化工設(shè)計說明書設(shè)計題目：煤油冷卻器的設(shè)計設(shè)計人：專業(yè)班級：學(xué)號：指導(dǎo)老師：二九年六月八日前言化工原理課程設(shè)計是化工原理教學(xué)的一個重要環(huán)節(jié)，是綜合應(yīng)用本門課程和有關(guān)先修課程所學(xué)知識，完成以單元操作為主的一次設(shè)計實(shí)踐。通過課程設(shè)計使學(xué)生掌握化工設(shè)計的基本程序和方法，并在查閱技術(shù)資料、選用公式和數(shù)據(jù)、用簡潔文字和圖表表達(dá)設(shè)計結(jié)果、制圖以及計算機(jī)輔助計算等能力方面得到一次基本訓(xùn)練，在設(shè)計過程中能夠培養(yǎng)學(xué)生樹立正確的設(shè)計思想和實(shí)事求是、嚴(yán)肅負(fù)責(zé)的工作作風(fēng)。化工原理課程設(shè)計是化工原理課程教學(xué)的一個實(shí)踐環(huán)節(jié)，是使學(xué)生得到化工設(shè)計的初步訓(xùn)練，為畢業(yè)設(shè)計奠定基礎(chǔ)。圍繞以某一典型單元設(shè)備(如板式塔、填料塔、干燥器、蒸發(fā)器、冷卻器等)的設(shè)計為中心，訓(xùn)練學(xué)生非定型設(shè)備的設(shè)計和定型設(shè)備的選型能力。設(shè)計時數(shù)為3周，其基本內(nèi)容為：(1)設(shè)計方案簡介：對給定或選定的工藝流程、主要設(shè)備的型式進(jìn)行簡要的論述。(2)主要設(shè)備的工藝設(shè)計計算(含計算機(jī)輔助計算)：物料衡算，能量衡量，工藝參數(shù)的選定，設(shè)備的結(jié)構(gòu)設(shè)計和工藝尺寸的設(shè)計計算。(3)輔助設(shè)備的選型：典型輔助設(shè)備主要工藝尺寸的計算，設(shè)備的規(guī)格、型號的選定。(4)工藝流程圖：以單線圖的形式繪制，標(biāo)出主體設(shè)備與輔助設(shè)備的物料方向，物流量、能流量，主要測量點(diǎn)。(5)主要設(shè)備的工藝條件圖：圖面應(yīng)包括設(shè)備的主要工藝尺寸，技術(shù)特性表和接管表。(6)設(shè)計說明書的編寫。設(shè)計說明書的內(nèi)容應(yīng)包括：設(shè)計任務(wù)書，目錄，設(shè)計方案簡介，工藝計算及主要設(shè)備設(shè)計，輔助設(shè)備的計算和選型，設(shè)計結(jié)果匯總，設(shè)計評述，參考文獻(xiàn)。整個設(shè)計由論述，計算和圖表三個部分組成，論述應(yīng)該條理清晰，觀點(diǎn)明確；計算要求方法正確，誤差小于設(shè)計要求，計算公式和所有數(shù)據(jù)必需注明出處；圖表應(yīng)能簡要表達(dá)計算的結(jié)果。在化工、石油、動力、制冷、食品等行業(yè)中廣泛使用各種換熱器，且是上述這些行業(yè)的通用設(shè)備，占有十分重要的地位。隨著我國工業(yè)的不斷發(fā)展，對能源利用、開發(fā)和節(jié)約的要求不斷提高，因而對換熱器的要求也日益加強(qiáng)。換熱器的設(shè)計制造結(jié)構(gòu)改進(jìn)以及傳熱機(jī)理的研究十分活躍，一些新型高效換熱器相繼問世。完善的換熱器在設(shè)計或選型時應(yīng)滿足以下基本要求：（1）合理地實(shí)現(xiàn)所規(guī)定的工藝條件；（2）結(jié)構(gòu)安全可靠；（3）便于制造、安裝、操作和維修；（4）經(jīng)濟(jì)上合理。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，不同類型的換熱器各有優(yōu)缺點(diǎn)，性能各異。在換熱器設(shè)計中，首先應(yīng)根據(jù)工藝要求選擇適用的類型，然后計算換熱所需傳熱面積，并確定換熱器的結(jié)構(gòu)尺寸。目錄設(shè)計任務(wù)書.6一設(shè)計題目：煤油冷卻器的設(shè)計.6二設(shè)計任務(wù)及操作條件.6三選擇適宜的列管式換熱器并進(jìn)行核算.6四繪制換熱器裝配圖（A1圖紙）.6第一章設(shè)計方案簡介.7第一節(jié)換熱器簡介.9一、換熱器概述.9二、換熱器的分類.9第二節(jié)列管式換熱器的結(jié)構(gòu).131、管程結(jié)構(gòu).132、殼程結(jié)構(gòu).14第三節(jié)管程和殼程數(shù)的確定.16第四節(jié)流動空間的選擇.17第五節(jié)流體流速的選擇.18第六節(jié)流動方式的選擇.18第七節(jié)加熱劑、冷卻劑的選擇.19第八節(jié)流體出口溫度的確定.19第九節(jié)材質(zhì)的選擇.19第二章列管式換熱器的設(shè)計計算.20第一節(jié)傳熱計算.211、傳熱系數(shù)K.212、平均溫度差.213、對流傳熱系數(shù).244、污垢熱阻.24第二節(jié)流體流動阻力(壓強(qiáng)降)的計算.26第三節(jié)列管式換熱器的設(shè)計和選用的計算步驟總結(jié).28第三章?lián)Q熱器設(shè)計.29一、確定設(shè)計方案.29二、確定物性數(shù)據(jù).29四、傳熱面積初值計算.30五、管側(cè)傳熱系數(shù).30六、管內(nèi)給熱系數(shù).31七、傳熱核算.31八、殼側(cè)壓力降.31九、管側(cè)壓降計算.32十、裕度計算.33十一、冬季因素考慮.33十二、殼程接管.39十三、管程接管.39第四章零件計算.40第一節(jié)殼體、管箱殼體和封頭的設(shè)計.401、壁厚的確定.402、封頭.40第二節(jié)管板與換熱管.421、管板.422、換熱管.43第三節(jié)進(jìn)出口設(shè)計.471、接管外伸長度.472、接管與筒體、管箱殼體的連接.473、排氣、排液管.484、接管最小位置.49第四節(jié)殼體與管板、管板與法蘭及換熱管的連接.511、殼體與管板的連接結(jié)構(gòu).512、管板與法蘭的連接.523、管子與管板的連接.54第五節(jié)折流板或支持板.551、折流板型式.552、折流板尺寸.563、折流板的布置.574、支持板.575、折流板質(zhì)量計算.57第六節(jié)防沖與導(dǎo)流.58第七節(jié)拉桿與定距管.581、拉桿的結(jié)構(gòu)和尺寸.582、拉桿的位置.593、定距管尺寸.59第八節(jié)防短路結(jié)構(gòu).601、旁路擋板結(jié)構(gòu)尺寸.602、假管.60第九節(jié)膨脹節(jié).611、膨脹節(jié).612、膨脹節(jié)計算.62第五章管束振動計算.65第一節(jié)概述.651、流動誘發(fā)振動的三種基本情況.652、管子最可能破壞的區(qū)段.653、破壞機(jī)理.654、流動誘發(fā)振動機(jī)理.655、橫流下管束動力行為.666、流體動力作用力.66第二節(jié)流動誘發(fā)振動機(jī)理.671、漩渦分離.672、湍流抖振.683、彈性不穩(wěn)定性.68第三節(jié)振動分析：.691、阻尼穩(wěn)定性理論：.692、共振.693、橫向載荷校核.70第四節(jié)管束振動計算.701、求斯特羅哈數(shù).712、求臨界速度系數(shù)D.713、求臨界狀態(tài)時漩渦分離振頻率與管子固有頻率之比.714、求臨界狀態(tài)時紊流抖動振頻率與管子固有頻率之比.71第六章流程圖.72設(shè)計流程圖.72工藝流程圖.73第七章結(jié)語.74第八章致謝.75參考文獻(xiàn).76設(shè)計任務(wù)書一設(shè)計題目：煤油冷卻器的設(shè)計二設(shè)計任務(wù)及操作條件1處理能力：10萬噸/年煤油2設(shè)備形式：列管式換熱器3操作條件（1）煤油：入口溫度140，出口溫度40（2）冷卻介質(zhì)：自來水，入口溫度30，出口溫度40（3）允許壓強(qiáng)降：不大于100kPa（4）煤油定性溫度下的物性數(shù)據(jù)：密度825kg/m3，黏度7.1510-4Pa.s，比熱容2.22kJ/(kg.)，導(dǎo)熱系數(shù)0.14W/(m.)（5）每年按330天計，每天24小時連續(xù)運(yùn)行三選擇適宜的列管式換熱器并進(jìn)行核算3.1傳熱計算3.2管、殼程流體阻力計算3.3管板厚度計算3.4U形膨脹節(jié)計算3.5管束振動3.6管殼式換熱器零部件結(jié)構(gòu)四繪制換熱器裝配圖（A1圖紙）參考文獻(xiàn)1夏清，姚玉英,陳常貴,等.化工原理M.天津：天津大學(xué)出版社，20012華南理工大學(xué)化工原理教研組.化工過程及設(shè)備設(shè)計M.廣州：華南理工大學(xué)出版社，19963刁玉瑋,王立業(yè).化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)（第五版）M.大連：大連理工大學(xué)出版社,20004大連理工大學(xué)化工原理教研室化工原理課程設(shè)計M.大連：大連理工大學(xué)出版社，19965魏崇光，鄭曉梅.化工工程制圖M.北京：化學(xué)工業(yè)出版社,19986婁愛娟,吳志泉.化工設(shè)計M.上海：華東理工大學(xué)出版社，20027華東理工大學(xué)機(jī)械制圖教研組.化工制圖M.北京：高等教育出版社，19938王靜康.化工設(shè)計M.北京：化學(xué)工業(yè)出版，19989傅啟民.化工設(shè)計M.合肥：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社，200010董大勤.化工設(shè)備機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)M.北京：化學(xué)工業(yè)出版社,199911GB151-1999管殼式換熱器12JB/T4715-92固定管板式換熱器與基本參數(shù)13靳明聰.換熱器M.重慶：重慶大學(xué)出版社，199014蘭州石油機(jī)械研究所.換熱器M.北京：烴加工出版社，1986第一章設(shè)計方案簡介一、設(shè)計目的課程設(shè)計是化工原理課程教學(xué)中綜合性和實(shí)際性較強(qiáng)的教學(xué)環(huán)節(jié)，是理論聯(lián)系實(shí)際的橋梁，是使學(xué)生體察工程實(shí)際問題復(fù)雜性的初次嘗試。通過化工原理課程設(shè)計，要求學(xué)生能綜合運(yùn)用本課程和前修課程的基本知識，進(jìn)行融會貫通的獨(dú)立思考，在規(guī)定的時間內(nèi)完成指定的化工設(shè)計任務(wù)，從而得到化工設(shè)計的主要程序和方法，培養(yǎng)學(xué)生分析和解決工程實(shí)際問題的能力。同時，通過課程設(shè)計，還可以培養(yǎng)學(xué)生樹立正確的設(shè)計思想，培養(yǎng)實(shí)事求是，嚴(yán)肅認(rèn)真，高度負(fù)責(zé)的工作作風(fēng)。二、該設(shè)備的作用及在生產(chǎn)中的應(yīng)用換熱器是實(shí)現(xiàn)傳熱過程的基本設(shè)備。而此設(shè)備是比較典型的傳熱設(shè)備，它在工業(yè)中的應(yīng)用十分廣泛。例如：在煉油廠中作為加熱或冷卻用的換熱器、蒸餾操作中蒸餾釜和冷凝器、化工廠蒸發(fā)設(shè)備的加熱室等。三、工藝流程示意圖飽和水蒸氣應(yīng)從換熱器殼程上方進(jìn)入，冷凝水由殼程下方排出，冷卻水從換熱器下方的入口進(jìn)入，上方的出口排除。四、說明運(yùn)用該設(shè)備的理由這種換熱器的特點(diǎn)是殼體和管板直接焊接，結(jié)構(gòu)簡單、緊湊。在同樣的殼體直徑內(nèi)，排管較多。管式換熱器具有易于制造、成本較低、處理能力達(dá)、換熱表面清洗比較方便、可供選用的結(jié)構(gòu)材料廣闊、適應(yīng)性強(qiáng)、可用于調(diào)溫調(diào)壓場合等優(yōu)點(diǎn)，由于兩管板之間有管子相互持撐，管板得到加強(qiáng)，故在各種列管換熱器中他的管板最薄，其造價比較低，因此得到了廣泛應(yīng)用。五、設(shè)備的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)該結(jié)構(gòu)能夠快速的降低物料的溫度，工作時熱流體走殼程，冷流體走管程，使接觸面積大大增加，加快了換熱速度。同時，對溫差稍大時可在殼體的適當(dāng)部位焊上補(bǔ)償圈(或稱膨脹節(jié))，通過補(bǔ)償圈發(fā)生彈性變形(拉伸或壓縮)來適應(yīng)外殼和管束不同的膨脹程度。六、在設(shè)計中遇到的問題的處理在設(shè)計中，在工藝計算過程中，由于選取K0不當(dāng)或其他條件選取不當(dāng)，造成在校核時K0不符合要求。在重新選取K0的同時，改變了其他的條件，如：n，L等，經(jīng)過二次校核達(dá)到了預(yù)期的目的。七、設(shè)計方案的確定（1）對于列管式換熱器，首先根據(jù)換熱流體的腐蝕性或其它特性選項(xiàng)定其結(jié)構(gòu)材料，然后再根據(jù)所選項(xiàng)材料的加工性能，流體的壓強(qiáng)和溫度、換熱的溫度差、換熱器的熱負(fù)荷、安裝檢修和維護(hù)清洗的要求以及經(jīng)濟(jì)合理性等因素來選項(xiàng)定其型式。設(shè)計所選用的列管換熱器的類型為固定管板式。列管換熱器是較典型的換熱設(shè)備，在工業(yè)中應(yīng)用已有悠久歷史，具有易制造、成本低、處理能力大、換熱表面情況較方便、可供選用的結(jié)構(gòu)材料廣闊、適應(yīng)性強(qiáng)、可用于調(diào)溫調(diào)壓場合等優(yōu)點(diǎn)，故在大型換熱器中占優(yōu)勢。固定管板式列管換熱器的特點(diǎn)是，殼體與管板直接焊接，結(jié)構(gòu)簡單緊湊，在同樣的殼體直徑內(nèi)排管最多。由于兩管板之間有管板的相互支撐，管板得到加強(qiáng)，故各種列管換熱器中它的管板最薄，造價最低且易清洗。缺點(diǎn)是，管外清洗困難，管壁與殼壁之間溫差大于50時，需在殼體上設(shè)置膨脹節(jié)，依靠膨脹節(jié)的彈性變形以降低溫差壓力，使用范圍僅限于管、殼壁的溫差不大于70和殼程流體壓強(qiáng)小于600kpa的場合，否則因膨