2.2壳流体传热系数.62.2.3计算总传热系数k0.62.3会计压降.82.3.1管道压降.82.3.2薄壳压降检查.103设备参数计算.113.1换热器代码的确定.113.1.1换热器的代码.113.1.2确定方法.123.2外壳内径计算.123.3管线数和阵列要求.123.4换热器壳壁厚计算.123.4.1选择合适的外壳材料.123.4.2该钢板的主要工艺参数性能.133.4.3壁厚的计算.133.5热交换器头部的选择.153.6容器法兰选择.163.6.1选择法兰的样式.163.6.2确定法兰相关尺寸.163.6.3选择法兰并确定其标记.163.7管道法兰和接管选择.173.7.1热流体进出口接管.173.7.2冷流体进出口接管.183.7.3选取管凸缘.183.8选择管箱.193.9挡板设计.19选择3.10支架.203.11杠杆的选择和设置.213.11.1选择拉杆.213.11.2杠杆的设置.22确定3.12管板尺寸.22选择3.13垫片.233.13.1设备法兰垫片.233.13.2管道法兰垫片.244数据聚合.255摘要审查.266参考资料.277主要符号描述.288日程表.301主要质量属性参数表在定性温度下：t固定冷却=(20 30)/2=25ct净值=(60 45)/2=52.5c表3-1质量属性参数表质量属性壳(循环计数)管道路径(冷却液)符号数据符号数据密度kg/m31987.12997.0比热容kj/kg cCp14.175Cp24.179粘度Pa.s10-310.533520.9028导热系数w/m c10.65020.609进口温度cT160T120出口温度cT245T2302阶段计算2.1设计决策2.1.1换热器类型选择(1)两种流体的变化：热流体(循环水)进口温度60C，出口温度45C；冷流体(冷却剂)进口温度20C，出口温度30C；冷水定性温度：热循环水的定性温度：2流体温差小于50C，因此无需考虑热补偿。因此，初步确定了固定管板换热器的选择。固定管板换热器(2)流程准备在室温下冷却，循环水比较干净，因此选择循环水移动管、冷却水移动管等，可以通过冷却水冷却效率和外部温度加速循环水冷却。2.1.2加热和冷却水流量计算(1)热负荷计算w加热荷载=1.256106w(2)冷却剂流量计算2=30057.4千克/h=8.35千克/s2.1.3计算两种流体的平均温差，并确定管道工艺数(1)平均传热温差(根据逆流计算)其中c28C；可用：=0.94；范例=0.9428=26.32c(2)管道工艺数量的确定因此，换热器必须使用单壳程。2.1.4工艺结构尺寸(1)初步换热器规范假设K=900 w/(m.C)预计的传热面积如下：a=；(2)管道直径和管道速度碳钢传热器(Gb81632-87)圆管内的流速为(3)管道通过数和传热管数的估算中本悠太冷却剂流量m=8.35kg/s可从4.1.2得知M3/s您可以根据管换热器的现有标准选择此数据单程计算所需的单程热管长度m根据单管设计，传热管太长，需要使用多管结构。第一通路热管长度l=4.5m换热器中的管道数为(根)传热管的根总数基于管换热器传统标准的传热总管数(4)实际传热面积：M2所需过程的总传热系数为K.=w/(m2 .）换热器的基本结构参数如下：表4-1换热器的基本结构参数公称直径：600mm公称压力：1.6浏览器数：=222根管中心距离：t=32mm管道尺寸：管道通道数：m=4管道循环面积s: 0.0174m2中央管理数：17管长度：4.5m标称面积：76.7管阵列：等三角形阵列2.2计算总传热系数2.2.1管道对流换热系数AiA=可以使用berter关联计算2.2.2壳流体传热系数换热器管的中心距离t=32mm表示液体通过管的最大截面为：A=hD(1-)其中h挡板间距(导入为150mm)D外壳公称直径，600mm管外径，25mmT管中心距离，优选32毫米A=hD(1-)=0.15如果换热管以三角形排列，则等效直径：壳流体对流换热系数的关联计算，即在壳化过程中，循环水冷却并带走替换数据：2.2.3总传热系数K0计算(如果管道壁热阻可以忽略，则总传热系数)其中：壳体路径，管道对流换热系数换热器外径、内径和内径平均mm管内外污垢热阻计算安全系数会计表明，换热器可以完成工作。2.3压降计算2.3.1管道压降其中：对于管，取1.4管线数，为4(1)的计算：管道流横断面=0.0174m2由此可见设定管壁粗糙度可以在化工原理(天津大学出版社，上)54页关系图中确认代入公式(2)的计算(3)的计算以下选项之一：2.3.2薄壳压降检查其中：壳体压降尺度修正系数，液体1.15；shell进程数。1。(1)的计算换热器管子以三角形排列，因此F=0.5挡板间距为150mm是。壳的循环面积：可见，因此可以应用以下计算(2)的计算(3)的计算计算结果表明，管道压力减小到6717.03Pa，比设计压力低1.6Mpa少。薄壳压降小于23Pa或设计压降。总之，管道和壳体压降可以满足问题设置要求。3设备参数计算3.1换热器代码的确定3.1.1换热器代码选定换热器的代号为g-500-3.1.2确定方法此代码根据工艺计算了g系列管固定管板换热器系列标准g系列管固定管板换热器规程。化学化学化学化学化学出版社化工工艺设计手册(上)120页表3-10 列管式固定管板换热器标准图号和设备型号根据外壳内径、公称压力、管根数和排列要求确定。3.2外壳内径计算公式：其中t管中心距离、m管、t-32mm跨越管束中心线的管数，计算管束中心线到外壳内壁的距离计算：3.3管线数和对齐要求(1)换热器采用mm无缝钢管，焊接性好的10号钢，管长4.5米，共222管。(2)确定阵列和管道中心距离1)换热器列可以按三角形排列。2)三维布管平板被焊接，因此是理想的。3.4换热器壳壁厚计算3.4.1选择适当的薄壳材料根据化工设备设计手册.材料与部件(上海)102页压力容器用碳钢和普通低合金厚度钢板(536-69)，换热器的公称压力为1.6选择钢板3.4.2钢板的主要工艺参数性能加工工艺性能，冷轧辊，气割冲裁槽，碳电弧气体平面焊接根部开口槽。冷冲压力热冲压性能好，可以使用温度-20 475 作为中低压设备，因此桶材料选择钢板，钢板为标准GB32743.4.3壁厚计算(1)公式：其中：钢板的厚度，mm，不考虑加工裕量；计算厚度，mm；钢板负偏差，mm；腐蚀裕度，mm；舍入值。对于样式、设计厚度，可以使用以下计算其中：设计压力，1.6外壳内径，mm设计温度下材料的许用应力，焊接系数(2)计算：根据表14-3，化工设备机械基础，根据表14-4 钢制压力容器中使用的钢板许用应力，根据表14-6 焊缝系数根据腐蚀裕量(华东理工大学出版社)表14-5，化工设备机械基础高句丽9mm厚的钢板材料可根据JB/708-65进行选择(3)水压试验强度检查：水压试验应力是正在样式中：用原始格式替换相关数据有关A3F钢容器常温下的许用应力，请参阅“east polytechnic university press(东部多用途大学出版社)”表14-3，钢板厚度常用规格及其负偏差所以有因为因此，壳体壁厚满足水压试验的强度要求。3.5换热器封头的选择(1)公式：其中：由于整个钢冲压，此时(2)计算：(3)选择适当的厚度，然后确定表头样式规格必须根据化工设备机械基础(第1卷)327面椭圆头JB1154-73选择头JB/T4737-45，并选择椭圆头大小，如下所示：空白直径：666mm空白品质：21.8公斤容积：20公斤表5-1头JB/T4737-45风格公称直径曲面的高度直边高度内部表面积椭圆形600mm150毫米40毫米0.395m2所选头的结构图如下所示：图5-1头部的结构图3.6容器法兰选择选取3.6.1凸缘的型式a使用平焊容器法兰。已知热交换器的标称压力为PN=1.6Mpa，标称直径600mm。要检查钢制压力容器中使用的钢板许用应力至3-1-1，化工设备手册材料与零部件，必须使用钎焊容器法兰。凸缘材料为板材Q235-B，工作温度-20 200的最大允许工作压力为1.05Mpa，小于公称压力，因此a扁平焊接容器凸缘的最大允许工作压力符合要求。3.6.2确定法兰相关尺寸表格3-1-2(A) 压力容器与化工设备实用手册和表格3-1-2(B) 压力容器法兰分类中可用的凸缘相关大小如下表所示。表5-2 a扁平焊接容器法兰公称直径DN法兰螺栓dD1D2D3D4d规格数量600630590555545542442320283.6.3选择法兰并确定其显示a平焊容器法兰(凹凸