摘要
现在化工产业是我国经济发展的支柱产业，这一现象还将会持续很久，换热设备是化工设备中的一种典型而且非常重要的设备。换热器在化工生产中发挥着巨大的作用，固定管板式换热器是一种十分典型的管壳式换热设备，是当今使用非常广泛的一种换热设备。选用这样结构紧凑、简单的换热器可靠性很高，适应性也很广，而且具有换热表面的清洗方便，生产成本也非常低，选用的材料范围很广泛的优点。在高温高压和大型换热器中，这种换热器有很大优势。
这次设计的题目是年产50万吨合成氨项目变换气水冷器设备设计
：该设备的换热面积为247.5mm2，工艺结构尺寸的计算：管程数（1管程），管程和壳程压力降的计算（小于等于10MPa），换热管的尺寸和数量（内径：20mm 数量：504根），壳体内径计算得（900mm），壳程数计算得（1壳程），折流板的选型（弓形折流板，19块）等。
换热器的强度计算在经过水压试验以及压力校核之后对管箱和筒体厚度的计算和校核，对壳体和管箱开孔的补强，对法兰的计算以及法兰强度的核算。所得出的结果全部是符合标准的。
关键词：换热器，工艺，结构，强度
Abstract
The chemical industry is still the pillar industry of China's economic development, and the mention of chemical equipment will have to mention theheat exchange equipment. Heat exchanger plays a huge role in the chemical production, fixed tube plate heat exchanger is a shell and tube type is a typicalheat transfer equipment, is the use of a very wide range of heat transferequipment. To choose such compact structure, simple heat exchanger has high
reliability, adaptability is wide, and has convenient cleaning heat transfer surface, the production cost is also very low, the advantages of a wide range of material selection. In the high temperature and high pressure
This design topic
is 400000tons /PVCproject crude vinylchloride purification,compression device of hot water cooler,
Water cooler area calculation for (heat transfer area: 323.8mm2), calculation of process dimensions: tube number (1 tubes), calculation of tube side and shell
side pressure drop (less than or equal to 0.4MPa), change the size and quantity
of heat tube (diameter: 21mm number: 1425), shell diameter the
calculated (1400mm), shell number calculated (1 shell), selection
of baffle(baffle, block).
Heat exchanger strength calculation after water pressure test and pressurecheck on the tube box and tube thickness calculation and verification, the shell and tube box opening reinforcement, calculation and strength of
flange toflange calculation. The results are consistent with the standard.
(B: flange flange), baffle, heat pipe (asbestos rubber sheet
gasket, gasket),support (saddle) selection and specification.
Keywords: heat exchanger, craft,structure, intensit
目录
摘要 (1)
Abstract (1)
前言 (1)
第一章生产工艺的介绍 (2)
1.1生产项目简介 (2)
1.2该项目在世界以及我国的现状 (2)
1.3工艺流程介绍 (3)
第二章换热器的工艺计算 (3)
2.1 设计任务 (3)
2.2 确定设计方案 (4)
2.2.1 换热器类型的选择 (4)
2.2.2 流程安排 (5)
2.3 工艺结构设计 (5)
2.3.1 物性参数的确定 (5)
2.3.2 估算传热面积 (6)
2.3.2.1热流量以及的热负荷的确定....... 错误！未定义书签。
2.3.2.2 平均传热温差 (6)
2.3.2.3 冷却水用量..................... 错误！未定义书签。
2.3.2.4 传热面积的确定 (6)
2.3.3 管径和管内流速的确定 (6)
2.3.4 换热管长、管数和管程数的确定 (7)
2.3.5 平均温差校正系数和壳程数的确定 (7)
2.3.6 传热管排列方式和管心距 (8)
2.3.7 壳体内径 (8)
2.3.8 折流板的确定 (9)
2.3.9 接管的计算 (10)
2.3.9.1 壳程流体进出口接管 (10)
2.3.9.2 管程流体进出口接管 (10)
2.4 换热器核算 (11)
2.4.1 热流量核算 (11)
2.4.2 壁温核算 (13)
2.4.3 换热器内流体的流动阻力 (14)
2.5 换热器的主要结构尺寸和计算结果 (15)
第三章换热器的机械设计及强度校核 (16)
3.1 换热器零部件的工艺结构设计 (17)
3.1.1壳体壁厚、管箱壁厚以及封头的设计 (17)
3.1.2 管板的计算及校核 (20)
3.1.3 换热管的选择 (25)
3.1.3.1换热管的规格和尺寸 (25)
3.1.3.2 换热管材料的选择 (25)
3.1.3.3 换热管的排列方式 (25)
3.1.4 接管的确定 (26)
3.1.4.1 接管的一般要求 (27)
3.1.4.2 接管高度的确定 (27)
3.1.4.3 接管安装位置最小尺寸的确定 (28)
3.1.4.4 排气口、放净口接管 (30)
3.1.5 管箱 (30)
3.1.5.1 管箱结构形式的选取 (30)
3.1.5.2 管箱的结构尺寸 (31)
3.1.6 折流板或支撑板 (33)
3.1.6.1 主要几何参数 (33)
3.1.6.2 弓形折流板的排列方式 (33)
3.1.6.3 折流板与壳体的间隙 (35)
3.1.6.4 折流板材料的选取 (35)
3.1.7 拉杆、定距管 (36)
3.1.7.1 固定结构形式 (36)
3.1.7.2拉杆直径、数量和尺寸 (38)
3.1.7.3 拉杆的布置 (39)
3.1.7．4 拉杆材料的选取 (39)
3.1.7.5 定距管的选取 (39)
3.1.8 旁路挡板 (39)
3.1.9 防冲板 (40)
3.2 换热器的强度校核 (42)
3.2.1管箱短节开孔补强的校核 (42)
3.2.2壳体接管开孔补强校核 (43)
3.3 换热器的机械结构设计 (44)
3.3.1换热管与管板的连接 (44)
3.3.2管板与壳体的连接 (45)
3.3.3管板与管箱的连接 (45)
3.3.4法兰的选用 (45)
3.3.5 垫片 (46)
3.3.6 膨胀节 (47)
3.3.6.1 结构形式 (47)
3.3.6.2 设置膨胀节的必要性 (48)
3.2.7 支座的选择 (49)
3.2.7．1 鞍座的选取以及安装位置 (49)
3.2.7.2 鞍座的结构及尺寸 (50)
第四章焊接工艺的设计 (51)
4.1 焊缝的布置 (51)
4.2 焊接方法的选用 (52)
4.3 接头形式设计 (52)
4.3.1 对接接头 (52)
4.3.2角接接头和T形接头 (53)
4.3.3 搭接接头 (53)
4.4 坡口形式 (53)
4.5 焊条的选用 (55)
4.6 焊后热处理 (56)
4.7 强度检验 (56)
4.7.1 耐压试验 (56)
4.7.2 泄露试验 (57)
第五章设备的防腐与检测 (58)
5.1 设备腐蚀 (58)
5.1.1 换热管腐蚀 (58)
5.1.2 管板连接处的腐蚀 (58)
5.1.3 壳体腐蚀 (58)
5.2 防腐与除锈 (59)
5.3 换热器的质量检验 (59)
第六章设备的安装、运行和维护 (59)
6.1 安装 (59)
6.2 检修 (60)
6.3 运行维护 (61)
6.4 准备与开车 (61)
第七章结论 (61)
致谢 (62)
参考文献 (63)
外文翻译................................... 错误！未定义书签。
前言
毕业设计是依托于理论教学，联合实践操作的综合性较强的教学任务，是实现专业培养目标的重要环节，是让在校学生体验工程实际中出现的问题复杂性的初步尝试。并且，其对于我们设计思想、实际操作、实事求是、严肃认真的工作作风都能得以培养。
本次毕业设计题目为年产50万吨合成氨项目变换气水冷器设备设计。本设计主要内容为换热器的工艺、结构、强度校核等计算，同时对换热器的制造、检验、安装等方面也作详细介绍。在设计中，充分结合所学专业课本知识，合理使用最新的各项标准。设计中综合考虑设计要求、结构优化和降低成本因素，使产品在实际生产中具有明显的竞争优势，符合实际需要。
换热器设计当属压力容器设计范畴，是大学期间专业课程中所要求掌握的基础教学任务，同时换热原理也是《化工原理》课程中的重要知识点。因此，本次设计充分贯通了各科专业基础知识和专业理论知识，且在涉及实际问题解决上得到了很大的体现。这个过程对化工设备的设计过程又有了一个系统而且全面的梳理，可以让同学们对之前上课学习的过程中遗漏的知识有个一个查漏补缺的机会。也对我国现今化工产业的现状有一个简要的介绍。
第一章生产工艺的介绍
1.1生产项目简介
德国化学家哈伯从1902年开始研究由氮气和氢气直接合成氨。于1908年申请专利，即“循环法”，在此基础上，他继续研究，于1909年改进了合成，氨的含量达到6%以上。这是目前工业普遍采用的直接合成法。反应过程中为解决氢气和氮气合成转化率低的问题，将氨产品从合成反应后的气体中分离出来，未反应气和新鲜氢氮气混合重新参与合成反应。
合成氨的快速发展有以下几方面原因:
氨是重要的无机化工产品之一，在国民经济中占有重要地位。除液氨可直接作为肥料外，农业上使用的氮肥，例如尿素、硝酸铵、磷酸铵、氯化铵以及各种含氮复合肥，都是以氨为原料的。合成氨是大宗化工产品之一，世界每年合成氨产量已达到1亿吨以上，其中约有80%的氨用来生产化学肥料，20%作为其它化工产品的原料。
生产合成氨的主要原料有天然气、石脑油、重质油和煤（或焦炭）等。
①天然气制氨。天然气先经脱硫，然后通过二次转化，再分别经过一氧化碳变换、二氧化碳脱除等工序，得到的氮氢混合气，其中尚含有一氧化碳和二氧化碳约0.1％～0.3％（体积），经甲烷化作用除去后，制得氢氮摩尔比为3的纯净气，经压缩机压缩而进入氨合成回路，制得产品氨。以石脑油为原料的合成氨生产流程与此流程相似。
②重质油制氨。重质油包括各种深度加工所得的渣油，可用部分氧化法制得合成氨原料气，生产过程比天然气蒸气转化法简单，但需要有空气分离装置。空气分离装置制得的氧用于重质油气化，氮作为氨合成原料外，液态氮还用作脱除一氧化碳、甲烷及氩的洗涤剂。
③煤（焦炭）制氨。随着石油化工和天然气化工的发展，以煤（焦炭）为原料制取氨的方式在世界上已很少采用。
1.2该项目在世界以及我国的现状
1.3工艺流程介绍
第二章换热器的工艺计算2.1 设计任务
表2-1 设计主要技术指标
2.2 确定设计方案
2.2.1 换热器类型的选择
换热器的类型很多，其各自都有特定的特点和适用的场合，在换热器的选型时需要综合考虑很多因素：
1) 热流量与热负荷的具体数值；
2) 换热介质、加热载体的物理、化学性质；
3) 操作的准确参数，例如温度、压力等；
4) 对设备清洗及检修的一些细节要求；
5) 设备的外形参数及安装环境；
6)设备的经济性等。
本次毕业设计要求设计列管式换热器，进出口温差、压降较低，方便起见本次具体选择固定管板式换热器。
图2-1 固定管板式换热器
2.2.2 流程安排
一般情况下温度较高、具有腐蚀性的较高压力流体安排在管程，本次设计冷热流体均为清洁流体，所以安排温度较高的变换气走管程。又由于锅炉给水黏度相对较大，且流量较小，适合走壳程，这样可以在壳体内部的折流板的驱使下发生不断的截面、流向变化，从而起到降低雷诺数的作用，达到湍流状态。对于固定管板式换热器选用Φ25×2.5 mm 的20号碳钢管，采用正三角形排列的方式。
2.3 工艺结构设计
2.3.1 物性参数的确定
定性温度：对于低粘度流体的定性温度一般要选流体在进出口温度平均的数值。
所以，
291260
275.52T +=
=管程流体的定性温度为：℃ 230165
t 197.52+==壳程流体的定性温度为：℃
由此前计算得定性温度，分别查取壳程循环水的物性数据。
水在197.5℃下的物性参数：
密度 1ρ=863.0kg/3m 定压比热容 1p c =4.505kJ/kg ·℃ 热导率 1λ=0.663W/m ·℃ 粘度 1μ=5
13.6310?Pa ·s
2.3.2 估算传热面积
2.3.2.2 平均传热温差
在列管式换热器的内部对流方式中，一般有三种相对流，分别是：并流、逆流、折流，从《化工原理》对流传热章节中得到逆流操作时，相同进出口温度下传热温差最大，但是由于管程变换气的降温范围不是很大，所以采用并流流向。故，此设计采用并流流向，计算如下：
12
12
ln m t t t t t ?-??=
??
(291165)(260230)
ln
(260230)---=
-
= 66.9k 2.3.2.4 传热面积的确定
传热面积：S=247.5㎡ 2.3.3 管径和管内流速的确定
管子的长度和数目的选择都是依据管径和管内流速来具体确定的，所以先确定管径及管内流速，管子规格可参照《化工单元过程及设备课程设计》表2-3常用换热管的规格介绍
一般将管内流速确定在稳定的湍流状态，因为管内流速的相对大小对管子内外压降及表面的传热系数大小都会影响。
对于洁净流体的管径可适当选取小一些的，但是对于易结垢流体的管径，则应该适当选取大一些，防止堵塞管子，造成清洁的不便。在这次的毕业设计中选则使用Φ25×2.5的碳钢传热管.
2.3.4 换热管长、管数和管程数的确定
由之前确定的传热管内径和管内流体流速根据下列式子计算出换热器单程传热管数目：
22
247.5
504(0.025
44s i
S
n d
π
π
=
=
=?根）
假设按照单管程来计算，传热管的长度为：
0247.5
6.25()3.140.025504s S L m d n π=
==??
目前，我国能够生产的钢管标准中有1.5m,2m,3m,4.5m,6m 和9m 这六种管长,
由上面确定的传热管内径和流体流速，选取长度为6m 的传热管。
6.251()
6p L N l ===则该换热器的管程数为：
管程
5041504T N =?=传热管总根数：（根）
2.3.5 平均温差校正系数和壳程数的确定
1221291260
0.477
230165t t R t t ?-?-===--平均温差校正系数
2111230165
0.516291165t t P T t --===--
其中平均传热温差校正系数t ?ε值可按《化工单元操作及设备课程设计》图3-7查取可得t ?ε=0.95。
=0.9566.963.5
m t m t t ε??=??=并平均传热温差为： 0
C
平均温差校正系数等于0.95，所以大于0.8，而且壳程流体的流量比较大，所以选择使用单壳程较为合适。 2.3.6 传热管排列方式和管心距
见图
2-1
图2-2管子排列方式
此次设计选用正三角形排列方法，是基于工艺结构的。
管心距 01.25t d =，所以32t =（mm ）
横过管束中心线的管数为
1.124()c n ===根
2.
3.7 壳体内径
采用单管程结构，则壳体内径为：
1)3D t do =+
833=（mm ）
计算得到的壳体内径应圆整，
壳体标准尺寸
按照上表标准，应选取D=900mm 。 2.3.8 折流板的确定
列管式换热管壳程流体流通截面积比管程的大，为了增大其流速，强化其湍动程度，提高其外表面传热系数，需考虑设置折流板。
：
0.25900225h =?=（mm ）
因此应该选取225()h mm =
允许折流板最小间距为壳体内径的20%或50mm （取两者之间距不得大于传热管最大无支撑跨距见表2-2
让折流板的之间的距离B=600mm 折流板的数目B N 是：
6000
-1=-1=9600B N =
传热管长（块）
折流板间距
2.3.7拉杆的确定
查GB151-1999得拉杆的直径为16mm ，数量为6个，如表2-4所示 。
表2-4 拉杆直径与数量
2.3.9 接管的计算
2.3.9.1 壳程流体进出口接管
流速u 的经验值可取为：
对于液体 1.5 2.0/u m s =-；对蒸汽2050/u m s =-；
对于气体(0.150.2)/u p ρ=-（p 为压强，kpa;ρ为气体密度）
由于壳程流体走的是蒸汽，所以取接管内流速为u=40m/s ，取体积流量为
32.826/s V m s = 则接管直径为：
10.3()D m =
=
取标准接管为D1=300mm 。 2.3.9.2
管程流体进出口接管 由于管程流体走的是变换气，取接管内流速为u=1.5m/s ，取体积流量为：
30.073/s V m s =
则接管直径为
20.25()
D m =
=
取标准接管为D2=250mm 。
2.4 换热器核算
2.4.1 热流量核算
（1）
10.55
0.14
1
3
00
0.36
Re
Pr (
)e
w
h d ληη=
当量直径e d 随管子的排布方式而变，三角排列时：其计算公式如下：
2200
)24e d d d ππ-=
220.0320.7850.025]20.020()3.140.025
e d m -?=
=?
壳程流通截面积：
20025
(1)0.60.9(1)0.1181()32d S BD m t =-
=??-=
壳体流体流速及雷诺数分别为：
040m /u s =
004
0.0240863
Re 4787794
1.44210e d u ρ
μ
-??=
=
=?
由化工原理课后水的物理性质查的在197度水的普朗特数： 0.94r P = 粘度校正：
0.14
()1w
μμ=
则： 0.551/30.14
0220.36
()e r e w
h R P d μμλ= 0.551/3200.663
0.3647877940.9455195.4[/()]0.02h W m K =?
??=?
(2) 管内表面传热系数：
0.80.3
0.023
Re Pr i
i i
h d λ=
管程流体流通截面积：
2
220.7850.0255040.2473()4
T
i i p
N S d m N π
=
=??=
管程流体流速：
0.0730.3(/)0.2473i i i V u m s S =
== 4
0.020.3967.3
Re 177483.2710i i i
i i
d u ρμ-??=
=
=?
：
34
4.20410 3.2710Pr 2.030.678
p C μ
λ-???===
0.80.320.678
0.02317748 2.032418.22[/()]0.02i h W m k =?
??=?
（3）污垢热阻和管壁热阻
2
00.000605()/R m K W =[?]管外侧污垢热阻：
20.0004()/i R m K W =[?]管内侧污垢热阻：
管壁的热阻为：
20.0025
0.00005()/50w R m K W =
=[?]
(4)
00000
1
1()C i w i i i m K d d d R R R h d d d h =
++++
1
250.0004250.00005251
0.0006052478.22202022.555195.4=
??++++
?
2594.2[/()]W m K =? （5）
取换热器的流量为
7470876.6kw
：
217470876.6
198()594.263.5c c m Q A m K t =
==??
：
2
247.5()A m =
：
247.5198
25()198c c A A H A --=
==%
。
2.4.2 壁温核算
//1/1/m c m h
w c h
T t t αααα-=
-
：
12165230
197.522m t t t ++=
==（℃）
12291260
275.522m T T T ++=
==（℃）
22418.22W /(m K)c
i h α==[?]
2055195.4W/(m K)h h α==[?]
：
275.5/2418.22197.5/55195.4
272.3
1/2418.221/55195.4t +=
=+℃
壳体壁温可以选取壳程流体的平均温度T=197.5（℃）。
：
275.5197.578t ?=-=℃
本次设计的换热器壳程流体的温差相对较小，壳程的压力也较低，所以应该使用固定管板式换热器作为本次设计的换热器类型，并且无需设温度补偿装置。
2.4.3 换热器内流体的流动阻力 （1）管程流体阻力
12()t s p t p p p N N F ?=?+?
1s N = 1p N = 1.5t F =
2
4
i i i L u p d ρλ?=
Re 76911=传热管对粗糙度
0.2
0.0120
d
ε
=
=，查图得0.04i λ=流速 1.3/u m s =，3967.3/kg m ρ=
213 1.3967.30.044904.20.022p ??=??=（Pa ） 2
22967.3 1.3332452.122
u p ρ??==?=（Pa ）
化工原理课程设计————循环水冷却器设计 学院：化工学院 专业班级：高分子061班 姓名：李猛 学号： 2006016050 指导教师：徐功娣 时间：2009年6月25-30日
目录 1 设计任务书 (1) 2 设计摘要 (2) 3 主要物性参数表 (4) 4 工艺计算 (5) 4.1 确定设计方案 (5) 4.1.1 选择换热器的类型 (5) 4.1.2 计算热负荷和冷却水流量 (5) 4.1.3 计算两流体的平均温差，确定管程数 (6) 4.1.4 工艺结构尺寸 (6) 4.2 核算总传热系数 (8) 4.2.1 管程对流传热系数Ai (8) (9) 4.2.2 壳程流体传热系数 o 4.2.3 计算总传热系数K0 (10) 4.3 核算压强降 (12) 4.3.1 管程压强降 (12) 4.3.2 壳程压强降校核 (13) 5 设备参数的计算 (16) 5.1 确定换热器的代号 (16) 5.1.1 换热器的代号 (16) 5.1.2 确定方法 (16) D (16) 5.2 计算壳体内径 i 5.3 管根数及排列要求 (16) 5.4 计算换热器壳体壁厚 (17) 5.4.1 选适宜的壳体材料 (17) 5.4.2 该钢板的主要工艺参数性能 (17) 5.4.3 壁厚的计算 (17)
5.5 选择换热器的封头 (19) 5.6 选择容器法兰 (20) 5.6.1 选择法兰的型式 (20) 5.6.2 确定法兰相关尺寸 (20) 5.6.3 选用法兰并确定其标记 (21) 5.7 选择管法兰和接管 (22) 5.7.1 热流体进出口接管 (22) 5.7.2 冷流体进出口接管 (22) 5.7.3 选择管法兰 (23) 5.8 选择管箱 (23) 5.9 折流档板的设计 (24) 5.10 支座的选用 (24) 5.11 拉杆的选用和设置 (25) 5.11.1 拉杆的选用 (25) 5.11.2 拉杆的设置 (26) 5.12 确定管板尺寸 (26) 5.13 垫片的选用 (27) 5.13.1 设备法兰用垫片 (27) 5.13.2 管法兰用垫片 (28) 6 数据汇总 (29) 7 总结评述 (30) 8 参考文献 (32) 9 主要符号说明 (33) 10 附表 (35)
循环水使用指导书 1.目的 为确保公司循环水稳定运行，循环水新系统、新设备及新管线投用前正确的处理，确保设备的换热效率和使用年限，保障公司的循环水安全使用,特制订循环水使用指导书。 2.适用范围 本文件适用于宁波万华工业园各循环水用户的使用及操作参考。 3.换热器投用前的操作注意事项 新的冷却水换热设备及管线使用前需要进行预处理，根据实际情况制做预处理方案，对其进行冲洗、预膜、钝化等处理后，再投入使用，否则会有结垢或者腐蚀的风险，具体步骤见清洗预膜方案。 4.循环水换热器投用后的运行参考 4.1管程换热器，循环冷却水管程流速不宜小于0.9m/s；壳程换热器，循环冷却水壳程流速小于0.3m/s时，当换热器流速过低时，会导致循环水内的污泥沉积，从而加速腐蚀速率，必要时应采取防腐涂层、反向冲洗等措施； 4.2设备传热面冷却水侧壁温不高于70度； 4.3短期停车时不要关闭换热器阀门，以免形成死水，会有积沉腐蚀的风险，若停车时间超过一周以上，需要将换热器进出水阀门关闭，将换热器内的水放空，必要时采用氮气保护，开车时对换热器进行循环水冲刷排放； 4.4不同材质换热器性能比较
当物料泄漏至循环水后，会对循环水水质造成影响，容易滋生微生物等，加速循环水系统的腐蚀速率；所以当发生物料泄漏至循环水后，泄漏装置确认泄漏点，并告知所在循环水系统运行部门泄漏物质及泄漏量，循环水系统关注冷却水水质影响，并联系水处理公司至现场查找原因。 确认泄露后，循环水系统运行部门加强循环水水质监控，联系水处理公司提供技术支持，换热设备循环水侧打开后可联系水处理公司做换热器定检报告。 6. 换热器的检修维护说明 6.1检修期间，必要时需用高压水枪对换热器（石墨换热器不能使用水枪冲洗）进行冲洗，物理剥除存在的锈瘤； 6.2管板、管口是最易发生腐蚀的地方，宁波水质很软，腐蚀压力极大，必要时需要对管板涂防腐漆。 6.3封头、管板处水流较缓，易发生颗粒物粘附沉积，引起垢下腐蚀，必要时可以涂防锈漆。 6.4装置开车后进行清洗预膜后再投入使用； 7.循环水系统清洗预膜方案 预处理目的 所有的冷却水系统应在开工前清洗并预膜，一个良好的预处理方案可以延长设备使用寿命和最大程度的发挥生产能力。 清洗预膜方案与操作详见附件 清洗预膜.doc
干式蒸发器设计与校核 I.系统参数确定 利用SolKane对系统参数进行设计： 输入蒸发温度、冷凝温度，过热度设定为4℃，过热度太大，会引起蒸发器设计面积过大；蒸发器压降设定为0.5bar，过冷度设定在2.0℃，冷凝器压降为0.3bar。
II.HTFS 设计 1.Problem Definition 项目定义 ⑴Application Options -应用选型 冷侧与热侧的Application 应用会自动根据后面的过程参数中进出口干度调整，在选择时可保持默认状态。。 ⑵Process Data-过程参数 类别 污垢系数/m 2·K·W -1 类别 污垢系数/m 2·K·W -1 远海海水 0.000086 处理过的冷水塔循环用水 0.00017 近海海水 0.00017 经处理的工业循环用水 0.00017 城市生活用水 0.00017 清净河水 0.00034 自来水/井水/湖水 0.00017 未经处理的工业循环用水 0.00043 混浊河水 0.0005 参考换热器设计手册 对于冷凝器和蒸发器来说，因管内外传热系数均很大，所以污垢系数对换热器的面积影响非常大。 估计压降 容许压降
2.Property Data-物性参数 ⑴Hot Stream Compositions 热侧流体组成 ⑵Property Methods 物性方法 第一步：Search Databank 从数据库搜 索组分 删除组分
⑶Search Chemical Components 加入组分 ⑷Hot Stream Properties 生成物性 ⑷冷侧流体物性参数生成操作与热侧流体一样。 第四步：Restore Defaults 重置物性
河南理工大学课程设计管壳式换热器设计 学院:机械与动力工程学院 专业:热能与动力工程专业 班级:11-02班 学号: 姓名: 指导老师: 小组成员:
目录 第一章设计任务书 (1) 第二章管壳式换热器简介 (1) 第三章设计方法及设计步骤 (2) 第四章工艺计算 (3) 4、1 物性参数的确定 (3) 4、2核算换热器传热面积 (4) 4、2、1传热量及平均温差 (4) 4、2、2估算传热面积 (6) 第五章管壳式换热器结构计算 (7) 5、1换热管计算及排布方式 (7) 5、2壳体内径的估算 (10) 5、3进出口连接管直径的计算 (10) 5、4折流板 (10) 第六章换热系数的计算 (15) 6、1管程换热系数 (15) 6、2 壳程换热系数 (16) 第七章需用传热面积 (17) 第八章流动阻力计算 (19) 8、1 管程阻力计算 (20) 8、2 壳程阻力计算 (20) 总结 (22)
第一章设计任务书 煤油冷却的管壳式换热器设计:设计用冷却水将煤油由140℃冷却冷却到40℃的管壳式换热器,其处理能力为10t/h,且允许压强降不大于100kPa。 设计任务及操作条件 1、设备形式:管壳式换热器 2、操作条件 (1)煤油:入口温度140℃,出口温度40℃ (2)冷却水介质:入口温度26℃,出口温度40℃ 第二章管壳式换热器简介 管壳式换热器就是在石油化工行业中应用最广泛的换热器。纵然各种板式换热器的竞争力不断上升,管壳式换热器依然在换热器市场中占主导地位。目前各国为提高这类换热器性能进行的研究主要就是强化传热,提高对苛刻的工艺条件与各类腐蚀介质适应性材料的开发以及向着高温、高压、大型化方向发展所作的结构改进。 强化传热的主要途径有提高传热系数、扩大传热面积与增大传热温差等方式,其中提高传热系数就是强化传热的重点,主要就是通过强化管程传热与壳程传热两个方面得以实现。目前,管壳式换热器强化传热方法主要有:采用改变传热元件本身的表面形状及表面处理方法,以获得粗糙的表面与扩展表面;用添加内物的方法以增加流体本身的绕流;将传热管表面制成多孔状,使气泡核心的数量大幅度增加,从而提高总传热系数并增加其抗污垢能力;改变管束支撑形式以获得良好的流动分布,充分利用传热面积。 管壳式热交换器(又称列管式热交换器)就是在一个圆筒形壳体内设置许多平行管子(称这些平行的管子为管束),让两种流体分别从管内空间(或称管程)与管外空间(或称壳程)流过进行热量交换。 在传热面比较大的管壳式热交换器中,管子根数很多,从而壳体直径比较大,以致它的壳程流通截面大。这就是如果流体的容积流量比较小,使得流速很低,因而换热系数不高。为了提高流体的流速,可在管外空间装设与管束平行的纵向隔板或与管束垂直的折流板,使管外流体在壳体内曲折流动多次。因装置纵向隔板而使流体来回流动的次数,称为程数,所以装了纵向隔板,就使热交换器的管外空
标准冷冻水流量=制冷量（KW）*0.86/5（度温差） 冷却水流量=（制冷量+机组输入功率）（KW）*0.86/5（度温差） 水流量计算 1、.冷却冷却水流量水流量：一般按照产品样本提供数值选取，或按照如下公式进行计算，公式中的Q为制冷主机制冷量 L(m3/h)= [Q(kW)/（4.5~5）℃x1.163]X(1.15~1.2) 2、冷冻水流量：在没有考虑同时使用率的情况下选定的机组，可根据产品样本提供的数值选用或根据如下公式进行计算。如果考虑了同时使用率，建议用如下公式进行计算。公式中的Q为建筑没有考虑同时使用率情况下的总冷负荷。 L(m3/h)= Q(kW)/（4.5~5）℃x1.163 3、冷却水补水量一般1为冷却水循环水量的1~1.6%. 1 水侧变流量对冷水机组性能的影响 在传统的空调水系统设计中，通过冷水机组的冷冻水和冷却水的流量基本保持不变。认为只有维持定流量，才能确保盘管的换热效果，流量减小时，在换热盘管表面可能会出现层流状态，降低换热效果；同时，流量过小时，蒸发器还会出现冻结的危险，当流速小于一定值时，水中若含有腐蚀性物质，会对盘管造成腐蚀。随着控制技术的发展，冷水机组的控制系统越来越先进。目前，不同类型的冷水机组均能实现冷量的自动调节。冷水机组能量调节功能的进步使得其水侧变流量设计成为可能，同时也凸显水泵应改变以不变应万变之策，而应以变应变。事实上，目前，多数冷水机组允许蒸发器流量在额定流量的50％～100％以内变化。 当蒸发器采用变流量运行时，其流量随着用户负荷的变化而变化，当用户负荷变小时，蒸发器的冷冻水流量变小，冷水机组的控制系统根据实际需冷量减小制冷剂流量，导致蒸发器盘管内制冷剂流速偏离了最佳流速值，冷水机组制冷系统的整体性能降低。衡量蒸发器变流量运行能否节能的标准不单是冷冻水泵运行时节能多少，而还应考虑蒸发器变流量运行造成冷水机组COP值下降而损失的能耗，再考虑变流量运行的负荷时间频度。 由于控制技术的进步，控制系统可以保证压缩机始终在高效区运转，使得冷水机组蒸发器变流量时的性能不会下降很多。冷水机组蒸发器变流量对其制冷性能的影响程度与压缩机类型和制冷剂变流量的方式有关。文献3从热力学角度对此进行了分析，认为即使冷冻水流量减至60％，冷水机组的COP的下降幅度也不超过10%。 冷却水进出口温差变大时，虽然可以减小冷却水泵的运行费用，然而，为了保证冷凝器内的热交换，冷凝温度必然要高于冷却水的出口温度，并且冷凝温度与冷却水出口温度也要求有一低限。所以，要想加大冷却水的进出口温差，就必须提高冷却水出口温度（通常冷却水进口温度基本上是定值），这又将引起冷凝温度的增加，降低了冷水机组的COP值。与蒸发器变流量相比，冷凝器变流量运行对冷凝温度的影响较大，故导致冷水机组COP的变化较大，在给冷却水泵安装变频器时，应详细分析冷却水变流量对冷水机组性能的影响，确定方案的可行性。
齐齐哈尔大学 化工原理课程设计 题目循环水冷却器的设计 学院化学与化学工程学院 专业班级制药工程 学生姓名夏天 指导教师吕君 成绩 2016年 07月 01日 目录
摘要.......................................................................................错误!未定义书签。Abstract..........................................................................................错误!未定义书签。第1章绪论 (1) 1.1设计题目：循环水冷却器的设计 (1) 1.2设计日任务及操作条件 (1) 1.3厂址：齐齐哈尔地区 (1) 第2章主要物性参数表 (1) 第3章工艺计算 (2) 3.1确定设计方案 (2) 3.2核算总传热系数 (4) 3.3核算压强降 (6) 第4章设备参数的计算 (8) 4.1确定换热器的代号 (8) 4.2计算壳体内径DⅠ (9) 4.3管根数及排列要求 (9) 4.4计算换热器壳体的壁厚 (9) 4.5选择换热器的封头 (11) 4.6选择容器法兰 (11) 4.7选择管法兰和接管 (13) 4.8选择管箱 (14) 4.9折流挡板的设计 (15) 4.10支座选用 (16) 4.11拉杆的选用和设置 (16) 4.12垫片的使用 (18) 总结评述 (20) 参考文献 (21) 主要符号说明 (22)
附表1 (24) 附表2 (25) 致谢 (26)
循环水冷却知识汇总 问：给排水循环水冷却塔是什么？ 答：干式冷却塔干式冷却难的热水在散热翅管内流动，靠与管外空气的温差，形成接触传热而冷却。所以干式冷却塔的特点是：①没有水的蒸发损失，也无风吹和排污损失，所以干式冷却塔适合于缺水地区，如我国的北方地区。因为没有蒸发，所以也没有但空气从冷却塔出口排出所造成的污染。②水的冷却靠接触传热，冷却极限为空气的干球温度效率低，冷却水温高。③需要大量的金属管（铝管或钢管），因此造价为同容量湿式塔的4～6倍。因干式冷却塔有后两点不利因素，所以在有条件的地区，应尽量采用湿塔。干塔可以用自然通风，也可以用机械通风。以火电厂常用的干式冷却塔为例，分为间接冷却和直接冷却两类。间接冷却是指用冷却塔中冷却后的水，送往凝汽器中冷却由汽轮机井出的乏汽。直接冷却是指不用凝汽器，将汽轮机排出的乏汽，用管道引人冷却塔直接冷却，变为凝结水，用水泵送回锅炉重复使用。海勒（Heller）系统间接空冷干式自然通风冷却塔。它的特点是使用喷射式凝汽器，汽轮机排出的乏汽与从冷却塔来的冷水，在凝汽器内直接混合，因此端差很小。混合后的水，约2％送回锅炉，其余的水送到冷却塔冷却。因冷却水和锅炉水为同一种水，所以对水质要求高。另外一个特点是，经冷却塔冷却后的水仍有较大的余压，在送人凝汽器以前，先用小型水轮发电机口收能量。它的散热器放在塔简的外边，类似湿式横流塔。散热器也可以像湿式逆流塔一样放在塔筒里面，但为了排走散热器中的水，散热器不是完全水平布置，而有一定的坡度。另外一种间接空冷塔，使用表面式凝汽器，乏汽和冷却水互不相混。散热器用翅片管或螺纹管，材质为钢或铝。管断面为椭圆形或圆形。直接空冷塔从汽轮机排出的乏汽，通过管道直接送入冷却塔内的散热管，用风机通风冷却成凝结水，不要凝汽器，所以称直接空冷。因为是将蒸汽直接送人散热管，而不像间接空冷送人冷却塔的是热水、因蒸汽体积比水大得多，所以送汽管特别粗，直径约为间接空冷的三倍多。另外，输汽管道不能漏汽，不然就会直接影响汽轮机真空，降低出力。干湿式冷却塔这种塔为湿式塔和干式塔的结合，干部在上、湿部在下。也有的塔四面进风，相对两边为湿部；另外两边为干部。采用这种塔的目的，部分是为了省水，但大多数是为了消除从塔出口排出的饱和空气的凝结，因而造成塔周围的污染。从塔下部湿段排出的湿空气，在同塔周围的冷空气接触后，即变成过饱和的空气而凝结，形成雾，造成污染。塔上部用干段，则由塔下部湿段排出的饱和湿空气，流经干段时，会被加热而变成不饱和的空气，因而出塔后不会凝结。喷流式冷却塔。为美国
Q=KFΔtm式中：Q―热流量；K―总传热系数；F―换热面积；Δtm―冷热流体的平均温差。 设计示例： 设计一个R22，10HP，制冷量为28kW 的系统的蒸发器和冷凝器，设计参数如下： 蒸发温度t0，C 7 管内径di，mm 8.82 冷凝温度tk，C 54 管外径do，mm 9.52 蒸发器回风温度t1，C 27C/19 管间距H1，mm 25.4 蒸发器出风温度t2，C 17/70% 排间距H2，mm 22 冷凝器回风温度t1，C 35 蒸发器翅片间距df，mm 2.1 冷凝器出风温度t2，C 45 蒸发器翅片间距df，,mm 1.9 过冷度tsc，C 5 翅片厚度δ，mm 0.115 过热度tsh，C 5 蒸发器风量，m3/h 5600 蒸发器迎面风速，m/s 冷凝器风量，m3/h 10400 冷凝器迎面风速，m/s 蒸发器的设计： Δtm=(Δtmax—Δtmin)/ln(Δtmax/Δtmin)=（（27-7）-（17-7））/ln((27-7)/(17-7))=14.4C 选取K=40 W/（m2.C） Q=KFΔtm (W) F=Q/KΔt=28000/(40*14.4)=48.6m2 计算所选翅片管单位长度的外表面积： 外表面铜管面积： S1=3.14*（do+δ*2）*(df- δ)/df=3.14*(9.52+0.115*2)*(2.1-0.115)/2.1/1000=0.0289m2 外表面翅片面积： S2=(H1*H2-(3.14*(do+δ *2)^2/4))/df/1000=(25.4*22-(3.14*(9.52+0.115*2)^2/4))/10^3/2.1=0.4611m2 St=S1+S2=0.0289+0.4611=0.49m2 所需管路总长度： L=F/St=48.6/0.49=99.18m 方案1： 可以先假设每一回路到12m, N’=L/12=8.26, 取整为8，设为3 排，每排取每4 行一个回路， 那么单排为8*4=32 根，高度为32*25.4=812.8mm。3 排有N=96 根，那单根长度L’=99.18/96=1.03m, L’/H=1.23。 方案2： 可以先假设每一回路到10m, N’=L/10=9.9, 取整为10，设为3 排，每排取每2 行一个回路， 那么单排为10*2=20 根，高度为20*25.4=508mm。3 排有N=60 根，那单根长度L’=99.18/60=1.653m, L’/H=3.24。 冷凝器的设计： Δtm=(Δtmax—Δtmin)/ln(Δtmax/Δtmin)=（（54-35）-（54-45））/ln((54-35)/(54-45))=13.38C
循环水冷却器设计 [摘要]：传热过程是化工生产过程中存在的及其普遍的过程，实现这一过程的换热设备种类繁多，是不可缺少的工艺设备之一。由于使用条件不同，换热设备可以有各种各样的型式和结构。其中以管壳式换热器应用更为广泛。现在，它被当作一种传统的标准换热设备在很多工业部门中大量使用，尤其在化工、石油、能源设备等部门所使用的换热设备中仍处于主导地位。 循环水冷却器是换热设备中的一种，是企业生产中的重要设备。它的作用是通过温度相对较低的水来把其他设备所产生的热量带走，从而使设备部分的温度保持在一个生产所需要的水平，使设备正常工作。因此，循环水冷却器的设计对企业的生产是很重要的，它很可能影响企业的经济损失，对其的设计具有很强的实际意义。 本设计是对管壳式换热器中固定管板式换热器的研究。固定管板式换热器属于管壳式换热器的一种，是利用间壁使高温流体和低温流体进行对流传热从而实现物料间的热量传递。在本设计中以GB 150-2011《压力容器》、GB 151-1999《管壳式换热器》等标准和《固定式压力容器安全技术监察规程》为依据，并参考《换热器设计手册》，首先通过方案的论证，确定物料的物性参数，再结合工作条件，选定换热器的形式。根据设计任务，完成对换热面积、总换热系数等工艺参数的确定，同时进行换热面积、壁温和压力降的核算。再根据工艺参数进行机械设计，机械设计主要包括对筒体、管箱、管板、折流板、封头、换热管、鞍座及其它零部件，如拉杆、定距管等的计算和选型等，并进行必要的强度核算，最后运用AutoCAD绘制固定管板式换热器的装配图及零部件图，并编写说明书。 [关键词]：换热器、换热面积、管板、换热管。
第三章闭式循环冷却水系统 第一节闭式冷却水系统投运前的检查与操作 3.1.1 检修工作已结束，所有工作票终结，系统完好、现场整洁。 3.1.2 闭式冷却水泵与电机对轮连接完好，地脚螺栓坚固，联轴器防护罩完整牢固，电机接线良好，接地线连接完好。 3.1.3 热工各种表计齐全完整，并投入运行，确证热工保护投入运行。 3.1.4 闭式冷却水系统电动门送电，气动门控制气源送上，压缩空气压力不低于0.5MPa，各阀门开关正常。 3.1.5 关闭闭式冷却水系统所有放水门，开启闭式冷却水系统所有放空气门，系统各用户阀门根据具体情况投入。 3.1.6 开启膨胀水箱出口门及两台闭式冷却水泵入口门。 3.1.7 检查辅机冷却水系统已投入运行20分钟以上，投入一台闭式冷却水冷却器，另一台闭式冷却水冷却器备用。闭式冷却水冷却器投入时先投开式冷却水侧，再投闭式冷却水侧。 3.1.8 检查除盐水正常，凝结水补水系统已准备好。 3.1.9 开启除盐水向膨胀水箱补水门，闭式冷却水系统开始注水。 3.1.10 闭式冷却水系统各空气门见水后关闭。 3.1.11 膨胀水箱水位补至 1000—1600mm，投入膨胀水箱补水调门自动。 3.1.12 按规定进行闭式冷却水泵联锁试验合格。 3.1.13 闭式冷却水泵电机测绝缘合格后送电。 3.1.14 检查闭式冷却水泵出口电动门关闭。 3.1.15 检查投入部分闭式冷却水用户。 3.1.16 通知化学准备化验闭式冷却水水质。 第二节闭式冷却水系统的报警、联锁与保护 3.2.1 报警条件 1. 闭式膨胀水箱水位≤1000mm, 水位低报警, 联开补水调门； ≥1600mm, 联关补水调门； ≥1800mm，水位高报警。 2. 闭式循环水冷却器出口母管压力≤0.35MPa 报警，延时3s 联启备用泵。 3. 闭式循环水冷却器出口母管温度≥38℃报警。 4. 闭式循环泵电机线圈温度≥110℃报警。 5. 闭式循环泵电机轴承温度≥75℃报警，≥80℃延时3s 跳泵。 6. 闭式循环泵轴承温度≥75℃报警，≥80℃延时3s 跳泵。 7. 闭冷水膨胀水箱液位≤200，延时5s跳泵； 8. 闭式循环冷却水泵运行且出口电动门关，延时5S跳泵； 9. 闭式循环冷却水泵运行且入口电动门关，延时3S跳泵。 3.2.2 闭式冷却水泵允许启的条件： 1. 电机各相线圈温度低于110℃；
《食品工程原理》课程设计 目录 一《食品工程原理》课程设计任务书 (1) (1) ........................................................................................................................................... ．设计课题 (2) (2) ........................................................................................................................................... ．设计条件 (2) (3) ........................................................................................................................................... .设计要求 (2) (4) ........................................................................................................................................... .设计意义 (2) (5) ........................................................................................................................................... .主要参考资料.. (3) 二设计方案的确定 (3) 三设计计算 (4) 3.1. ......................................................................................................................................... 总蒸发水量 (4) 3.2. ......................................................................................................................................... 加热面积初算. (4) ( 1)估算各效浓度 (4) ( 2)沸点的初算 (4) ( 3)温度差的计算 (5) (4)计算两效蒸发水量V，V2及加热蒸汽的消耗量S (6) (5)总传热系数K的计算 (7) ( 6)分配有效温度差，计算传热面积 (9) 3.3. ............................................................................................................................................ 重算两效传热面积.. (10) ( 1)第一次重算 (10) 3.4 计算结果 (11) 四蒸发器主要工艺尺寸的计算 (13)
标准冷冻水流量=制冷量（KW）*5（度温差） 冷却水流量=（制冷量+机组输入功率）（KW）*5（度温差） 水流量计算 1、.冷却冷却水流量水流量：一般按照产品样本提供数值选取，或按照如下公式进行计算，公式中的Q为制冷主机制冷量 L(m3/h)= [Q(kW)/（~5）℃]X~ 2、冷冻水流量：在没有考虑同时使用率的情况下选定的机组，可根据产品样本提供的数值选用或根据如下公式进行计算。如果考虑了同时使用率，建议用如下公式进行计算。公式中的Q为建筑没有考虑同时使用率情况下的总冷负荷。 L(m3/h)= Q(kW)/（~5）℃ 3、冷却水补水量一般1为冷却水循环水量的1~%. 1 水侧变流量对冷水机组性能的影响 在传统的空调水系统设计中，通过冷水机组的冷冻水和冷却水的流量基本保持不变。认为只有维持定流量，才能确保盘管的换热效果，流量减小时，在换热盘管表面可能会出现层流状态，降低换热效果；同时，流量过小时，蒸发器还会出现冻结的危险，当流速小于一定值时，水中若含有腐蚀性物质，会对盘管造成腐蚀。随着控制技术的发展，冷水机组的控制系统越来越先进。目前，不同类型的冷水机组均能实现冷量的自动调节。冷水机组能量调节功能的进步使得其水侧变流量设计成为可能，同时也凸显水泵应改变以不变应万变之策，而应以变应变。事实上，目前，多数冷水机组允许蒸发器流量在额定流量的50％～100％以内变化。 当蒸发器采用变流量运行时，其流量随着用户负荷的变化而变化，当用户负荷变小时，蒸发器的冷冻水流量变小，冷水机组的控制系统根据实际需冷量减小制冷剂流量，导致蒸发器盘管内制冷剂流速偏离了最佳流速值，冷水机组制冷系统的整体性能降低。衡量蒸发器变流量运行能否节能的标准不单是冷冻水泵运行时节能多少，而还应考虑蒸发器变流量运行造成冷水机组COP值下降而损失的能耗，再考虑变流量运行的负荷时间频度。 由于控制技术的进步，控制系统可以保证压缩机始终在高效区运转，使得冷水机组蒸发器变流量时的性能不会下降很多。冷水机组蒸发器变流量对其制冷性能的影响程度与压缩机类型和制冷剂变流量的方式有关。文献3从热力学角度对此进行了分析，认为即使冷冻水流量减至60％，冷水机组的COP的下降幅度也不超过10%。 冷却水进出口温差变大时，虽然可以减小冷却水泵的运行费用，然而，为了保证冷凝器内的热交换，冷凝温度必然要高于冷却水的出口温度，并且冷凝温度与冷却水出口温度也要求有一低限。所以，要想加大冷却水的进出口温差，就必须提高冷却水出口温度（通常冷却水进口温度基本上是定值），这又将引起冷凝温度的增加，降低了冷水机组的COP值。与蒸发器变流量相比，冷凝器变流量运行对冷凝温度的影响较大，故导致冷水机组COP的变化较大，在给冷却水泵安装变频器时，应详细分析冷却水变流量对冷水机组性能的影响，确定方案的可行性。
化工原理课程设计 ————循环水冷却器设计 学院：化工学院 专业班级：高分子061班 姓名：李猛 学号： 2006016050 指导教师：徐功娣 时间：2009年6月25-30日 目录 1 设计任务书1 2 设计摘要2 3 主要物性参数表4 4 工艺计算5 4.1 确定设计方案5 4.1.1 选择换热器的类型5 4.1.2 计算热负荷和冷却水流量5 4.1.3 计算两流体的平均温差，确定管程数6 4.1.4 工艺结构尺寸6 4.2 核算总传热系数8 4.2.1 管程对流传热系数Ai8 4.2.2 壳程流体传热系数9
4.2.3 计算总传热系数K010 4.3 核算压强降12 4.3.1 管程压强降12 4.3.2 壳程压强降校核13 5 设备参数的计算16 5.1 确定换热器的代号16 5.1.1 换热器的代号16 5.1.2 确定方法16 5.2 计算壳体内径16 5.3 管根数及排列要求16 5.4 计算换热器壳体壁厚17 5.4.1 选适宜的壳体材料17 5.4.2 该钢板的主要工艺参数性能17 5.4.3 壁厚的计算17 5.5 选择换热器的封头19 5.6 选择容器法兰20 5.6.1 选择法兰的型式20 5.6.2 确定法兰相关尺寸20 5.6.3 选用法兰并确定其标记21 5.7 选择管法兰和接管22 5.7.1 热流体进出口接管22
5.7.2 冷流体进出口接管22 5.7.3 选择管法兰23 5.8 选择管箱23 5.9 折流档板的设计24 5.10 支座的选用24 5.11 拉杆的选用和设置25 5.11.1 拉杆的选用25 5.11.2 拉杆的设置26 5.12 确定管板尺寸26 5.13 垫片的选用27 5.13.1 设备法兰用垫片27 5.13.2 管法兰用垫片28 6 数据汇总29 7 总结评述30 8 参考文献32 9 主要符号说明33 10 附表35
你知道拼装式板式换热器在辐射供冷暖中的应用吗？ 辐射供冷暖空调系统在欧洲和北美已有多年的使用和发展历史，与传统对流式空调系统不同的是，辐射供冷暖空调系统中，辐射换热量占总热交换量的50%以上，属于低温辐射传热为主的空调系统，其工作原理是夏季向辐射末端内输入18℃左右的冷水，形成冷辐射面;冬季则向辐射末端提供45℃左右的热水，形成热辐射面，依靠辐射面与人体、家具以及围护结构其余表面的辐射热交换进行降温(供暖)。若冷热源提供的冷热水温度过低或过高，不能满足辐射末端温度要求时，通常采用板式换热器或其他方法(如混水等)使冷(热)媒水温度达到系统设计要求。 在辐射供冷中的应用 辐射供冷时，辐射末端内冷水温度不宜过低，否则在辐射表面处易产生凝结水，造成结露现象．通常，采用控制辐射末端冷水进水温度的方法，使辐射板表面温度高于空气露点温度1～2℃，以防止结露．辐射供冷系统使用的冷水温度(16～18℃)通常高于常规空调系统(7℃)，较高的冷水温度为蒸发冷却等天然冷源的使用提供了选择［6-8］，但也使得常规的冷水机组产生的冷冻水(供回水温度为7/12℃)不能直接满足辐射供冷系统对对冷水温度的要求，通常可采用混水的方法得到辐射供冷所需的高温冷水，但为了防止冷水直接通入显热换热末端(特别是毛细管)后在换热器内表面产生水垢而堵塞，也可采用高效板式换热器将冷水机组产生的冷水进行逆流换热后再送入显热末端．辐射供冷时显热末端常用的进口水温为16～18℃，回水温度一般为21～23℃。 在辐射供暖中的应用 板式换热器在低温辐射供热中的应用分为水-水换热工况和汽-水换热工况2种．当采用蒸汽为热源时，蒸汽须采用低压饱和蒸汽，工程中常用的压力为:表压0.3MPa或者表压0.4MPa，此时的蒸汽温度分别为144℃和152℃．当采用热水为热源时，所采用的热水供回水温度一般为95/70℃．辐射供暖时，供给辐射末端的热水温度也不宜过高，一般不超过60℃，其主要原因是: 1、由于辐射面积较大，水温无需太高即可达到室温设计要求; 2、人体舒适要求地面温度不能过高; 3、较高水温下，辐射供暖常用的塑料管材寿命大大降低．根据建筑保温及居住者的不同要求，地面温度通常控制在24～30℃范围内，温度过高影响舒适性，造成不必要的浪费;温度过低则达不到采暖要求．
化工原理课程设计 设计题目: 循环水冷却器设计 设计时间：2013.6.23-2013.7.1 设计班级：食安班 设计者： 学号： 2010 指导教师： 设计成绩：
目录 1 设计任务书 (3) 2 设计摘要 (4) 3 主要物性参数表 (5) 3.1循环水 (5) 3.2冷却水 (5) 4 估算传热面积 (5) 4.1 换热器的热负荷 (5) 4.2 平均传热温差 (5) 4.3 冷却水用量 (6) 4.4 传热面积 (6) 5 工程结构尺寸 (6) 5.1 管径和管程流速 (4) 5.3 平均传热温差校正及壳程数 (5) 5.4传热管排列和分程方法 (5) 5.5 壳体内径 (5) 5.6 折流板 (6) 5.7 附件 (8) 5.8 接管 (8) 6 换热器的核算 (9) 6.1传热能力核算 (9) 6.1.1管城传热膜系数 (9) 6.1.2污垢热阻和管壁热阻 (9) 6.1.3壳程对流传热膜系数 (10) 6.1.4总传热系数K (10) 6.1.5传热面积 (11) 6.2换热器内流动的流动阻力 (11) 6.2.1管程流动阻力 (11) 6.2.2壳程阻力 (12) 7换热器主要结构尺寸和计算结果表 (12) 8 设备参数计算 (14) 8.1壳体壁厚 (14) 8.2接管法兰 (14) 8.3设备法兰 (14) 8.4封头管箱 (14) 8.5设备法兰垫片 (14) 8.6管法兰用垫片 (14) 8.7管板 (15) 8.8支垫 (15) 8.9设备参数总表 (15) 9 学习心得 (16)
10参考文献 (17) 11重要符号说明 (18)
文件编号：TP-AR-L4545 There Are Certain Management Mechanisms And Methods In The Management Of Organizations, And The Provisions Are Binding On The Personnel Within The Jurisdiction, Which Should Be Observed By Each Party. （示范文本） 编制：_______________ 审核：_______________ 单位：_______________ 油码头消防冷却水量的 计算方法正式样本
油码头消防冷却水量的计算方法正 式样本 使用注意：该操作规程资料可用在组织/机构/单位管理上，形成一定的管理机制和管理原则、管理方法以及管理机构设置的规范，条款对管辖范围内人员具有约束力需各自遵守。材料内容可根据实际情况作相应修改，请在使用时认真阅读。 在《装卸油品码头防火设计规范》(JTJ237-99) 中，对油码头消防冷却水量作了具体规定，并提出冷 却范围的计算公式，但对式中的几个参数，尤其是对 油船最大舱纵向长度、最大舱面积的确定方法未作规 定。经分析，笔者给出了这2个参数的计算方法，供 参考。 1 消防冷却水量 冷却水量的大小直接与冷却范围密切相关， JTJ237-99中第6.2.7.1款规定冷却范围为：
F=3LB-fmax 式中：F—冷却范围(m2)； B—最大船宽(m)； L—最大舱的纵向长度(m)； fmax—最大舱面积(m2)。 计算式中B、L、fmax3个要素，B一般可以查询到，而L及fmax的数据难于查询到，L及fmax的数据往往随设计人员掌握资料的多少而变化，常带有盲目性和随意性。因此造成消防冷却水量的计算值可能因人而异，数据相差很大，希望在规范中应列出各个吨级油船的L及fmax参考数据，供设计人员及消防审核部门参考。以保证同一等级、同一规格的油码头消防设计的规范性和同一性。为此目的，笔者试图找出油码头消防冷却水量大致可遵循的一个法则，例如停靠油船的规格分级按《海港总平面设计规范》
目录 设计目录 (1) 一设计任务书 (3) 二物性参数的确定 (4) 三设计方案的确定 (4) 1选择换热器的类型 (4) 2流程安排 (5) 四估算传热面积 (5) 1换热器的热负荷 (5) 2平均传热温差 (6) 3传热面积 (6) 五工程结构尺寸 (7) 1管径和管内的流速 (7) 2管程数和传热管数 (7) 3平均传热温差校正及壳程数 (7) 4传热管排列和分程方法 (8) 5管体内径 (8) 6折流板 (8) 7其它附件 (9) 8接管 (9) 六换热器的核算 (9) 1传热能力的核算 (9)
①管程传热膜系数 (9) ②污垢热住和关闭热阻 (10) ③壳程对流传热膜系数α (10) ④总传热系数K (11) ⑤传热面积裕度 (11) 2换热器内流体的流动阻力 (12) 校核①管程流体的阻力 ②壳程流体的阻力 七换热器的主要工艺结构尺寸和计算结果表 (13) 八设备参数的计算 (14) 1壳体壁厚 (14) 2接管法兰 (15) 3设备法兰 (15) 4封头管箱 (15) 5设备法兰用垫片 (15) 6管法兰用垫片 (16) 7管板 (16) 8支垫 (16) 9设备参数总表 (16) 九参考文献 (17) 十学习体会与收获 (18) 十一重要符号说明 (20)
一. 设计任务书 化工原理课程设计任务书 专业过程装备与控制工程 班级 姓名设计题目循环水冷却器设计 设计条件1设备处理量74T/h 2循环水入口温度55 摄氏度出口温度40摄氏度 3冷却水入口温度20 摄氏度出口温度40摄氏度 4常压冷却热损失5% 5两侧污垢的热阻0.00017(m2℃)/W 6初设k= 900W/(m℃) 设计要求 1设计满足以上条件的换热器并写出设计说明 2根据所选换热器患处设备装配图 指导教师 二计算物性参数 1、定性温度下两流体的物性参数
蒸发器的设计计算
蒸发器设计计算 已知条件：工质为R22，制冷量kW 3，蒸发温度C t ?=70，进口空气的干球温度为C t a ?=211，湿球温度为C t b ?=5.151，相对湿度为34.56=φ％；出口空气的干球温度为C t a ?=132，湿球温度为C t b ?=1.112，相对湿度为80=φ％；当地大气压力Pa P b 101325=。 （1）蒸发器结构参数选择 选用mm mm 7.010?φ紫铜管，翅片厚度mm f 2.0=δ的铝套片，肋片间距 mm s f 5.2=，管排方式采用正三角排列，垂直于气流方向管间距mm s 251=，沿 气流方向的管排数4=L n ，迎面风速取s m w f /3=。 （2）计算几何参数 翅片为平直套片，考虑套片后的管外径为 mm d d f o b 4.102.02102=?+=+=δ 沿气流方向的管间距为 mm s s 65.21866.02530cos 12=?=?= 沿气流方向套片的长度为 mm s L 6.8665.21442=?== 设计结果为 mm s L 95.892565.2132532=+?=+= 每米管长翅片表面积： f b f s d s s a 100042221? ??? ? ? -?=π ()5.21000 4.10414.36 5.212522??? ? ???-??= m m 23651.0= 每米管长翅片间管子表面积：
f f f b b s s d a ) (δπ-= ()5 .210002.05.24.1014.3? -??= m m 203.0= 每米管长总外表面积： m m a a a b f of 23951.003.03651.0=+=+= 每米管长管内面积： m m d a i i 2027.0)20007.001.0(14.3=?-?==π 每米管长的外表面积： m m d a b b 2003267.00104.014.3=?==π 肋化系数： 63.14027 .03951 .0== = i of a a β 每米管长平均直径的表面积： m m d a m m 2 02983.020086.00104.014.3=?? ? ??+?==π （3）计算空气侧的干表面传热系数 ①空气的物性 空气的平均温度为 C t t t a a f ?=+=+= 172 1321221 空气在下C ?17的物性参数 3215.1m kg f =ρ ()K kg kJ c pf ?=1005 704.0=rf P s m v f 61048.14-?=
空压机冷却水用量计算方法 (1)冷却作用 空气压缩机气缸及缸盖夹套的冷却:为及时移出压缩过程缸壁与清塞环摩擦热,以防止材料的热变形,及降低空气压缩的多变指数值,使压缩过程趋向等温过程,从而降低压缩排气温度和减少軸功率的消耗,因此气缸和缸盖央套应通入冷却水冷却。但冷却水水温不宜过低,否则,空气中的水分将受冷凝结,水雾会使缸内相对运动的部件(如调片、清塞环、气缸聖等)摩換力增加而降低使用寿命,气缸央套所用冷却水温度应以高出空气露点温度8℃为宜,一般采用二次水或采用经压缩机中间冷却器使用后的冷却水。 一级排气的冷却:在空气压缩机第一、二级气缸之间设置中同水冷却器,以冷却一级排出气体并冷却冷凝空气中水分(风冷式采用空气冷却器),其目的是为提高二级气缸:的容积效率(因降低进入二级气缸气体温度可減少气体比容)和降低二级气缸:气体压缩的起点温度以达到降低二级排气温度和节省二级压缩轴功率的消耗,用于中冷器的水温以低些为好,故常采用新鲜冷却水(或称一次水)。 二级排气的冷却:在二级压缩后(送至用户前)设置水冷却器(常称后冷器),其目的是最终冷却压结空气并冷疑压缩空气中的水汽,以提高压结空气在油水分离器和階气罐中油水分离的数率。制造厂配套设各中常不配帯后冷器,需要时应在订貨中特别注明。 循环相滑油的冷却:小型短期工作制的空气压缩机的润滑方式常采用飞溅式,循环油的冷却系通过机体下部外壁自然散热,勿需设置油冷却器.大、中型长时间工作制的空气压缩机传动部件的泊滑方式常采用压力式,用齿轮油東强制循环洞滑,并设置油冷却器用水冷却以移除循环油携带的传动机件摩擦热。冷却水水温元特殊要求。 结合各用水点对水温的要求,建议来用下述冷却水流程方案: (2)冷却水水质要求和水温要求 冷却水应为中性,即pH为6.5~7.5范国内,暂时硬度一般不大于12°(德国度);混浊度一般不大于100mg/L;含油量一般不大于5mg/L;有机物含量一般不大于25,mg/L.暂时硬度较大的水,当水温超过40℃时水中盐类析出加剧,冷却器表面将结垢,致使传热数果不良。因此一般要求冷却水供水温度不高于30℃,排水温度不高于40℃。在个别气候炎热地区或者水的暂时硬度较低时,供水和排水温度可以略高一点。