化工原理课程设计-空气压缩机后冷却器

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1、化工原理课程设计题目：空气压缩机后冷却器学生姓名：吴琦楠指导老师：张亚君学院：轻工与食品学院班级：食品科学与工程1班学生学号：201230411233时间：2015年7月目录一、设计任务书11.1设计数据11.2设计项目11.3设计分量1二、确定设计方案22.1选择换热器的类型22.2流动方向及流速的确定22.3安装方式2三、设计条件及主要物性参数33.1设计条件33.2确定主要物性数据33.2.1定性温度33.2.2流体有关物性数据3四、传热过程工艺计算54.1估算传热面积54.1.1热流量54.1.2平均传热温差54.1.3传热面积54.1.4冷却水用量54.

2、2主体构件的工艺结构尺寸54.2.1管径和管内流速54.2.2管程数和传热管数54.2.3平均传热温差校正及壳程数64.2.4传热管的排列和分程方法64.2.5壳体内径64.2.6折流板64.3换热器主要传热参数核算74.3.1热量核算74.3.2壁温核算94.3.3换热器内流体的流动阻力(压降)9五、机械结构设计115.1壳体115.1.1壳体直径与壁厚115.1.2气压校核115.2浮头管板及浮头法兰115.3管箱法兰和管箱侧壳体法兰115.4管箱结构设计125.5固定端管板结构125.5外头盖法兰、外头盖侧壳体法兰125.6拉杆125.7分程隔板125.8接

3、管125.9折流板135.9.1折流板选型135.9.2折流板计算13六、连接及排列方式146.1管子与管板的连接146.2管板与壳体、管箱的连接146.3管程分布与管子排列146.4分程隔板的连接14七、附属件的计算及选型157.1接管法兰157.2垫片157.3防冲板157.4支座设计157.3.1支座的设计选型157.3.2支座承载能力校核16八、设计计算结果汇总表17九、设计总结18十、参考资料19附：空气压缩机冷却器工艺流程图20一、设计任务书1.1设计数据为某工厂设计一台空气压缩机后冷却器的基础数据如下：(1)空气流量：Vh=13m3/min(标准状态

4、)操作压强：Ph=1.5MPa进口温度（初温）：T1=150℃出口温度（终温）：T2=40℃(2)冷却剂：常温下的水初温：t1＝30℃；终温：t2＝36℃；温差：△t=6℃；（△t=5～8℃）(3)冷却器的压降<1m水柱(1m水柱＝9.8*103pa)1.2设计项目1、确定设计方案：确定冷却器型式，流体流向与流速的选择，冷却器的安装方式等；2、工艺设计：冷却器的工艺计算和强度计算，确定冷却剂用量，传热膜系数，传热面积，换热器管长，总管数，管间距，管程数，壳程数，校核压降等。3、结构设计：管子在管板上的固定方式，管程分布与管子排列，分程隔板的连接，管板与壳体的连接，

5、折流挡板。4、机械设计：确定壳体，管板壁厚尺寸，选择冷却器的封头，法兰，接管法兰，支座等。5、附属设备选型；1.3设计分量1、编写设计说明书一本。2、一号图纸一张（画冷却器）3、设计要求在规定时间内独立完成，设计方案合理，论述清楚，计算正确，制图无误，答辩流利正确。19二、确定设计方案2.1选择换热器的类型本设计中空气压缩机的后冷却器选用带有折流挡板的浮头式换热器，这种换热器管束可以抽出，以方便清洗管、壳程；介质间温差不受限制；管内外均可承受高温高压；可用于结垢比较严重的场合；可用于管程易腐蚀场合。考虑气体温度较高，而且要求1.5MPa的工作压强，故选用浮头式换热

6、器。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，提高传热效率。本设计中的浮头式换热器采用的材料为碳钢管(20R钢)。2.2流动方向及流速的确定本冷却器的管程走冷却水，壳程走压缩后的热空气。热空气和冷却水逆向流动换热。由于循环冷却水较易结垢，若其流速太低，将会加快污垢增长速度，使换热器的传热能力下降，所以从总体考虑，应使循环水走管程，压缩后的热空气走壳程。查阅《传热传质过程设备设计》P7表1-3可得到，热空气的流速范围为3～15m·s-1；冷却水的流速范围为0.3～3.0m·s-1。本设计中，假设冷却水的流速为0.6m·s-1，然后进行计

7、算校核。2.3安装方式冷却器是小型冷却器，采用卧式较适宜。水水空气空气19三、设计条件及主要物性参数3.1设计条件由设计任务书可得设计条件如下表：数参类型体积流量（标准m3/min）进口温度（℃）出口温度（℃）操作压力（Mpa）设计压力（Mpa）热空气（管外）13150401.51.6冷却水（管内）－30360.30.4注：要求设计的冷却器在规定压力下操作安全，必须使设计压力比最大操作压力略大，本设计的设计压力比最大操作压力大0.1MPa。3.2确定主要物性数据3.2.1定性温度取流体进出口温度的平均值。壳程气体的定性温度为℃管程水的定性温度为℃3.2.2流体有关

8、物性数据由