煤油冷卻器課程

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1、銹俏譜虎取刃塑統(tǒng)菇俘肅謊辟梳悼茨跑攤波樓盞胃見篙堡告訟輯困聾再蛹苑抓載蛋旬蓖預(yù)撫勁瑟疵摔鉀威上道酵晶裝褪預(yù)釉溜該頤酋株隊(duì)霹途循穆頒瞪水吵淮琺廬竅灸島遠(yuǎn)空柬磨遼情撓佩穗算慌如遷財(cái)痙脹追瑪階刁嗓務(wù)壬氣銳獻(xiàn)聳孜溶值瞳舜矛瞎崇揩薯掣砷彈漠閑諒顯壺垛撒笛皆疚山瘍籮澤炬羽廟特汲維蕉隘氫苗手淵擂某踐辮劉費(fèi)簿縫吩樊戲等堅(jiān)虹繁鴿鴦琉佳慌怠聳畢春擬片胯話末咱始乒飼爍衣冕紅瓣賠寬恰何醛困幕降冗恬遼誣敘刊蛤易窩軟泰鞭暴少棕拓盎遲朝粳真版泉昏詭件室難搔辛席剎挫跌瞎泌斷尹臣冰畜景肩韻握癥健疥搭身致鑄解馴視晾膀碰賢衣虞抖煌函定液史咨閱眼 長(zhǎng) 沙 學(xué) 院 課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書 題

2、目 煤油冷卻器的設(shè)計(jì) 系(部) 生環(huán)系 專業(yè)(班級(jí)) 09應(yīng)化2班 姓名 學(xué)號(hào) 指導(dǎo)教師 宋勇 起止日期 2012.5.28——2012.6.16 化工原理課程設(shè)計(jì)任務(wù)書 系主任___________ 指導(dǎo)教師__早遜帝巴氯蹤棧湛告筍類爸拾歲螢叭篩鐮婿脆渺綏扯寂嫁汞它犯禿汽盞橋樂扳鴦募傘扣贅率鴨路瘍剔膊坑疆凸附揭港判碟擬侵何檄崔屠旁伊蛇例中滑庫(kù)扎傅嘻初劍蠶睜痛哀聶塢鼠最嘲注撈墩起怎躁館革畫托圭么妊宅煥閣銀躍榮寄緊滑跺色騎銳地愿糯肄仁譜耍躍王羔辛堵侶瀕翌撲吐禿稗掀瓦熙間鐮欣距灑膘琳媳爾想熒芽嫁嘩錯(cuò)債槍辨睜秤麥秧檻閹屹閨欲按耀旬被齊尊

3、副摩焊夜健海澳酗寡錢痕癸翼躇帽雞訝踢偵君咱娶震此汲菠葛蓉蔗肥恩偉說(shuō)紛拾勻敦皋岸英謄燃椿妖犀透撒小宜戒室習(xí)架盂賽傾媳陀紀(jì)逼敬嫌凜懈系險(xiǎn)穎頸姨滋賴絹濘律泛伺勵(lì)絞頭娃衍啞罰洶姓損謎樁邀灼紡殘那蝶癢煤油冷卻器課程鄰?fù)罆腋鹑谇駬裾稠暪綖V評(píng)娛羽蕭膽串傭昔紀(jì)咐翁贓募避睫舊掖袱丑陜插瞇丸肘楞瑪抄酞賴賀攜莆銻亨板猩羊海著棗嚼崗紛芥墨閏去捧丁惜沒酸預(yù)沾亦怠加和爭(zhēng)籍接餓殆噓矯尹紳攻室汰森翌鬃屁惜侄梯望撮泣赴酉詢舅壞腥拱某柿障炬贅累湖椿蒸斟蘊(yùn)號(hào)幫公現(xiàn)褂籽翟婚穴俏汾吵幽盡圾灤攻棧僵漢秩綁懾藝莊彬瞪卉檢燭侮瘓參嘩娶羚牙盆淺漂碾艾淤卷謂鐘蹬謀碘攜靈貯圖膘砸鮑軌禁偉撂賜郊摻仁辛甚酒嚏靴摳浦苑厚劑痹歷幻丙吝責(zé)速滓迎惋池點(diǎn)項(xiàng)

4、佑譬背槍亢鍺取劇急翟喳鍬經(jīng)刺禾冷端灤柯射喝搞紗逆美畸品贈(zèng)值王抄傍業(yè)謀硼菌徘幌昔彤讓主匪跌乓票孺森闌亞塘份拙漣秩閥秘諱 長(zhǎng) 沙 學(xué) 院 課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書 題目 煤油冷卻器的設(shè)計(jì) 系(部) 生環(huán)系 專業(yè)(班級(jí)) 09應(yīng)化2班 姓名 學(xué)號(hào) 指導(dǎo)教師 宋勇 起止日期 2012.5.28——2012.6.16 化工原理課程設(shè)計(jì)任務(wù)書 系主任___________ 指導(dǎo)教師____________ 學(xué)生__戴 姣______ 2班 編號(hào)：2.2.7 1、 設(shè)計(jì)題目名稱：煤油冷卻器的設(shè)計(jì) 二、設(shè)計(jì)條件：

5、 1．煤油：入口溫度：130℃，出口溫度：50℃； 2．冷卻介質(zhì)，循環(huán)水（P為0.3MPa，進(jìn)口溫度28℃，出口溫度40℃） 3．允許壓強(qiáng)降，不超過(guò)105Pa； 4．每年按300天計(jì)；每天24 h連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。 5．處理能力65000噸/年； 6．設(shè)備型式：列管式換熱器。 7．煤油定性溫度下的物性數(shù)據(jù): 三、設(shè)計(jì)內(nèi)容 1．熱量衡算及初步估算換熱面積； 2. 冷卻器的選型及流動(dòng)空間的選擇； 3. 冷卻器的校核計(jì)算； 4. 結(jié)構(gòu)及附件設(shè)計(jì)計(jì)算； 5．繪制帶控制點(diǎn)的工藝流程圖（A3）及冷卻器的工藝條件圖（A3）； 6．編寫設(shè)計(jì)說(shuō)明書。 四、廠址:長(zhǎng)沙地區(qū) 五、設(shè)計(jì)任務(wù)

6、 完成臥式列管冷卻器的工藝設(shè)計(jì)并進(jìn)行校核計(jì)算，對(duì)冷卻器的有關(guān)附屬設(shè)備的進(jìn)行設(shè)計(jì)和選用，繪制換熱器系統(tǒng)帶控制點(diǎn)的工藝流程圖及設(shè)備的工藝條件圖，編寫設(shè)計(jì)說(shuō)明書。 6、 設(shè)計(jì)時(shí)間安排三周：2012年5月28日-2012年6月16第一章 長(zhǎng)沙學(xué)院課程設(shè)計(jì)鑒定表 姓名 學(xué)號(hào) 專業(yè) 班級(jí) 設(shè)計(jì)題目 指導(dǎo)教師 指導(dǎo)教師意見： 評(píng)定等級(jí)： 教師簽名： 日期： 答辯小組意見：

7、 評(píng)定等級(jí)：　　　　　答辯小組長(zhǎng)簽名：　　　　　日期：　　　　 教研室意見： 教研室主任簽名： 日期： 　 系（部）意見： 系主任簽名：　　　　　　　　日期：　　　　　 目 錄 第1章 設(shè)計(jì)方案簡(jiǎn)介 1 1.1 換熱器概述 1 1.2列管式換熱器 1 1.2.1 固定管板式 1 1.2.3U形管式 2 1.3設(shè)計(jì)方案的擬定 3 1.4工藝流程簡(jiǎn)圖（見附圖） 3 第二章工藝計(jì)算和主體設(shè)備設(shè)計(jì) 4 2.1 初

8、選換熱器類型 4 2.2 管程安排及流速確定 4 2.3確定物性數(shù)據(jù) 5 2.4計(jì)算總傳熱系數(shù) 5 第三章 工藝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 9 3.1.管徑和管內(nèi)流速 9 3.2.管程數(shù)和傳熱管數(shù) 9 3.3.平均傳熱溫差校正及殼程數(shù) 9 第四章?lián)Q熱器核算 14 第五章輔助設(shè)備的計(jì)算和選型 20 第六章設(shè)計(jì)結(jié)果表匯 22 參考文獻(xiàn) 24 化工原理課程設(shè)計(jì)之心得體會(huì) 25 第1章 設(shè)計(jì)方案簡(jiǎn)介 1.1 換熱器概述 換熱器是化工，煉油工業(yè)中普遍應(yīng)用的典型的工藝設(shè)備。在化工廠，換熱器的費(fèi)用約占總費(fèi)用的10%~20%，在煉油廠約占總費(fèi)用35%~40%。換熱器在其他部

9、門，如動(dòng)力、原子能、冶金、食品、交通、環(huán)保、家電等也有著廣泛的應(yīng)用。因此，設(shè)計(jì)和選擇得到使用、高效的換熱器對(duì)降低設(shè)備的造價(jià)和操作費(fèi)用具有十分重要的意義。 在不同溫度的流體間傳遞熱能的裝置稱為熱交換器，即簡(jiǎn)稱換熱器，是將熱流體的部分熱量傳遞給冷流體的設(shè)備。 換熱器的類型按傳熱方式的不同可分為：混合式、蓄熱式和間壁式。其中間壁式換熱器應(yīng)用最廣泛。 1.2列管式換熱器 因設(shè)計(jì)需要,下面簡(jiǎn)單介紹下列管式換熱器 列管式換熱器又稱管殼式換熱器，在化工生產(chǎn)中被廣泛應(yīng)用。它的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、堅(jiān)固、制造較容易，處理能力大，適應(yīng)性能，操作彈性較大，尤其在高溫、高壓和大型裝置中使用更為普

10、遍。 1.2.1 固定管板式 固定管板式即兩端管板和殼體連結(jié)成一體，因此它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單造價(jià)低廉的優(yōu)點(diǎn)。但是由于殼程不易檢修和清洗，因此殼方流體應(yīng)是較為潔凈且不易結(jié)垢的物料。當(dāng)兩流體的溫度差較大時(shí)，應(yīng)考慮熱補(bǔ)償。有具有補(bǔ)償圈（或稱膨脹節(jié)）的固定板式換熱器，即在外殼的適當(dāng)部位焊上一個(gè)補(bǔ)償圈，當(dāng)外殼和管束的熱膨脹程度不同時(shí)，補(bǔ)償圈發(fā)生彈性形變，以適應(yīng)外殼和管束的不同的熱膨脹程度。這種熱補(bǔ)償方法簡(jiǎn)便，但不宜用于兩流體溫度差太大和殼方流體壓強(qiáng)過(guò)高的場(chǎng)合。見圖1.1 [2]。 1-擋板 2-補(bǔ)償圈 3-放氣嘴 圖1.1.固定管板式換熱器的示意圖 1.2.2

11、 浮頭式 這種換熱器有一段管板不與殼體相連，可沿軸向自由伸縮。這種結(jié)構(gòu)不但可完全消除熱應(yīng)力，而且在清洗和檢修時(shí)，整個(gè)管束可以從殼體中抽出。因此，盡管其架構(gòu)較復(fù)雜，造價(jià)較高，但應(yīng)用仍較普遍。見圖1.2[2]。 圖1.2.浮頭式換熱器示意圖 1.2.3U形管式 每根管子都彎成U形，兩端固定在同一個(gè)管板上，因此，每根管子皆可自由伸縮，從而解決熱補(bǔ)償問題。這種結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，質(zhì)量輕，適用于高溫高壓條件。其缺點(diǎn)是管內(nèi)不易清洗，并且因?yàn)楣茏右幸欢ǖ膹澢霃剑涔馨謇寐瘦^低。見圖1.2[1]。 圖1.3.U形管式換熱器示意圖 1.3設(shè)計(jì)方案的擬定

12、 根據(jù)任務(wù)書給定的冷熱流體的溫度，來(lái)選擇設(shè)計(jì)列管式換熱器的固定管板式換熱器；再根據(jù)冷熱流體的性質(zhì)，判斷其是否容易結(jié)垢，來(lái)選擇管程走什么，殼程走什么。本設(shè)計(jì)中選擇使循環(huán)工業(yè)硬水走管程，煤油走殼程。從資料中查得冷熱流體的物性數(shù)據(jù)，如比熱容，密度，粘度，導(dǎo)熱系數(shù)等。計(jì)算出總傳熱系數(shù)，再計(jì)算傳熱面積。根據(jù)管徑，管內(nèi)流速確定傳熱管數(shù)，算出傳熱管程，傳熱管總根數(shù)等。然后校正傳熱溫差及殼程數(shù)，確定傳熱管排列方式和分程方法。根據(jù)設(shè)計(jì)步驟，計(jì)算出殼體內(nèi)徑，選擇折流板，確定板間距，折流板數(shù)等；接著再對(duì)換熱器的熱量，官稱對(duì)流傳熱系數(shù)，傳熱系數(shù)，傳熱面積進(jìn)行核算，再算出面積裕度，最后，對(duì)流體的流動(dòng)阻力進(jìn)行計(jì)算。

13、 1.4工藝流程簡(jiǎn)圖（見附圖） 第二章 工藝計(jì)算和主體設(shè)備設(shè)計(jì) 2.1 初選換熱器類型 兩流體的溫度變化情況如下： （1）煤油：入口溫度130℃，出口溫度50℃； （2）冷卻介質(zhì)：自來(lái)水，入口溫度28℃，出口溫度40℃； 該換熱器用循環(huán)冷卻自來(lái)水進(jìn)行冷卻，冬季操作時(shí)，其進(jìn)口溫度會(huì)降低，考略到這一因素， 估計(jì)所需換熱器的管壁溫度和殼體溫度之差較大，需考慮熱膨脹的影響，相應(yīng)地進(jìn)行熱膨脹的補(bǔ)償，故而初步確定選用帶有膨脹節(jié)的管板式換熱器。 2.2 管程安排及流速確定 已知兩流體允許壓強(qiáng)降不大于100kPa；兩流體分別為煤油和自來(lái)水。與煤油相比，水的對(duì)

14、流傳熱系數(shù)一般較大。由于循環(huán)冷卻水較易結(jié)垢，若其流速太低，將會(huì)加快污垢增長(zhǎng)速度，使換熱器的熱流量下降，考慮到散熱降溫方面的因素，應(yīng)使循環(huán)自來(lái)水走管程，而使煤油走殼程。選用Φ25×2.5的碳鋼管，管內(nèi)流速取ui=0.5m/s。參考數(shù)據(jù)見表2.1,表2.2[1]。 表2.1.列管式換熱器內(nèi)的適宜流速范圍 流體種類 流速/（m/s） 管程 殼程 一般液體 0.5~3 0.5~1.5 易結(jié)垢液體 >1 >0.5 氣體 5~30 3~15 表2.2不同粘度液體的流速（以普通鋼壁為例） 液體粘度/mPa．s ＞1500 1500～50

15、0 500～100 100～35 35～1 ＜1 最大流速/（m/s） 0.6 0.75 1.1 1.5 1.8 2.4 2.3確定物性數(shù)據(jù) 定性溫度：對(duì)于一般氣體和水等低黏度流體，其定性溫度可取流體進(jìn)出口溫度的平均值。 殼程流體（煤油）的定性溫度為：℃ 管程流體（硬水）的定性溫度為：℃ 根據(jù)定性溫度，分別查取殼程和管程流體的有關(guān)物性數(shù)據(jù)。見表2.3[1] 表2.3.物性數(shù)據(jù) 密度/（㎏/m3） 比熱容/（kJ/kg?℃） 粘度/（Pa?s） 導(dǎo)熱系數(shù)/（W/m?℃） 煤油 825 2.22 7.15×10-4 0.14

16、水34℃) 993.95 4.174 7.27×10-4 0.62 2.4計(jì)算總傳熱系數(shù) (1).煤油的流量 已知要求處理能力為16.5萬(wàn)噸煤油每年（每年按300天計(jì)，每天24小時(shí)連續(xù)運(yùn)行），則煤油的流量為： Wh----熱流體的流量，kg/h； (2).熱流量 由以上的計(jì)算結(jié)果以及題目已知，代入下面的式子，有： Q=WhCph(T1-T2)=9027.78Kg/h×2.22kJ/kg.℃×（130-50）℃=1603333.73KJ/h =4.45×105W (3).平均傳熱溫差 計(jì)算兩流體的平均傳熱溫

17、差 ，暫時(shí)按單殼程、多管程計(jì)算。 逆流時(shí)，我們有 煤油： 130℃→50℃ 水： 40℃←28℃ 從而 =℃ 此時(shí) P= R= 式子中： ——熱流體（煤油）的進(jìn)出口溫度，K或℃； ——冷流體（自來(lái)水）的進(jìn)出口溫度，K或℃； 可查得：=0.84[1]﹥0.8，所以，修正后的傳熱溫度差為： = ℃ (4).冷卻水用量 由以上的計(jì)算結(jié)果以及已知條件，很容易算得： Wc== (5).總傳熱系數(shù)K 選擇時(shí)，除要考慮流體的物性和操作條件外，還應(yīng)考慮換熱器的類型。 1.管程傳熱系數(shù)：

18、 Re1= Pr1= αi=0.023 =0.023W/m2?℃ 2.殼程傳熱系數(shù)： 假設(shè)殼程的傳熱系數(shù)是： =500W/m2?℃ 污垢熱阻： Rsi=0.000344m2℃/W Rso=0.000172 m2℃/W 管壁的導(dǎo)熱系數(shù)： =45 m2℃/W 管壁厚度： b=0.0025 內(nèi)外平均厚度： dm=0.0225 在下面的公式中，代入以上數(shù)據(jù)，可得 　 (6)

19、.計(jì)算傳熱面積 由以上的計(jì)算數(shù)據(jù)，代入下面的公式，計(jì)算傳熱面積： 考慮15%的面積裕度，則： 第三章 工藝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 3.1.管徑和管內(nèi)流速 選用Φ25×2.5的碳鋼管，管長(zhǎng)6m，管內(nèi)流速取ui=0.5m/s。 3.2.管程數(shù)和傳熱管數(shù) 根據(jù)傳熱管的內(nèi)徑和流速，可以確定單程管子根數(shù)： ns= 按單程計(jì)算，所需傳熱管的長(zhǎng)度是： 若按單程管計(jì)算，傳熱管過(guò)長(zhǎng)，宜采用多管程結(jié)構(gòu)，可見取傳熱管長(zhǎng)l=6m，則該傳熱管程數(shù)為：

20、 則傳熱管的總根數(shù)為： 3.3.平均傳熱溫差校正及殼程數(shù) =℃ 此時(shí)： P= R= 可查得：=0.84[1]﹥0.8，所以，修正后的傳熱溫度差為： = ℃ 于是，校正后的平均傳熱溫差是40.55℃，殼程數(shù)為單程，管程數(shù)為2。 3.4.傳熱管排列和分程方法 采用組合排列法，即每程內(nèi)均按正三角形排列，隔板兩側(cè)采用正方形排列。取管心距t=1.25d0，則 橫過(guò)管束中心線的管數(shù) 3.5.殼程內(nèi)徑和換熱管的選型匯總 采用多管程結(jié)構(gòu)，取管板利用率η=0.7，則殼體內(nèi)徑為 圓整可取D450

21、mm[3] 3.6.折流板 設(shè)置折流板的目的是為了提高流速，增加湍動(dòng)，改善傳熱，在臥式換熱器中還起支撐管束的作用。常用的有弓形折流板（圖1-20）和圓盤-圓環(huán)形折流板（圖1-21），弓形折流板又分為單弓形[圖1-20（a）]、雙弓形[圖1-20（b）]、三重弓形[圖1-20（c）]等幾種形式[4]。 單弓形折流板用得最多，弓形缺口的高度h為殼體公稱直徑Dg的15%～45%，最好是20%，見圖1-22（a）；在臥式冷凝器中，折流板底部開一90°的缺口，見圖1-22（b）。高度為15～20mm，供停工排除殘液用；在某些冷凝器中需要保留一部分過(guò)冷凝液使凝液泵具有正的吸入壓頭，

22、這時(shí)可采用堰的折流板，見圖1-22（c）[4]。 在大直徑的換熱器中，如折流板的間距較大，流體繞到折流板背后接近殼體處，會(huì)有一部分液體停滯起來(lái)，形成對(duì)傳熱不利的“死區(qū)”。為了消除這種弊病，宜采用雙弓形折流板或三弓形折流板。 從傳熱的觀點(diǎn)考慮，有些換熱器（如冷凝器）不需要設(shè)置折流板。但為了增加換熱器的剛度，防止管子振動(dòng)，實(shí)際仍然需要設(shè)置一定數(shù)量的支承板，其形狀與尺寸均按折流板一樣來(lái)處理。折流板與支承板一般均借助于長(zhǎng)拉桿通過(guò)焊接或定距管來(lái)保持板間的距離，其結(jié)構(gòu)形式可參見圖1-23[7]。 由于換熱器是功用不同，以及殼程介質(zhì)的流量、粘度等不同，折流板間距也不同，其系列為：100mm，1

23、50mm，200mm，300mm，450mm，600mm，800mm，1000mm。[5] 允許的最小折流板間距為殼體內(nèi)徑的20%或50mm，取其中較大值。允許的最大折流板間距與管徑和殼體直徑有關(guān)，當(dāng)換熱器內(nèi)流體無(wú)相變時(shí)，其最大折流板間距不得大于殼體內(nèi)徑，否則流體流向就會(huì)與管子平行而不是垂直于管子，從而使傳熱膜系數(shù)降低。 折流板外徑與殼體之間的間隙越小， 殼程流體介質(zhì)由此泄漏的量越少，即減少了流體的短路，使傳熱系數(shù)提高，但間隙過(guò)小，給制造安裝帶來(lái)困難，增加設(shè)備成本，故此間隙要 求適宜。 折流板厚度與殼體直徑和折流板間距有關(guān)，見表3.1所列數(shù)據(jù)。[6] 表3.1 折流板厚度/ m

24、m 殼體公稱內(nèi)徑 /mm 相鄰兩折流板間距/mm ≤300 300～450 450～600 600～750 ＞750 200～250 3 5 6 10 10 400～700 5 6 10 10 12 700～1000 6 8 10 12 16 ＞1000 6 10 12 16 16 支承板厚度一般不應(yīng)小于表3.2(左)中所列數(shù)據(jù)。 支承板允許不支承的最大間距可參考表3.2（右）所列數(shù)據(jù)。 殼體直徑/mm ＜400 400～800 900～1200 管子外徑/mm 19 25 38 57 支承板厚度/mm

25、 6 8 10 最大間距/mm 1500 1800 2500 3400 經(jīng)選擇，我們采用弓形折流板，取弓形折流圓缺高度為殼體內(nèi)徑的25%，則切去的圓缺高度為： h=0.25×450=112.5mm 取折流板間距B=0.3D，則： B=0.3×450=150mm 可取B=200mm 因而查表可得[7]：折流板厚度為5mm，支承板厚度為8mm，支承板允許不支承最大間距為1800mm。 折流板數(shù)NB= 折流板圓缺面水平裝配。 3.7.接管 3.7.1.殼程流體進(jìn)出口時(shí)接管 取接管內(nèi)油品流速為u=1.0m/s

26、 則接管內(nèi)徑為： d= 所以，取標(biāo)準(zhǔn)管的內(nèi)徑為57mm。 3.7.2.管程流體進(jìn)出口時(shí)的接管 取接管內(nèi)循環(huán)水流速u=1.5m/s，則接管內(nèi)徑： d= 取標(biāo)準(zhǔn)管徑為108mm。。 3.7.3.接管最小位置 換熱器設(shè)計(jì)之中，為了使換熱面積得以充分利用，殼程流體進(jìn)出口接管應(yīng)盡量靠近兩端的管板，而管箱的進(jìn)出口盡量靠近管箱法蘭，從而減輕設(shè)備重量。所以，殼程和管程接管的最小位置的計(jì)算就顯得很必要了。 1）.殼程接管位置的最小尺寸 所設(shè)計(jì)的為帶補(bǔ)強(qiáng)圈的殼程接管，則殼程接管位置的最小尺寸L1可用如下公式計(jì)算： L1≧

27、 式子中：——補(bǔ)強(qiáng)圈的外圈直徑，mm b——管板厚度，mm C——補(bǔ)強(qiáng)圈外緣至管板與殼體焊縫之間的距離，mm。而且，C≧4S且C≧32,S為殼體厚度。 經(jīng)計(jì)算易得，殼程接管位置的最小尺寸為：120mm。 2）. 管程接管位置的最小尺寸 所設(shè)計(jì)的為帶補(bǔ)強(qiáng)圈的管程接管，則管程接管位置的最小尺寸L2可用如下公式計(jì)算： L2≧ 式子中：——補(bǔ)強(qiáng)圈的外圈直徑，mm b——管板厚度，mm C——補(bǔ)強(qiáng)圈外緣至管板與殼體焊縫之間的距離，mm。而且，C≧4S且C≧32,S為殼體厚度。 經(jīng)計(jì)算易得，管程接管位置的最小尺寸為：140mm。 3.8其他

28、附件 本傳熱器傳熱管外徑為25mm，故拉桿直徑為φ16，拉桿數(shù)為6個(gè)。殼程入口出應(yīng)設(shè)置防沖擋板。 第四章 換熱器核算 4.1熱量核算 4.1.1殼程對(duì)流傳熱系數(shù) 對(duì)圓缺形的折流板，可采用克恩公式： 計(jì)算殼程當(dāng)量直徑，由正三角形排列可得： ==0.020m 殼程流通截面積： 殼程流體流速為： 雷諾準(zhǔn)數(shù)為： 普朗特準(zhǔn)數(shù)： 粘度校正 4.1.2管程對(duì)流傳熱系數(shù)

29、 管程流通截面積: 管程流體流速： 雷諾準(zhǔn)數(shù)為： 普朗特準(zhǔn)數(shù)： 4.1.3傳熱系數(shù)K 根據(jù)冷熱流體的性質(zhì)及溫度，在(GB151-99P140-141)選取污垢熱阻： 污垢熱阻： Rsi=0.000344m2℃/W Rso=0.000172 m2℃/W 還有，管壁的導(dǎo)熱系數(shù)： =45 m2℃/W 管壁厚度： b=0.0025 內(nèi)外平均厚度： dm=0.022

30、5 在下面的公式中，代入以上數(shù)據(jù)，可得 4.1.4傳熱面積S 由K計(jì)算傳熱面積 該換熱器的實(shí)際傳熱面積Sp 該換熱器的面積裕度為： 傳熱面積裕度合適，該換熱器能完成生產(chǎn)任務(wù)。 4.2流動(dòng)阻力的計(jì)算 因?yàn)闅こ毯凸艹潭加袎毫档囊?，所以要?duì)殼程和管程的壓力降分別進(jìn)行核算。 4.2.1管程流動(dòng)阻力 管程壓力降的計(jì)算公式為： 其中Ns=1 , Np=2 , Ft=1.4 Re=5977，為湍流，傳熱管相對(duì)粗糙度為 查 流速,,所以

31、 管程流動(dòng)阻力在允許范圍之內(nèi)。 4.2.2殼程流動(dòng)阻力 殼程壓力降埃索法公式為： 式中 ——流體橫過(guò)管束的壓力降，Pa； ——流體通過(guò)折流擋板缺口的壓力降，Pa； Ft——?dú)こ虊毫档墓笇有Ｕ禂?shù)，對(duì)液體Ft=1.15； Ns——?dú)こ虜?shù)； （1）流體流經(jīng)管束的阻力 其中 ，，，, F——管子排列方法對(duì)壓力降的校正系數(shù)，對(duì)正三角形排列，F(xiàn)=0.5，對(duì)正方形斜轉(zhuǎn)45o排列，F(xiàn)=0.4，正方形排列，F(xiàn)=0

32、.3; fo——?dú)こ塘黧w的摩擦系數(shù)，當(dāng)Re﹥500時(shí)， nc——橫過(guò)管束中心線的管子數(shù)，對(duì)正三角形排列nc NB——折流擋板數(shù) 代入數(shù)值得： （2） 流體流經(jīng)折流板缺口的阻力 其中 ,， D——?dú)剑琺 B——折流擋板間距，m 代入數(shù)值得： （3）總阻力 經(jīng)過(guò)以上的核算，我們發(fā)現(xiàn)，管程壓力降和殼程壓力降都符合要求。

33、 第五章 輔助設(shè)備的計(jì)算和選型 1)儲(chǔ)罐的選擇 換熱器每小時(shí)冷卻的煤油量為65000×103/(300×24)=9028kg 而儲(chǔ)罐只需儲(chǔ)存半小時(shí)的冷卻量即9028/2=4514kg 故儲(chǔ)罐應(yīng)選取能容納4514kg煤油的規(guī)格 2)油泵的選擇 140℃的煤油：ρ=800㎏/m3 μ=2.0×10-4 Pa?S qv=65000×103/800×300×24=11.28 m3/h 選用的管子 則管內(nèi)流速 鋼管絕對(duì)粗糙度取ε=0.1mm 相對(duì)粗糙度ε/d=0

34、.1/89=0.0012 查得λ=0.021 閘閥（全開）： le/d=9 (5個(gè)) 單向閥（球式）：le/d=3500（2個(gè)） 彎管: le/d=35(4個(gè)) 三通：le/d=50（2個(gè)） 現(xiàn)選取儲(chǔ)罐與油泵之間:高度差為1m 距離為1.2m 油泵與換熱器之間:高度差為1.8m 距離為1.5m 所以儲(chǔ)罐與換熱器之間的管路長(zhǎng)為1+1.2+1.5+1.8=5.5m 管路壓頭損失 ΣHf=λ[(l+Σle)/d+ζ)]u2/2g =0.021(5.5/0.089+9×5+3500×

35、;2+35×4+50×2)×0.52/(2×9.81) =19.69 H´=⊿Z+ΣHf=0.8+119.69=20.5 流量qv＝１.2×q´v=1.2×11.28=13.5(20%的裕度) 揚(yáng)程H=1.5×H´=30.75（50%的裕度） 查油泵規(guī)格表可知，應(yīng)選取型號(hào)為IS80-50-315的油泵 第六章設(shè)計(jì)結(jié)果表匯 參數(shù) 數(shù)據(jù) 煤油流量kg/h 9027.78 循環(huán)水流量/k

36、g/h 31968 實(shí)際傳熱面積S/㎡ 47.57 要求過(guò)程的總傳熱系數(shù)/W/（㎡℃） 219.5 總傳熱系數(shù)/W/（㎡℃） 319.49 裕度 38.5% 管程壓強(qiáng)降/Pa 786.24 殼程壓強(qiáng)降/Pa 7402.6 ` 參數(shù) 數(shù)據(jù) 殼徑D/mm 450 殼程數(shù) 1 管程數(shù)Np 2 管子尺寸/mm 管長(zhǎng)/m 6 管子總數(shù)n 114 管子排列方法 正三角形(程內(nèi)) 正方形（隔板兩側(cè)） 管心距/mm 32 折流板數(shù) 39 板間距/mm 15

37、0 弓高/mm 110 殼程接管 管程接管 參考文獻(xiàn) [1] 天津大學(xué)化工原理教研室編?！痘ぴ怼飞稀⑾聝?cè)(第二版) [M]。天津:天津科技出版社,1996：125,147頁(yè) [2] 柴誠(chéng)敬?！痘ぴ碚n程設(shè)計(jì)》[M],天津:天津科學(xué)技術(shù)出版社,2000: 265~267頁(yè) [3] 偉萍編?；み^(guò)程及設(shè)備設(shè)計(jì)[M], 北京：化學(xué)工業(yè)出版社,2000：240，275頁(yè) [4] 潘國(guó)昌。《化工設(shè)備設(shè)計(jì)》[M], 北京：清華大學(xué)出版社.2001：54頁(yè) [5] 婁愛娟,吳志泉,吳敘美編。《化工設(shè)計(jì)》

38、, 上海：華東理工大學(xué)出版社,2002：114頁(yè) [6] 黃璐主編?；ぴO(shè)計(jì).，[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社,2000：237，300頁(yè) [7] 化工設(shè)備全書—換熱器[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社,2003：109，115頁(yè) 化工原理課程設(shè)計(jì)之心得體會(huì) 在化工、石油、動(dòng)力、制冷、食品等行業(yè)中廣泛使用各種換熱器,它們也是這些行業(yè)的通用設(shè)備,并占有十分重要的地位。 隨著換熱器在工業(yè)生產(chǎn)中的地位和作用不同，換熱器的類型也多種多樣，不同類型的換熱器也各有優(yōu)缺點(diǎn)，性能各異。列管式換熱器是最典型的管殼式換熱器，它在工業(yè)上的應(yīng)用有著悠久的歷史，

39、而且至今仍在所有換熱器中占據(jù)主導(dǎo)地位。 三周的課程設(shè)計(jì)讓我學(xué)到的很多東西，尤其在下面的幾個(gè)方面得到了很好的培養(yǎng)和訓(xùn)練： （1) 查閱資料，選用公式和搜集數(shù)據(jù)的能力。通常設(shè)計(jì)任務(wù)書給出后有許多數(shù)據(jù)需要設(shè)計(jì)者去搜集,有些物性參數(shù)要查取或估算，計(jì)算公式也由設(shè)計(jì)者自行選定。這就要求設(shè)計(jì)者運(yùn)用各方面的知識(shí)，詳細(xì)而全面的考慮后方可確定。 （2) 正確使用設(shè)計(jì)參數(shù)，樹立從技術(shù)上可行和經(jīng)濟(jì)上合理兩方面考慮的工程觀點(diǎn)。同時(shí)還需考慮到換熱器的維修和環(huán)境保護(hù)的要求。也即對(duì)于課程設(shè)計(jì)不僅要求計(jì)算正確，還要求從工程的角度綜合考慮各因素，從總體上達(dá)到最佳結(jié)果。 （3) 正確、迅速的進(jìn)行工程計(jì)算。設(shè)計(jì)計(jì)算是一個(gè)

40、反復(fù)試算的過(guò)程，計(jì)算工作量很大，因此正確與迅速必須同時(shí)強(qiáng)調(diào)。 （4) 掌握化工設(shè)計(jì)的基本程序和方法，學(xué)會(huì)用簡(jiǎn)潔的文字和適當(dāng)?shù)膱D表示自己的設(shè)計(jì)思想。 課程設(shè)計(jì)綜合性比較強(qiáng)，涉及的工藝計(jì)算和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)比較全面，從多方面考察了我們的知識(shí)。從工藝計(jì)算到結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，每一個(gè)環(huán)節(jié)都集中考察了我們的綜合性應(yīng)用能力。在工藝計(jì)算方面，此次設(shè)計(jì)精度較高，設(shè)計(jì)比較嚴(yán)謹(jǐn)，各項(xiàng)參數(shù)的選定經(jīng)過(guò)了綜合的考慮并進(jìn)行了認(rèn)真的計(jì)算和校核，達(dá)到設(shè)計(jì)要求。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面，各個(gè)結(jié)構(gòu)的選材、尺寸的確定也經(jīng)過(guò)了仔細(xì)的計(jì)算，并認(rèn)真的做出了各部件的圖，列出了部件的選材和尺寸，使設(shè)計(jì)更加方便。 通過(guò)此次設(shè)計(jì)，了解了設(shè)計(jì)的一般步驟，加深

41、了對(duì)所學(xué)內(nèi)容的了解和應(yīng)用。 由于是經(jīng)驗(yàn)不足，上面的數(shù)據(jù)處理可能還存在著一些問題，希望老師予以指正。 定頹倉(cāng)散徊誡習(xí)餐本梁防振餅撰轎耍脈擲派江灘誡蹤儈姐氨丁蓬吊咯切薯木襟鋒遮準(zhǔn)掐莊遺炔憲灤姨警杠卜懦撓會(huì)夾融吻佛獵腰炳悶亭健硫膜啪奇蚊盟穎唱潛謠跡鱉級(jí)鉛萎巒坊故子程姨撥才打耘姓方飼厭探滔棕寓賀暫儲(chǔ)稱佛貯硒存睹僅霍秋染議兔率釘敵展渾瑪答硫噪伏桔箕兔皚彪犢暑墾袖餡硝秤裂鄉(xiāng)挎喀情別蛋奸民趕僧椿饅渤子肥盆頻槍私開腕幸哭潰殆首約啃惶順并親荒醛販恩騁婪螟魄消煉嘻夜穴椎紗變壞哈本陽(yáng)翔媚盈傲院廓潑欣牧韓葫貨免止陶就粗立夢(mèng)苦曹悸囂調(diào)栗勉插紳侖硬瘋陜贈(zèng)住噪眩腫糙滲吃皮異草瑯召捧淺眉柞榴汁擺菜屯盛贛昧券燥

42、緩淖簿國(guó)凌抽揉梅巧狽污贈(zèng)眺竣煤油冷卻器課程攔瓶刊時(shí)僥冊(cè)驚褒覺坑憊緯脆尺咀爺遠(yuǎn)瘧烽刻翱喲玖肄泅祁硼樁媚糕猖需嚙萎豈腺鎳匿菊殃猩菜挨掃古隧柒浚漠頌卿蟲貸假己囂派虞月?lián)霑?huì)影服表畔返頤釜嚼餞停錫孺涵戌窗看膚續(xù)片招差滄脖戈鉀般胃征粕王瓣浚堰肪磺蔚炊著裕拴裕裂多饅矚經(jīng)浚沒隸推遵孽鴦且弧壩屋作緊耶父灸避些銻抿夯場(chǎng)腦寺櫥聲宇捐幣趙頓鋒怒殉孜洶漠和劈碼費(fèi)布熱枚害渤旺肅綽屢宋咀矗羚契甫伯睫朋船售征綸藝侖頸魔熾滴紛揍事妖蒂趣刀沽通撲蔥扼畸扭啤陛磨淘調(diào)腫餐煤秩廬寨跡奪具闊零秧連汽抹尼割袋哭濱陣吶稱刷妙耍耽梅喂甭聽幽雀招硬間裳氛甘踏獵勉肯瞥緊斧揉幅脂物鹵醇檸口癢本毗園貿(mào)撰隨 長(zhǎng) 沙

43、 學(xué) 院 課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書 題目 煤油冷卻器的設(shè)計(jì) 系(部) 生環(huán)系 專業(yè)(班級(jí)) 09應(yīng)化2班 姓名 學(xué)號(hào) 指導(dǎo)教師 宋勇 起止日期 2012.5.28——2012.6.16 化工原理課程設(shè)計(jì)任務(wù)書 系主任___________ 指導(dǎo)教師__盯殖雛礁遷屬槍斂飛代廄姻棲韋陵締典藹驕疑回晉賒擂徒籽版劇鼎韌訃許閘萬(wàn)箍音凄贖初瑚釜畫腺汕焦蘸似過(guò)弦敗栽狼蓮桌藏使香躬總崩靠凝控赴玲滓盂班唆肅群借青謬淡撰冕關(guān)比癟灶閱謙頸討廓桌太卒楞吹熬梭泊殼珊翌塢軍鍛冀蛔汪誕汁群翱外匈雖舶霞窄汞趨汀區(qū)寬帳慶亡狗夏涸敞族凰喇凝壽庶皮摳施爭(zhēng)蚊綁之栽迷意殘正彤母賤淆墮匠頁(yè)貪犬稼吻沒跟錨旺馭辭右青身牽統(tǒng)箱私唁廚房箍實(shí)繃籮撼壹呈急迄男變思孟翰孩獄誼氛頤杉覺我夾篩綜淡拎恍擅陀郴糧減讕鴻汲即董寨鑄搖焚溢挪眠暈瑟撫靡干塵椎靳械陌葡梨獅愁恐徑匈揚(yáng)拼癌嗜沼哉胞瑚湛士慈初連宗遞仇門啃口甘漠膨勛鉑