1、文檔來源為:從網(wǎng)絡(luò)收集整理.word版本可編輯.歡迎卜.我支持.XXX學(xué)院本科課程設(shè)計(jì)題 目：列管式換熱器的設(shè)計(jì)專 業(yè)：XXXXXXXX學(xué) 院：XXXXXXXXXX學(xué)院班 級(jí)：XXXXXXX姓名：XXXX學(xué)號(hào)：XXXXXXXXXX指導(dǎo)教師： XXXXXX浮頭式換熱器設(shè)計(jì)說明說書1概述課程設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)目的及其重要性設(shè)計(jì)是一項(xiàng)創(chuàng)造勞動(dòng)，是設(shè)計(jì)者對(duì)許多構(gòu)思加以綜合，應(yīng)用基礎(chǔ)知識(shí)和專業(yè) 知識(shí)去實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)目標(biāo)的一個(gè)過程。化工原理課程設(shè)計(jì)是化工類相關(guān)專業(yè)的本科生 運(yùn)用化工原理及有關(guān)先修課程的基本知識(shí)去完成某一設(shè)計(jì)任務(wù)的一次較為全面 的化工設(shè)計(jì)訓(xùn)練，可以增強(qiáng)我們獨(dú)立學(xué)習(xí)，獨(dú)立思考，獨(dú)立分析的能力。在設(shè)計(jì)中需要學(xué)生

2、自己做出決策，即自己確定方案，選擇流程，查取資料， 進(jìn)行過程和設(shè)備的計(jì)算，并要對(duì)自己的選擇做出論證和核算，經(jīng)過反復(fù)的分析比 較，擇優(yōu)選定最理想的方案和合理的設(shè)計(jì)。所以，課程實(shí)踐是培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際 工程問題能力的有益實(shí)踐。通過課程設(shè)計(jì)，我們應(yīng)該注重以下幾個(gè)能力的訓(xùn)練和培養(yǎng)：.初步掌握化工單元操作設(shè)計(jì)的基本方法和程序。.查閱資料，選用公式和搜集數(shù)據(jù)的能力。.樹立既考慮技術(shù)上的先進(jìn)性和可行性，乂考慮經(jīng)濟(jì)上的合理性，并注意操 作時(shí)的勞動(dòng)條件和環(huán)境保護(hù)的正確設(shè)計(jì)思想，在這種設(shè)計(jì)思想的指導(dǎo)下去分析和 解決實(shí)際問題的能力。.提高運(yùn)用工程語言表達(dá)設(shè)計(jì)思想的能力。1文檔收集于互聯(lián)網(wǎng)，如有不妥請(qǐng)聯(lián)系刪除.文檔來源

3、為:從網(wǎng)絡(luò)收集整理.word版本可編輯.歡迎卜.載支持.提高正確的進(jìn)行工程計(jì)算和利用Auto CAD畫圖的能力。.提高用簡(jiǎn)潔明了的文字，清晰的圖表來表達(dá)自己設(shè)計(jì)思想和撰寫設(shè)計(jì)報(bào)告 的能力。2列管式換熱器設(shè)計(jì)的重要性及其步驟,主要用于實(shí)現(xiàn)熱量傳遞，使熱量由高溫流體傳給低溫物體。一般來說，換熱設(shè) 備在化工廠裝置中所占的比例在建設(shè)費(fèi)用方面高達(dá)10%40%o因此從能源節(jié)省以 及工廠投資的角度來講，合理地選擇和使用換熱設(shè)備，可節(jié)省投資，降低能耗， 具有重要意義。隨著工業(yè)的迅速發(fā)展，能源消耗量不斷增加，能源緊張已成為一個(gè)世界性問 題。為緩和能源緊張的狀況，世界各國競(jìng)相采取節(jié)能措施，大力發(fā)展節(jié)能技術(shù)， 已成

4、為當(dāng)前工業(yè)生產(chǎn)和人民生活中一個(gè)重要課題。換熱器在節(jié)能技術(shù)改造中具有 很重要的作用，表現(xiàn)在兩方面：一是在生產(chǎn)工藝流程中使用著大量的換熱器，提 高這些換熱器效率，顯然可以減少能源的消耗；另一方面，用換熱器來回收工業(yè) 余熱，可以顯著地提高設(shè)備的熱效率。設(shè)計(jì)方案簡(jiǎn)介：對(duì)確定的工藝流程及換熱器型式進(jìn)行簡(jiǎn)要論述。換熱器的工藝計(jì)算：確定換熱器的傳熱面積。換熱器的主要結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)。主要輔助設(shè)備選型。繪制換熱器總裝配圖。2課程設(shè)計(jì)任務(wù)書：現(xiàn)生產(chǎn)車間需要一臺(tái)列管式換熱器，用于油品回收柴油的熱量。流量為 36000kg/h的柴油從180c降至130C,油品從60升至110。試設(shè)計(jì)一臺(tái)換 熱器完成該任務(wù)。.操作條件：

5、操作壓力常壓（絕壓） 當(dāng)?shù)卮髿鈮?96 kPa （絕壓）.設(shè)計(jì)要求：設(shè)計(jì)該熱量回收利用的原則流程；設(shè)計(jì)計(jì)算該主體設(shè)備換熱器的主要尺寸及型號(hào)規(guī)格，并繪制出該換熱 器的設(shè)備圖。.編制設(shè)計(jì)說明書。3設(shè)計(jì)方案的確定選擇換熱器的類型兩流體的溫度變化情況:熱流體進(jìn)口溫度180C,出口溫度130C;2文檔收集于互聯(lián)網(wǎng)，如有不妥請(qǐng)聯(lián)系刪除.文檔來源為:從網(wǎng)絡(luò)收集整理.word版本可編輯.歡迎下載支持.冷流體進(jìn)口溫度60C,出口溫度110C.柴油定性溫度為：（180+130） /2=155油品定性溫度為：（60+110） /2=85兩流體的溫差A(yù) tm=tm柴油品=15585二70可選用帶溫度補(bǔ)償?shù)墓潭ü馨迨綋Q

6、熱器，但考慮到該換熱器用不適用于熱冷 流體溫差較大（大于70C）的場(chǎng)合，故選用浮頭式換熱器。2管程的安排由于油品黏度大，為減少損失且充分利用柴油的熱量、便于清洗，所以安排 柴油走管程，油品走殼程。4生產(chǎn)條件及其物料的物性參數(shù)生產(chǎn)條件及工藝參數(shù)生產(chǎn)條件：（1）操作壓力常壓（絕壓）（2）當(dāng)?shù)卮髿鈮?96 kPa （絕壓）（3）柴油流量為36000kg/h（4）冷卻介質(zhì)：油品，入口溫度60C,出口溫度110（5）柴油：入口溫度180,出口溫度130物性參數(shù)有：柴油（油品）的密度、黏度、定壓比熱容、流速以及雷諾數(shù) 等。2主要物料的物性參數(shù)柴油進(jìn)口溫度為180C,出口溫度為130C。油品進(jìn)口溫度為60,

7、出口溫度為no。柴油定性溫度為：（180+130） /2=155油品定性溫度為：（60+110） /2=85根據(jù)定性溫度分別查取柴油和油品的有關(guān)物性參數(shù)：物料密度/kg如7比熱/kJ - kg-1 - K-1導(dǎo)熱/Wm-1 - K-1粘度/Pa - s柴油7152. 180. 1336. 4*1。-油品SSO2. 20. 1995. 2*10“5工藝設(shè)計(jì)計(jì)算5.1傳熱面積估算(1)熱流量Qm-6000*2. 48* (180-130)=4464000 (kj/h) =1240KW(2)油品的用量3文檔收集于互聯(lián)網(wǎng)，如有不妥請(qǐng)聯(lián)系刪除.文檔來源為:從網(wǎng)絡(luò)收集整理.word版本可編輯.歡迎下載支持

8、.Qx二Q/ad240*10%. 2*10%(no-60) =11.27(kg/s)=40572(kg/h)(3)初算傳熱面積查傳熱手冊(cè)，參照總傳熱系數(shù)的大致范圍，同時(shí)考慮到殼程氣體的壓力，根 據(jù)資料查得柴油和油品之間的傳熱系數(shù)大概在250 (W/nf)假設(shè)K=250 (W/ 行),則估算的傳熱面積S qQt/K - Atm= 1240X107 (250X70) =70.86 (m2)2工藝結(jié)構(gòu)尺寸計(jì)算及選型查化工原理課程設(shè)計(jì)換熱器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)選用25 mmX2.5 mm較高級(jí)冷拔傳熱管(碳鋼),取管內(nèi)流速uFl.hn/s可依據(jù)傳熱管內(nèi)徑和流速確定單程傳熱管數(shù)N=qv/ n di Ui /4 =3

9、6000/ (3600X715) / (0. 785X0. O22X1. 1) =40 (根)按單程管的計(jì)算，所需的傳熱管長度為L=A 估/ n doN=7O. 86/ (3. 14X0. 025X40) =23m按單程管設(shè)計(jì)，傳熱管過長，宜采用多管程結(jié)構(gòu)。依據(jù)本設(shè)計(jì)實(shí)際情況，采 用非標(biāo)設(shè)計(jì)，現(xiàn)取傳熱管長l=6m,則該換熱器的管程數(shù)Np=L=23/6 = 3.7y4, 傳熱管總根數(shù)n=Ns*Np=40X4=160(根)平均傳熱溫差校正及殼程數(shù)平均溫差校正系數(shù)計(jì)算如下P=(t2-ti)/(Ti-Ti)=(110-60)/(180-60)=0.42R=(Ti-T2)/(t2-ti)=(180-13

10、0)/(110-60)=l按單殼程、四管程結(jié)構(gòu)，查化工原理課程設(shè)計(jì)溫度差校正系數(shù)圖得0=0. 852,平均傳熱溫差A(yù)t產(chǎn)A0.A3=0. 852 X 70=59. 5V OAt=0. 8520. 8 ,同時(shí)殼程流體流量較大，采用單殼程適宜.因流體黏度大、易結(jié)垢，為便于清洗，故采用正方形錯(cuò)列排列法。管子間 距K，一般是管外徑的1.25倍左右，以保證脹管時(shí)管板的剛度。取管心距 Pt=l. 25d0,則 Pt=l. 25X25=31. 25=32 (mm)隔板中心到離其最近的一排管中心距離Z = P/2+6 = 32/2+6 = 22mm各程相鄰管的管心距為44 mm。采用多管程結(jié)構(gòu)，殼體直徑D=1

11、.05PA礪估算。取管板利用率nR. 45,則殼體直徑D= 1. 05P,n礪二 1. 05X32X,80/0.45近634 (mm)圓整后的殼體直徑D=800mm4文檔收集于互聯(lián)網(wǎng)，如有不妥請(qǐng)聯(lián)系刪除.文檔來源為:從網(wǎng)絡(luò)收集整理.word版本可編輯.歡迎下載支持.采用弓形折流板，取弓形折流板圓缺高度為殼體內(nèi)徑的25隊(duì)則切去的圓缺 高度 h=800X0. 25=200 (mm)取折流板間距 B=0. 7D(0. 2DBD),則 B=0. 7X800=560 mm,圓整后 B=600 mm折流板數(shù)目反二(傳熱管長/折流板間距)-1二(6000/600) -19殼程流體進(jìn)出口接管：取接管內(nèi)流體流速

12、山二lm/s,則接管內(nèi)徑為Dk“4qu)/n%=V(4 x 40572/880 x 3600)/(3.14 x 1)=0. 128m=128mm圓整后可取管內(nèi)直徑為130 mm管程流體進(jìn)出口接管：取接管內(nèi)流體流速u2=1.3m/s,則接管內(nèi)徑為 Da=V(4 X 36000/3600 X 715)/(3.14 x l,3)=0o 117ni=117nini圓整后可取管內(nèi)直徑為110 mm。5. 3換熱器核算(1)管程傳熱膜系數(shù)根據(jù) a =0.023( 4)艮。鉗3管程流體流通截面積：S,=0. 785 x 0.022 x 160/4=0. 013m2管程流體流速和雷諾數(shù)分別為：Ui= q1/S

13、i= 36000/(3600X715) /0. 013=1. 08 (m/s),Re=k(0. 02X1. 11X715) /6. 4X 1024131普朗特?cái)?shù)：Pr=CP,i d/人戶(2. 48X103X0. 64X10-3) /0. 133=11.93a =0. 023X (0. 133/0. 02) X (24131 )0 SX (11. 93) =1031 (w/m2 ) (2)殼程傳熱膜系數(shù)根據(jù) a =0.36(入 / &)-R，55Pv %,管子按正方形排列，傳熱當(dāng)量直徑為：de = 4X p?-(n/4) do2 /nd。=4X (0. 032-0. 785X0. 0252)

14、/(3. 14X0. 025)二0.027 (m)殼程流通截面積：So=BD (1-do/Pt) =600X 800X (1-25/32)=0. 105 (m2)殼程流體流速和雷諾數(shù)分別為：Uo= qv,2/S0= 40572/(3600X880) /0. 105=0. 12 (m/s),Re0=deUoP 2/ U2= (0. 03X0. 12X880) /5. 2X 10548普朗特?cái)?shù)：Pro=Cp,2 P2/X2= (2. 22X103X5.2X10-3) /0. 119=96黏度校正：(h/hJocLOS5文檔收集于互聯(lián)網(wǎng)，如有不妥請(qǐng)聯(lián)系刪除.文檔來源為:從網(wǎng)絡(luò)收集整理.word版本可

15、編輯.歡迎下載支持.A a o=O. 36X(0.119/0.03) X (548. 1) 0 55X (96)1. 05=1712(w/m2 ) (3)污垢熱阻和管壁熱阻查化工原理課程設(shè)計(jì)附錄9知,管外側(cè)污垢熱阻Ro=5XlO-4(m2/w), 管內(nèi)側(cè)污垢熱阻R=5X1(T(行C/w)。已知管壁厚度b=0. 0025m,碳鋼在該條 件下的熱導(dǎo)率為50 w/m2 o(4)總傳熱系數(shù)KK=l/(do/ a d) + (Rd/dJ + (bd。/ 入 &) +R+ (1/ a 0)=336 (w/m2 )(5)傳熱面積校核S=Qt/K - Ata=1240 X 107(336 X 59. 5)=6

16、2 (m2)換熱器的實(shí)際傳熱面積為S= nd0LNt=3. 14X0. 025X6X 160=75. 36(m2)換熱器的面積裕度為S/S=75. 36/62=1. 22傳熱面積裕度合適，該換熱器能夠完成生產(chǎn)任務(wù)。(1)管程阻力陽二(APx+AP：) NNEN=l,此=4, APf=入(1/d) ( p U172)由Re=24131,傳熱管相對(duì)粗糙度0.01,則傳熱管相對(duì)粗糙度由入-Re雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)得得入=0.04,流速 s=L08m/s, P =715kg/m3所以AP】=0. 04X (6/0. 02) X (715X 1. 08)/2=5003. 856(Pa)AP2 =3X (pU172

17、)= (3X715X1. 082)/2=1250. 964(Pa)AE =(5003. 856+1250. 964) X 1 X4X 1. 4=35026. 992 (Pa)故管程流體阻力在允許范圍內(nèi)。(2)殼程阻力殼程流動(dòng)阻力：卯。=(；+ 2)為虱,其中%l1.15流體流經(jīng)管束的阻力：，2 /1 二F f。F 弧+1) .叫/2=0.4 x 5.0 x 548-0228 x 1.19 x T60 x (9 + 1) x (880 x 0.1222)=452 (Pa)AP2= Nb (3. 5-2h/D) P劭=9 x 3.5 -(2 x 0.2)/0.6 x (880 x 0.122)/2

18、二 162 (Pa)6文檔收集于互聯(lián)網(wǎng)，如有不妥請(qǐng)聯(lián)系刪除.文檔來源為:從網(wǎng)絡(luò)收集整理.word版本可編輯.歡迎下載支持.o = (452 + 162) X 1.15 x 1 = 706.1 (Pa)6換熱器主要結(jié)構(gòu)尺寸和技術(shù)結(jié)果參數(shù)管程殼程流率/ (kg/h)3600040572進(jìn)(出)口溫度/180 (130)60 (110)壓力/MPa物性定性溫度/15585密度/(kg/m3)715880定壓比熱容/kJ/ (kg)2.482.2黏度/Pa - S6.4X10-45.2X10 3熱導(dǎo)率/W/(m )0.1330.119普朗特?cái)?shù)11.9396設(shè)備結(jié)構(gòu)參數(shù)型式浮頭式殼程數(shù)1殼體內(nèi)徑/mm8

19、00臺(tái)數(shù)1管徑/mm6 25X2.5管心距/mm44-I? l/mm6000管子排列正方形管數(shù)目/根160折流板數(shù)/個(gè)9傳熱面積/肝75.36折流板間距/mm600管程數(shù)4材質(zhì)碳鋼主要計(jì)算結(jié)果管程殼程流速/ (m/s)1.080.12表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)/W/(nf)10311712污垢熱阻/ (nf/W)0.00050.0005阻力/MPa0.0350.0007熱流量/KW1240傳熱溫差/K59.傳熱系數(shù)/w/(nf)335.97文檔收集于互聯(lián)網(wǎng)，如有不妥請(qǐng)聯(lián)系刪除.文檔來源為:從網(wǎng)絡(luò)收集整理.word版本可編輯.歡迎下載支持.裕度/%1.227課程設(shè)計(jì)收獲及建議這是我第一次接觸課程設(shè)計(jì)這門課，起

20、初心里充滿了新鮮感和期待，因?yàn)橄?著在大學(xué)里學(xué)到的東西終于可以加以實(shí)踐了?？墒钱?dāng)老師把任務(wù)書發(fā)到手里時(shí)卻 是一頭霧水，茫然不知所措，遲遲找不到入手點(diǎn)，浪費(fèi)了不少時(shí)間。后來經(jīng)過與 老師和同學(xué)的交流，從開始的一無所知，到進(jìn)行整個(gè)設(shè)計(jì)的計(jì)算，再到對(duì)工業(yè)材 料的選取與校核以及結(jié)構(gòu)圖的繪制等過程的培養(yǎng)，我真切感受到了理論與實(shí)踐相 結(jié)合中的種種困難，也體會(huì)到了利用所學(xué)的有限的理論知識(shí)去解決實(shí)際中各種問 題的不易。我課程設(shè)計(jì)的題目是浮頭式換熱器的設(shè)計(jì)。在開始時(shí)，我們不知道如何下手, 雖然有課程設(shè)計(jì)書作為參考，但是卻不知道各種物性參數(shù)該如何去查。且書上的 計(jì)算步驟與我們自己的計(jì)算步驟有少許差異，在這些差異面前

21、，我們顯得有些不 知所措，通過查閱化工原理，化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)，化工原理課程設(shè)計(jì)等 書籍，以及在網(wǎng)上搜索到的理論和經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)。我們慢慢地找到了符合自己的實(shí)驗(yàn) 數(shù)據(jù)。并逐漸建立了自己的模版和計(jì)算過程。在這一個(gè)月中給我印象最深的是換熱器面積裕度的計(jì)算，剛開始我們不管怎 么算都算不到范圍內(nèi)，然后對(duì)各種參數(shù)進(jìn)行了調(diào)整，還是沒有算到范圍內(nèi)，起初 大家都是不知所措，待冷靜下來，我們仔細(xì)結(jié)合上課老師講的內(nèi)容，一步一步的 討論演算，經(jīng)大家一下午的不懈努力，終于把面積裕度算了出來。還有就是我們 在進(jìn)行換熱器結(jié)構(gòu)圖的繪制過程中，剛開始對(duì)CAD繪圖軟件不是很熟悉，一直無 從下手，后來通過查看各種有關(guān)CAD軟件的書籍和視頻，在經(jīng)歷了一次次的失敗 后，終于繪制出了令自己滿意的結(jié)構(gòu)圖。通過本次課程設(shè)計(jì)的訓(xùn)練，我了解到了化工原理課程設(shè)計(jì)是培養(yǎng)我們化工設(shè) 計(jì)能力的重要教學(xué)環(huán)節(jié)，通過課程設(shè)計(jì)使我們初步掌握化工設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)知識(shí)、設(shè) 計(jì)原則及方法；學(xué)會(huì)各種手冊(cè)的使用方法及物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)的查找方法和技 巧；掌握各種結(jié)果的校核，能畫出工藝流程、塔板結(jié)構(gòu)等圖形；在設(shè)計(jì)過程中不 僅要考慮理論上的可行性，還要考慮生產(chǎn)上的安全性和經(jīng)濟(jì)合理性。讓我對(duì)自己 的專業(yè)有了更加感性和理性的認(rèn)識(shí)。也讓我對(duì)CAD繪圖軟件有了更進(jìn)一步的認(rèn)識(shí) 與理解，熟練的掌握了這門繪圖課程。同時(shí)，通過課程設(shè)計(jì)，還使我們樹立正確 的設(shè)計(jì)思