化工原理课程设计——换热器的设计

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1、苏州科技学院《化工原理》课程设计说明书题目：混合气冷却器的设计学院：化学生物与材料工程学院班级：材化1212学号：1220213207姓名：纪烨时间：2014年6月目录§一.任务书……………………………………………………………………………………………………-2-1.1.题目1.2.任务及操作条件1.3.列管式换热器的选择与核算§二.概述…………………………………………………………………………………………………..-3-2.1.换热器概述2.2.固定管板式换热器2.3.设计背景及设计要求§三.热量设计……………………………………………………………………………………………

2、……-5-3.1.初选换热器的类型3.2.管程安排（流动空间的选择）及流速确定3.3.确定物性数据3.4.计算总传热系数3.5.计算传热面积§四.机械结构设计…………………………………………………………………………………………..-9-4.1.管径和管内流速4.2.管程数和传热管数4.3.平均传热温差校正及壳程数4.4.壳程内径及换热管选型汇总4.4.折流板4.6.接管4.7.壁厚的确定、封头4.8.管板4.9.换热管4.10.分程隔板4.11拉杆4.12.换热管与管板的连接4.13.防冲板或导流筒的选择、鞍式支座的示意图(BI型)4.14.膨胀节的设定讨论§五.换热

3、器核算………………………………………………………………………………………….…-21-5.1.热量核算5.2.压力降核算§六.管束振动……………………………………………………………………………………..…………-25-6.1.换热器的振动6.2.流体诱发换热器管束振动机理6.3.换热器管束振动的计算6.4.振动的防止与有效利用§七.设计结果表汇…………………………………………………………………………………….……-28-§八.参考文献…………………………………………………………………………………………….…..-29-§附：化工原理课程设计之心得体会………………………

4、………………………………………………-30-§一.化工原理课程设计任务书1.1.题目煤油冷却器的设计1.2.任务及操作条件1.2.1.设备形式：列管式换热器1.2.2.操作条件(1).混合气：入口温度110℃，出口温度60℃(2).冷却介质：循环水，入口温度29℃，出口温度39℃(3).混合气定性温度下的物性数据ρ=90kg/m3，黏度1.5×10-5Pa.s，比热容3.297kJ/(kg.℃)，导热系数0.0279W/(m.℃)1.3.列管式换热器的选择与核算1.3.1.传热计算1.3.2.管、壳程流体阻力计算1.3.3.管板厚度计算1.3.4.膨胀节计算1.3.5

5、.管束振动1.3.6.管壳式换热器零部件结构§二.概述2.1.换热器概述换热器是化工、炼油工业中普遍应用的典型的工艺设备。在化工厂，换热器的费用约占总费用的10%～20%，在炼油厂约占总费用35%～40%。换热器在其他部门如动力、原子能、冶金、食品、交通、环保、家电等也有着广泛的应用。因此，设计和选择得到使用、高效的换热器对降低设备的造价和操作费用具有十分重要的作用。在不同温度的流体间传递热能的装置称为热交换器，即简称换热器，是将热流体的部分热量传递给冷流体的设备。换热器的类型按传热方式的不同可分为：混合式、蓄热式和间壁式。其中间壁式换热器应用最广泛，如表2-1所示。

6、表2-1传热器的结构分类类型特点间壁管壳式列管式固定管式刚性结构用于管壳温差较小的情况（一般≤50℃），管间不能清洗式带膨胀节有一定的温度补偿能力，壳程只能承受低压力浮头式管内外均能承受高压，可用于高温高压场合U型管式管内外均能承受高压，管内清洗及检修困难填料函式外填料函管间容易泄露，不宜处理易挥发、易爆炸及压力较高的介质内填料函密封性能差，只能用于压差较小的场合釜式壳体上部有个蒸发空间用于再沸、蒸煮双套管式结构比较复杂，主要用于高温高压场合和固定床反应器中套管式能逆流操作，用于传热面积较小的冷却器、冷凝器或预热器螺旋管式沉浸式用于管内流体的冷却、冷凝或管外流体的加热

7、喷淋式只用于管内流体的冷却或冷凝板面式板式拆洗方便，传热面能调整，主要用于粘性较大的液体间换热螺旋板式可进行严格的逆流操作，有自洁的作用，可用做回收低温热能伞板式结构紧凑，拆洗方便，通道较小、易堵，要求流体干净板壳式板束类似于管束，可抽出清洗检修，压力不能太高混合式适用于允许换热流体之间直接接触蓄热式换热过程分阶段交替进行，适用于从高温炉气中回收热能的场合2.2.固定管板式因设计需要，下面简单介绍一下固定管板式换热器。固定管板式即两端管板和壳体连结成一体，因此它具有结构简单造价低廉的优点。但是由于壳程不易检修和清洗，因此壳方流体应是较为洁净且不易结垢