换热器课程设计

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1、SouthChinaUniversityofTechnology化工原理课程设计题目：空气压缩机后冷却器学生姓名：何敏华指导老师：钟理张亚君学院：机械与汽车工程学院班级：08过控(2)班学生学号：200830050118第一章设计任务书41・1设计任务错误！未定义书签。1.2设计项目41.3设计分量4第二章确定设计方案52.1冷却器选型52.2流程选择错误！未定义书签。2.3流体进出口温度初步设计52.4安装方式52.5工艺流程图6第三章工艺设计73.1确定总穿热量73.2冷却水及流量73.3壳程数73.4空气传热系数h273.5水侧传热系

2、数ho73.6总体传热系数Ko103.7换热器所需管数n113.8设计计算校核12第四章结构设计124.1管子在管板上的固定方式124.2管程分布与管子排列134.3分程隔板连接144.4管板与壳体连接144.5折流板144.6拉杆14第五章机械设计错误！未定义书签。5.1壳体、管板厚度尺寸错误！未定义书签。5.2水压校核错误！未定义书签。5.3管板参数错误！未定义书签。5.4折流板计算错误！未定义书签。5.5接管与管法兰175.6封头设计185.7支座设计195.8法兰设计195.9膨胀节20第六章附属设备选型20第七章设计结果一览表错误

3、！未定义书签。第八章课程设计感想错误！未定义书签。第一章设计任务书1.1设计任务（1）空气处理量:12m3/min,操作压强1.4Mpa（绝对压）。空气进口温度：143°C,出口温度：39°C（2）冷却剂：常温下的水（进出口温度自己定）初温：27°C；终温：35°C（3）冷却器压降＜1米水柱（lm水柱=9.8kpa）1.2设计项目（1）确定设计方案，确定冷却器型式，流体流向和流速选择，冷却器的安装方式等。（2）工艺设计：冷却器的工艺让算和强度计算，确定冷却剂用量，传热系数，传热面积，换热管长，管数，管间距，校对压降等。（3）结构设计：管子在

4、管板上的固定方式，管程分布和管子排列，分程隔板的连接，管板和壳体的连接，折流扌当板等。（4）机械设计：确定壳体，管板壁的厚度尺寸，选择冷却器的封头、法兰、接管法兰、支座等。（5）附屈设备选型。1.3设计分量（1）设计说明书一份，说明书内容见《传热设备过程装备设计》一书的概览；（2）冷却器装配图（一号图纸）；（3）冷却器工艺流程图（35X50计算纸）第二章确定设计方案2.1冷却器选型本设计中空气压缩机的后冷却器选用带冇折流挡板的固定管板式换热器，这种换热器适用于卜•列情况：①温差不大；②温弟较大但是壳程压力较小；③壳程不易结构或能化淫清洗。本

5、次设计条件满足第②种情况。另外，固定管板式换热器具有单位体积传热面积大，结构紧凑、坚固，传热效果好，而且能用多种材料制造，适用性较强，操作弹性大，结构简单，造价低廉，且适用于高温、高压的大型装置中。采用折流挡板，可使作为冷却剂的水容易形成湍流，可以提高对流表面传热系数，捉高传热效率。本设计中的固定管板式换热器采用的材料为钢管（20R钢）。2.2流程选择本冷却器的管程走压缩后的热空气，壳程走冷却水。热空气和冷却水逆向流动换热。根据的原则冇：（1）因为热空气的操作压力达到1.4Mpa,而冷却水的操作压力取0.1Mpa,如果热空气走管内可以避免壳

6、体受压，可节省壳程金属消耗量；（2）对于刚性结构的换热器，若两流体的的温度差较大，对流传热系数较大者宜走管间，因壁面温度与对流表面传热系数大的流体温度相近，可以减少热应力，防止把管子压弯或把管子从管板处拉脱。（3）热空气走管内，可以提高热空气流速增大其对流传热系数，因为管内截面积通常比管间小，而且管束易于采用多管程以增大流速。查阅《化工原理》231页表4—9可得到，热空气的流速范围为5〜30m・s"；冷却水的流速范围为0.2〜1.5m・"。木设计中，假设热空气的流速为7m-s'1,然后进行计算校核。2.3流体进出口温度初步设计在换热器中冷、

7、热流体的温度一般由工艺条件所规定，就不存在确定两端温度的问题。在此设计中，规定了空气的进出口温度分别为143C和390根据当地的气温条件，初步确定冷水进口温度为27°C。为了平衡冷却水出口温度对水量和传热而积的影响，考虑到一般情况下设计时冷却水进出口温度差为5〜10°C,取其出口温度为35°CO2.4安装方式冷却器是小型冷却器，采用卧式较适宜。2・5工艺流程图3.1确定总传热量第三章工艺设计流体体积流量进口温度出口温度操作压力设计压力空气(管内)Vi'=12m3/min(标准状态)T

8、=143°CT2=39°CPi=1.4MpaPdi=1.

9、5Mpa冷却水(管外)ti=27°Ct2=35°CPo=0.1MpaPd°=0.2Mpa由设计任务书可得设计条件如下表:注：要求设计的冷却器在规定压力下操作安全，必须使设计压力比