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文档简介

1、. . 2014 届化工原理课程设计 3939 万吨列管式换热器万吨列管式换热器设计设计 学生姓名 马志苍 学 号 7071210229 所属学院 生命科学学院 专 业 化学工程与工艺 班 级 化工 14-2 指导教师 田维亮 李秀敏 塔里木大学教务处制 . . 化工原理课程设计任务书化工原理课程设计任务书 专业专业 化学工程与工艺化学工程与工艺 班级班级 化工化工 14-2 学生姓名学生姓名 马志苍马志苍 发题时间:发题时间: 2012 年年 12 月月 8 日日 一、设计题目:一、设计题目:煤油冷却器的设计 1 处理能力:处理能力:年处理煤油 xy 万吨(x 是学号的十位数1,y 是学号的

2、个位数,比如学号 7071210129,就是 39) 2 设备形式:设备形式:列管式换热器 二、设计参数二、设计参数 (1)煤油:入口温度 140,出口温度 40 (2)冷却介质:自来水,入口温度 30,出口温度 40 (3)允许压强降:不大于 100kpa (4)煤油定性温度下的物性数据:密度 825kg/m3,黏度 7.1510-4pa.s,比热容 2.22kj/(kg.),导热系数 0.14w/(m.) (5)每年按 330 天计,每天 24 小时连续运行 (6) 建厂地区:大气压为 760mmhg、自来水年平均温度为 20的库车县。 三、设计要求和工作量三、设计要求和工作量 完成设计说

3、明书一份 四、设计说明书主要内容(参考)四、设计说明书主要内容(参考) 化工原理课程设计任务书 摘 要 第一章 前言 第二章 换热器设计简介 换热器概述 换热器的分类 换热器选型及其依据 管程和壳程数的确定 流动空间的选择 流体流速的选择 流动方式的选择 第三章 列管式换热器的设计计算 传热系数 k 平均温度差 对流传热系数 污垢热阻 流体流动阻力(压强降)的计算 第四章 换热器设计 . . 确定物性数据 传热面积初值计算 管侧传热系数 管内给热系数 传热核算 壳侧压力降 管侧压降计算 裕度计算 第五章 零件计算 封头 缓冲挡板 放气孔、排液孔 接管 假管 拉杆和定距管 膨胀节 第六章 设计结

4、果汇总 主要结构参数表 第七章 设计小结 参考文献 附 录 五、主要参考文献五、主要参考文献 1谭天恩,等.化工原理(第三版).北京:化学工业出版社,2009 2 大连理工大学化工原理教研室.化工原理课程设计.大连:大连理工大学出版社, 1994 3贾绍义,柴诚敬.化工原理课程设计.天津:天津大学出版社,2002 4 时钧主编.化学工程手册(第二版).北京:化学工业出版社,1996 参考文献并不局限于上述所列。 六、设计进度安排六、设计进度安排 1.1. 下发设计任务书并进行初步讲解 0.5 天 2. 搜集、查阅相关资料并完成综述 0.25 天 3. 确定工艺条件和设计方案 0.25 天 4.

5、 完成设计计算 3 天 5. 完成附属设备主要工艺尺寸计算 0.5 天 6.总结 0.5 天 七、仪器设备七、仪器设备 塔里木大学化工原理实验室查资料和进行计算机辅助设计 指导教师(签名):指导教师(签名): 2012 年年 月月 日日 . . 目录目录 摘要摘要 .5 第一章第一章 前言前言.5 第二章第二章 换热器换热器.6 2.1 换热器的简介.6 2.2 换热器的概述.6 2.3 换热器的分类.6 2.3.1 间壁式换热器.7 2.3.2 管壳式换热器.7 2.4 选型及依据.8 2.5 材质的选择.8 2.6 换热器其他结构的选择.9 2.6.1 管程结构.9 2.6.2 壳程结构.

6、9 第三章第三章 管壳式换热器设计管壳式换热器设计.10 3.1 确定计算方案.10 3.1.1 选择换热器的类型.10 3.1.2 流动空间及流速的确定.10 3.2 确定物性数据.10 3.3 计算总传热系数.11 3.3.1 热流量.11 3.3.2 平均传热温差.11 3.3.3 冷却水用量.11 3.3.4 总传热系数 k.11 3.4 计算传热面积.12 3.5 工艺结构尺寸.13 3.5.1 管径和管内流速.13 3.5.2 管程数和传热管数.13 3.5.3 平均传热温差校正及壳程数.13 3.5.4 传热管排列和分程方法.14 3.5.5 壳体内径.14 3.5.6 折流板.

7、14 3.6 换热器核算.15 3.6.1 热量核算.15 3.6.2 换热器内流体的流动阻力.17 第四章第四章 主要附主要附件件的尺寸设计的尺寸设计.19 . . 4.1 封头.19 4.2 缓冲挡板.19 4.3 放气孔、排液孔.19 4.4 接管.19 4.5 假管.19 4.6 拉杆和定距管.20 4.7 膨胀节.20 第五章第五章 计算计算结结果一览表果一览表.21 课程设计与心得课程设计与心得.22 参考文献参考文献.24 附附 录(一)录(一).25 附录(二)符号说明附录(二)符号说明 .26 . . 摘要摘要 换热器是实现传热过程的基本设备。而此设备是比较典型的传热设备,它

8、在工业中的应用 十分广泛。例如:在炼油厂中作为加热或冷却用的换热器、蒸馏操作中蒸馏釜和冷凝器、 化工厂蒸发设备的加热室等。换热器是化工,炼油工业中普遍应用的工艺设备,用来实现 热量的传递,使热量由高温流体传给低温流体。根据传热方式可分为混合式换热器,蓄热 式换热器,和间壁式换热器,其中间壁式换热器是工业中应用最为广泛的一类。其主要特 点为:冷热流体被一固体间壁隔开,通过壁面进行转热。考虑到间壁式换热器设计技术比 较成熟,而且国家在该类换热器的设计,制造,检验和验收等方面已有较为完善的设设计 资料和系列化标准,因此选择间壁式换热器。 【关键字】 煤油冷却器 工艺计算 换热器的设计计算 换热器的核

9、算 第一章第一章 前言前言 工程设计是工程建设的灵魂,又是科研成果转化为现实生产力的桥梁和纽带,它决定 了工业现代化水平。设计是一项政策性很强的工作,它涉及政治、经济、技术、环保、法 规等诸多方面,而且还会涉及多专业、多学科的交叉、综合和相互协调,是集体性的劳动。 先进的设计思想、科学的设计方法和优秀的设计作品是工程设计人员应坚持的设计方向和 追求的目标。而化工原理课程设计,是将所学的化工原理理论知识联系实际生产的重要环 节。一方面,它要求综合运用物理,化学,化工原理,工程制图的理论知识,确定生产工 艺流程和计算设备的尺寸;另一方面,又要求根据设计对象的具体特征,凭借设计者的经 验(或借鉴前人

10、的经验) ,灵活运用设计的诀窍,对所选设备,工艺过程以及各种参数进行 合理的筛选,校正和优化,达到经济合理的生产要求。 . . 第二章第二章 换热器换热器 2.1 换热器的简介换热器的简介 换热器是将热流体的部分热量传递给冷流体的设备,以实现不同温度流体间的热 能传递,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。 在换热器中,至少有两种温度不同的流体,一种流体温度较高,放出热量;另一 种流体则温度较低,吸收热量。在工程实践中有时也会存在两种以上的流体参加换热, 但它的基本原理与前一种情形并无本质上的区别。 在化工、石油、动力、制冷、食品等行业中广泛使用各种换热器,且

11、它们是上述 这些行业的通用设备,占有十分重要的地位。随着我国工业的不断发展,对能源利用、 开发和节约的要求不断提高,因而对换热器的要求也日益加强。换热器的设计制造结构 改进以及传热机理的研究十分活跃,一些新型高效换热器相继问世。 2.2 换热器的概述换热器的概述 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

12、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。 2.3 换热器的分类换热器的分类 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

13、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。将在后面做重点介绍。 . . 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

14、管及喷射冷凝器等。 蓄热式换热器又称回流式换热器或蓄热器。此类换热器是借助于热容量较大的固体蓄 热体,将热量由热流体传给冷流体。当蓄热体与热流体接触时,从热流体处接受热量,蓄 热体温度升高后,再与冷流体接触,将热量传给冷流体,蓄热体温度下降,从而达到换热 的目的。此类换热器结构简单,可耐高温,常用于高温气体热量的回收或冷却。其缺点是 设备的体积庞大,且不能完全避免两种流体的混合。 工业上最常见的换热器是间壁式换热器。根据结构特点,间壁式换热器可以分为管壳 式换热器和紧凑式换热器。 紧凑式换热器主要包括螺旋板式换热器、板式换热器等。 管壳式换热器包括了广泛使用的列管式换热器以及夹套式、套管式、蛇

15、管式等类型的 换热器。其中,列管式换热器被作为一种传统的标准换热设备,在许多工业部门被大量采 用。列管式换热器的特点是结构牢固,能承受高温高压,换热表面清洗方便,制造工艺成 熟,选材范围广泛,适应性强及处理能力大等。这使得它在各种换热设备的竞相发展中得 以继续存在下来。 使用最为广泛的列管式换热器把管子按一定方式固定在管板上,而管板则安装在壳体 内。因此,这种换热器也称为管壳式换热器。常见的列管换热器主要有固定管板式、带膨 胀节的固定管板式、浮头式和 u 形管式等几种类型。 2.3.12.3.1 间壁式换热器间壁式换热器 按照传热面的形状和结构特点,间壁式换热器又可细分为管式换热器,如 套管式

16、,螺旋管式,管壳式,热管式;板面式换热器,如板式,螺旋式,板壳 式等;扩展面式换热器,如板翅式,管翅式,强化的传热管等。在管式换热器 中,管壳式换热器是应用最广泛的一种,该类换热器结构相对简单,造价不高, 壳选用多种结构材料,管内清洗方便,处理量大,在高温条件下也能应用。考 虑其诸上优点,以及生产任务均符合管式换热器的要求,选择管壳式换热器。 2.3.22.3.2 管壳式换热器管壳式换热器 管壳式换热器又称列管式换热器,是一种通用的标准换热设备。它因结构简 单、耐用、造价低廉、用材广泛、清洗方便、适应性强等优点而在换热设备中 占据主导地位。管壳式换热器根据其结构特点分为:固定管板式换热器,浮头

17、 式换热器,u 形管式换热器。以下主要介绍固定管板式换热器。 固定管板式换热器,管端以焊接或胀接的方法固定在两块管板上,而管板则 以焊接的方法与壳体连接,与其他形式的管壳式换热器相比,结构简单,当壳 体直径相同时,可安排更多的管子,也便于分程。制造成本低,由于不存在弯 管部分,管内不易集聚污垢,即使产生污垢也便于清洗。为减少温差应力,壳 在壳体上安装膨胀节,利用膨胀节在外力作用下中产生较大的变形能力来降低 管束与壳体中的温差应力。 . . 2.4 选型及依据选型及依据 本次生产设计要求中,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(循环水)进口温度 30,出口温度 4

18、0。该换热器用 循环冷却水冷却,循环冷却水的压力为 0.4mpa,冬季操作时进口温度会降低, 考虑到这一因素,估计该换热器的管壁温和壳体壁温之差较大,加之其冷、热 两流体的温度、压力不高,温差不大,因此初步确定选用带膨胀节的固定管板 式换热器。 2.5 材质的选择材质的选择 换热器的设计时,换热器的各种零件,部件的材料应根据设备的操作压力, 操作温度,流体的腐蚀性能以及对材料的制造工艺要求来选取。换热器的常用 材料有:碳钢和不锈钢。 碳钢,价格低强度较高,对碱性介质的化学腐蚀比较稳定,很容易被酸腐 蚀,在无耐腐蚀性要求的环境中应用是比较合理的,如一般换热器的普通无缝 钢管,其常用的材料为 10

19、 号和 20 号。 不锈钢,以 1cr18ni9 为代表,它是标准的 18-8 奥体式不锈钢,有稳定的 . . 奥体组织,具有良好的耐腐蚀性和冷加工性能。 据生产要求,冷热流体分别为水合煤油,均无腐蚀性化学性质比较稳定, 以及生产经济合理,选择碳钢作为换热器的材料。 2.6 换热器其他结构的选择换热器其他结构的选择 2.6.12.6.1 管程结构管程结构 换热管的布置和排列间距:常用的换热管有 192mm,252mm,252.5mm。因选择的为碳钢 10,故可选择换换热管 径 252.5mm。热管板上的排列方式有正方形直列,正方形错列,三角形直列, 三角形错列和同心圆排列。正三角形排列结构紧凑

20、,我国换热器系列中,固定 板式多采用正三角形排列。管间距与管外径的壁纸,焊接时为 1.25,胀接时 1.3 至 1.5。 (a) 正方形直列 (b)正方形错列 (c) 三角形直列 (d)三角形错列 (e)同心圆排列 2.6.22.6.2 壳程结构壳程结构 壳体:直径小于 400mm 的壳体通常用钢管制成,壳体大于 400mm 的壳用 钢板卷焊而成。 折流板:常用的为圆形折流板,切缺率通常为 20% 至 50%。垂直圆缺用于 水平冷凝器,水平再沸器等,选用垂直圆缺。推荐折流板间隔最小值为内径的 1/5 或小于 50mm,最大值取决于支持管所必要的最大间隔。此设计中使用折流 板间隔为内径的 1/4

21、。 . . 第三章第三章 管壳式换热器设计管壳式换热器设计 3.1 确定计算方案确定计算方案 3.1.13.1.1 选择换热器的类型选择换热器的类型 本次生产设计要求中,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(循环水)进口温度 30,出口温度 40。该换热器用 循环冷却水冷却,循环冷却水的压力为 0.4mpa,冬季操作时进口温度会降低, 考虑到这一因素,估计该换热器的管壁温和壳体壁温之差较大,加之其冷、热 两流体的温度、压力不高,温差不大,因此初步确定选用带膨胀节的固定管板 式换热器。 3.1.23.1.2 流动空间及流速的确定流动空间及流速的确定 由于循环冷却水

22、较易结垢以及油品的黏度较大,为便于水垢清洗、减少流 动阻力,应使循环冷却水走管程,油品走壳程。选用 252.5mm 的碳钢管,管 内流速取。sm/.50ui 3.2 确定物性数据确定物性数据 定性温度:可取流体进口温度的平均值。 壳程油的定性温度为 14040 t90 2 () 管程流体的定性温度为 3040 35() 2 t 根据定性温度,分别查取壳程和管程流体的有关物性数据。 油在 85下的有关物性数据如下: 密度: 3 0 825/kg m . . 定压比热容: 0 0 2.22/() p ckjkgc 导热系数: 0 0 0.14/()wmc 粘度: 4 0 7.15 10 pa s

23、循环冷却水在 35下的物性数据: 密度: 3 994 i kg m 定压比热容: 0 4.174/() pi ckjkgc 导热系数: 0 0.626/() i wmc 粘度: 6 727 10 i pa s 3.3 计算总传热系数计算总传热系数 3.3.13.3.1 热流量热流量 hkg m 42.49242 24330 109 . 3 8 0 7 00012 49242.42 2.22 (140 40) 1.093 10/3036.62 p qm cttkj hkw 3.3.23.3.2 平均传热温差平均传热温差 0 12 1 2 (14040)(4030) 39.09 14040 lnl

24、n 4030 m tt tc t t 3.3.33.3.3 冷却水用量冷却水用量 7 0 1.093 10 261859.1279(/ ) .4.174 (4030) i pii q wkg h ct . . 3.3.43.3.4 总传热系数总传热系数 k k 管程传热系数 0.02 0.5 994 13672.62724 0.000727 iii e i d u r 由于管程中的流体为水,其在 35下的黏度小于 2 倍的常温水的黏度, 属于低粘度流体,其传热系数应用迪克斯-贝尔特关联式,即: 0.80.4 0.023()() pi iiii i iii c d u d 3-6 0.80.4

25、2 0 0.6264.174 10727 10 0.023(13672.62724)() 0.020.626 2754.94/(.)wmc 壳程传热系数 假设壳程的传热系数: 2 0 0 290/(.)wmc 污垢热阻 2 0 2 0 0 0.00034(.)/ 0.000172(.)/ si s rmcw rmcw 管壁的导热系数 o so m o i o si ii o r d bd d d r da d k 1 1 1 0.0250.0250.0025 0.0251 0.0003440.000172 2754.94 0.0200.02045 0.0225290 =219.32 2 0 /

26、(.)wmc 3.4 计算传热面积计算传热面积 3 2 3036.62 10 354.2() 219.32 39.09 o m q sm k t 考虑 15%的面积裕度(安全系数和初估性质): 2 1.151.15 354.2407.33()ssm . . 3.5 工艺结构尺寸工艺结构尺寸 3.5.13.5.1 管径和管内流速管径和管内流速 选用 252.5mm 传热管,取管内流速。sm/.50ui 3.5.23.5.2 管程数和传热管数管程数和传热管数 依据传热管内径和流速确定单程传热管数 根 2 2 261859.1279 994 3600 466 0.785 0.020.5 4 s i

27、v n d u 按单程管计算,所需的传热管长度为 407.33 l11.135( ) 3.14 0.025 466 os s m d n 按单程管设计,传热管过长,宜采用多管程结构。现取传热管长 l=6m, 则该换热管管程数为 (管程) 11.135 2 6 p l n l 传热管总根数 (根)466 2932n 3.5.33.5.3 平均传热温差校正及壳程数平均传热温差校正及壳程数 平均传热温差校正系数 12 21 14040 10 4030 tt r tt 21 11 4030 0.091 14030 tt p tt . . 按单壳程,双管程结构,温差校正系数应查有关图表。但 r= 10

28、的点在图 上难以读出,因而相应以 1r 代替 r,pr 代替 p,查同一图线,可得 11 (2 11 (2 ln/ 1 1 ln 1 1 2 22 rrp rrp pr p r r 0.82750.8 t 平均传热温差 0.8275 39.0932.35() mtm ttc 3.5.43.5.4 传热管排列和分程方法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 0 25. 1dt 1.25 2531.2532()tmm 横过管束中心线的管数 (根)1.191.19 93236.32936 c nn 3.5.53.5.5 壳体内径壳体内径

29、采用多管程结构,取管板利用率,则壳体内径为.70 932 1.051.05 321226.02() 0.7 n dtmm 圆整可取: 1300()dmm 3.5.63.5.6 折流板折流板 采用弓形折流板,取弓形折流板圆缺高度为壳体内径的 25%,则切去的圆 缺高度为 ,故可取 h=320(mm)0.25 1300325()hmm 取折流板间距 b=0.3d,则 . . ,可取 b=400mm0.3 1300390()bmm 折流板数 =传热管长/折流板间距1=(根) b n 6000 114 400 折流板圆缺面水平装配。 3.6 换热器核算换热器核算 3.6.13.6.1 热量核算热量核算

30、 (1)壳程对流传热系数 对圆缺形折流板,可采用克恩公式 0 0.551/30.14 00 0 0.36pr() e w r de 当量直径,由正三角形排列得 2 222 0 0 33 4()4 (0.0320.785 0.025 ) 242 0.020( ) 3.14 0.025 e t dm d d 壳程流通截面积 2 0 0 0.025 (1)0.4 1.3 (1)0.11375() 0.032 d sbdm t 壳程流体流速及雷诺数分别为 0 49242.42/(3600 825) 0.14576(/ ) 0.11375 um s 0 4 0.020 0.1424 825 re3286

31、.153 7.15 10 普兰特准数 34 2.22 107.15 10 pr11.33 0.140 p c 粘度校正: (由于壁温未知且用试差法比较繁琐,故液体冷却时 0.14 ()0.95 w 用近似值) 0.551/32 0 0 0.140 0.363286.15311.330.95462.075/(.) 0.02 wmc . . (2)管程对流传热系数 0.80.4 0.023repr i i i d 管程流通截面积 2 22 466 0.785 0.020.073162() 422 s i i n sm d 管程流体流速 261859.1279/(3600 994 1 m/s) 0.

32、073162 i u ) ( 0.020 1 994 27345.25 0.000727 iii e i d u r 普兰特数 36 4.174 10727 10 pr4.847 0.626 p c 0.80.40.80.4 2 0 0.626 0.023repr0.023(27345.25)4.847 0.02 4796.62/(.) i i i d wmc (3)热系数 k o so m o i o si ii o r d bd d d r da d k 1 1 2 0 1 0.0250.0250.0025 0.0251 0.000340.000172 4796.62 0.0200.020

33、45 0.0225462.075 324.31/(.)wmc (4)传热面积 s 3 2 3036.62 10 289.438() 324.31 32.35 q sm k t 该换热器的实际传热面积 p s 2 0 ()3.14 0.025 (6 0.1) (932 36)414.98() pc sd l nnm . . 该换热器的面积裕度为 000 000 414.98289.438 10010043.37 289.438 p ss h s 传热面积裕度合适,该换热器能够完成生产。 3.6.23.6.2 换热器内流体的流动阻力换热器内流体的流动阻力 (1)管程流动阻力 12 () itsp

34、ppp fn n 1,2,1.4 spt nnf 22 12 , 22 i luu pp d 由,传热管相对粗糙度 0.1/20=0.005.re27345.25 查莫狄图得: 23 . 0 ) re 68 (100 . 0 d , 2 0 0.03244/(.) i wmc 1 1 i um s 3 ,994kg m 所以 2 1 6.00994 1 0.032444836.804 0.022 ppa 22 2 994 1 31491 22 u ppa 12 () (4836.804 1491) 1.4 1 217717.85 itsp ppp fn n pa 管程流动阻力在允许范围内。 (

35、2)壳程阻力 012 () ts ppp fn 1,1.15 st nf 流体流经管束的阻力 2 0 10 (1) 2 cb u pf fn n . . 0.2280.228 00 0.5, 5.0 re5.0 (3286.153)0.789 f f m/s, 0 36,14,0.14576 cb nnu 2 0 10 2 (1) 2 825 0.14576 0.5 0.789 36 (14 1)1866.9876() 2 cb u pf fn n pa 流体流过折流板缺口的阻力 b=0.4m,d=1.3m 2 0 2 2 2 (3.5) 2 2 0.4825 0.14576 14 (3.5)

36、353.93() 1.32 b ub pn d pa 总阻力 012 () (1866.9876353.93) 1.15 12554()10 ts ppp fn pakpa 因此,壳程流动阻力也比较适宜. . . 第四章第四章 主要附件的尺寸设计主要附件的尺寸设计 4.1 封头封头 封头有方形和圆形两种,方形用于直径小(一般小于 400mm)的壳体,圆 形用 于大直径的壳体。壳径为 600mm,选用圆形封。 4.2 缓冲挡板缓冲挡板 它可防止进口流体直接冲击管束而造成管子的侵蚀和管束振动,还有使流 体沿管束均匀分布的作用。 4.3 放气孔、排液孔放气孔、排液孔 换热器的壳体上常安有放气孔和排液

37、孔,以排除不凝气体和冷凝液等。 4.4 接管接管 壳程流体进出口接管:取接管内油品流速为 1m/s,则接管内径为 44 49242.42/(3600 825) 0.1453( ) 3.14 1 v dm u 取标准管径为 70 mm。 管程流体进出口接管:取接管内循环水流速为 1.5m/s,则接管内径为 44 261859.1279/(3600 994) 0.2493( ) 3.14 1.5 v dm u 取标准管径为 250 mm。 4.5 假管假管 为减少管程分程所引起的中间穿流的影响,可设置假管。假管的表面形状为两端堵死 的管子,安置于分程隔板槽背面两管板之间但不穿过管板,可与折流斑焊接

38、以便固定。假 管通常是每隔 34 排换热管安置 1 根。 . . 4.6 拉杆和定距管拉杆和定距管 为了使折流板能牢固地保持在一定的位置上,通常采用拉杆和定距管。所选择的拉 杆直径为 12mm,拉杆数量为 4,定距管(参考文献化工设备手册曲文 25 2.5mm 海 主编) 4.7 膨胀节膨胀节 膨胀节又称补偿圈。膨胀节的弹性变形可 减小温差应力,这种补偿方法适用于两流体 的温差低于 700c 且壳方的流体压强不高于 600kpa 的情况。 换热器的膨胀节一般分为带衬筒的膨胀节和不带衬筒的膨胀节。根据换热器壳侧介质 的不同,使用的膨胀节就不同,通常为了减小膨胀节对介质的流动阻力,常用带衬筒的膨

39、胀节。衬筒应在顺介质流动的方向侧与壳焊接。对于卧式换热器,膨胀节底部应采用带螺 塞结构,这样便于排液。 . . 第五章第五章 计算结果一览表计算结果一览表 换热器型式:固定管板式管口表 换热面积:415 2 ()m 符 号 尺寸用途 连接型 式 工艺参数adn180冷却循环水入口平面 名称管程壳程bdn180冷却循环水出口平面 物料名称循环水油cdn100煤油入口凹凸面 操作压力,mpa0.10.1ddn100煤油出口凹凸面 操作温度, 0c 30/40140/40edn20排气口凹凸面 流量,kg/h49242.42261859.1279fdn20放净口凹凸面 流体密度, 3 kg m994

40、825 流速,m/s10.14576 传热量,kw3036.62 总传热系数, 2 /w mk324.31 对流传热系数, 2 /w mk4796.62462.075 污垢系数, 2 /m k w0.000340.000172 阻力降,mpa0.0177170.002554 程数21 推荐使用材料碳钢碳钢 管子规格 252. 5mm 管数 932 管长, mm 6000 管间距,mm32排列方式正三角形 折流板型式上下 间距, mm 400 切口高度 25 壳体内径, mm 1300 保温层厚 度 . . 课程设计与心得课程设计与心得 本周顺利完成了化工原理课程设计,总体来看本人的工艺计算、过

41、程设计 及绘图等专业能力得到了真正有效的提高,可以较好地把理论学习中的分散知 识点和实际生产操作有机结合起来,得到较为合理的设计成果,达到了课程综 合训练的目的,提高了我个人分析和解决化工实际问题的能力。同时,在设计 过程中也存在者一些共性的问题,主要表现在: (1)设计中存在的问题)设计中存在的问题 1设计过程缺乏工程意识。设计过程缺乏工程意识。 身为学生的我在做课程设计时所设计的结果没有与生产实际需要作参考, 只是为了纯粹计算为设计,缺乏对问题的工程概念的解决方法。 2.学生对单元设备概念不强。学生对单元设备概念不强。 对化工制图、设备元件、材料与标准不熟悉,依葫芦画瓢的不在少数,没 有达

42、到课程设计与实际结合、强化“工程”概念的目的。绘图能力欠缺,如: 带控制点工艺流程图图幅设置、比例及线型选取、文字编辑、尺寸标注以及设 备、仪表、管件表示等绘制不规范。 3.物性参数选择以及计算。物性参数选择以及计算。 在化工原理课程设计工程中首要的问题就是物性参数选择以及计算,然而 我们于开始并不清楚需要计算哪些物性参数以及如何计算。这对这些问题,指 导老师应在开课之初给我们讲一下每个单元操作所需的物性参数,每个物性参 数查取方法以及混合物系物性参数的计算方法,还有如何确定体系的定性温度。 (2)解决措施)解决措施 1.加强工程意识。加强工程意识。 设计过程中我们应多做深层次思考,综合考虑经

43、济性、实用性、安全可靠 性和先进性,强化自己的综合和创新能力的培养;积极查阅资料和复习有关教 科书,学会正确使用标准和规范,强化自己的工程实践能力。为了增强我们的 工程意识提出以下措施:一是在化工原理课程讲述过程中老师应加强对我们工 程意识的培养,让我们明确什么是工程概念,比如:理论上的正确性,技术上 . . 的可行性,操作上的安全性,经济上的合理性,了解工程问题的计算方法。比 如试差法、分析法等。二是查阅文献或深入生产实际,了解现代化工生产单元 设备作用原理以及设计理念,增强对设备的感性认识。三是老师应让我们明白 工程问题的解决方法有多个实施方案,最后应综合考虑操作费用和经济费用以 及安全性

44、等多个方面来确定最优方案。 2.强化工程制图本领。强化工程制图本领。 为了提高我们工程制图能力,应强化计算机应用。在课程设计开设之前应 开设 autocad 课程,利用 autocad 软件绘图,即精确又快速,也有利于适应 今后实际工程设计的新要求。此外利用计算机应用程序也可代替试差方法繁琐 的人工计算。 3.引导学生学会统筹兼顾,从工艺和设备全方位考虑设计问题。引导学生学会统筹兼顾,从工艺和设备全方位考虑设计问题。 化工原理课程设计是一个即繁琐又费时的过程,这要求老师和学生都要有 耐性,要客观的对待每一个步骤,不能想当然更不能为了凑结果而修改数据。 应科学地对待每一个数据,经得起深究和考验。

45、 在以后的课程设计中,要精心准备更先进和工程化的设计任务,我们应多 做适当讨论,必将在激发我们学习兴趣、全面培养我们的综合和创新的工程能 力方面再走出重要的一步。 . . 参考文献参考文献 【1】贾绍义 柴诚敬.化工原理课程设计【m】. 天津:天津大学出版社,2011. 【2】陈声宗.化工设计【m】.北京:化学工业出版社 【3】柴诚敬.化工原理【m】.北京:高等教育出版社 【4】杨树才.化工制图【m】.北京:化学工业出版社 【5】韩冬冰、李叙凤.化工工程设计【m】北京 :学苑出版社 【6】聂清德.化工设备设计【m】北京:化学工业出版社 【7】大连理工大学.化工原理(上册) 【m】. 大连:大连理工大学出版社,1

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