空冷器毕业设计--无相变流体空冷器设计（含CAD图纸）
四川理工学院毕业设计（论文）无相变流体空冷器设计
学生：李涛
学号：08011010311
专业：过程装备与控制工程
班级：2008.3
指导教师：项勇林海波
四川理工学院机械工程学院
二O 一二年六月
四 川 理 工 学 院
毕业设计（论文）任务书
设计（论文）题目： 无相变流体空冷器设计 学院:机械工程 专业：过程装备与控制工程
班级：2008.3 学号：08011010311 学生： 李涛 指导教师： 项勇、 林海波
接受任务时间 2011.12.10
系主任 （签名） 院长 （签名）
1．毕业设计（论文）的主要内容及基本要求
㈠．设计说明书：
根据给定的条件设计空冷器，包括总体设计，工艺计算及设计选型，主要零部件结构设计和强度计算。设计条件：介质：航煤，馏程130～230℃，质量流量：230000kg/h 进口温度：165℃,出口温度：55℃,入口压力：0.2MPa,允许压降：60kPa,管内结垢热阻：
0.00017W /m 2K ⋅,介质物性：相对密度：相对密度：776.0204
=ρ,特性因数：1.12=K F ,黏度：s a 10388.03135⋅P ⨯=-μ,s a 10714.0350⋅P ⨯=-μ,空气设计温度：35℃,空气设计最低温度：-10℃,空气侧污垢热阻：W /m 00015.02o K ⋅=r ,海拔高度：50m
㈡．图纸要求： 空冷器总装布置图1张，空冷器零部件图3张。
2．指定查阅的主要参考文献及说明
① GB/T 15386—1994《空冷式换热器》
② 赖周平,张荣克.空气冷却器.北京：中国石化出版社,2010.1
③ 马义伟.空冷器设计与应用.哈尔滨工业大学出版社，1998
3．进度安排 设计（论文）各阶段名称 起 止 日 期
1 资料收集，阅读文献，完成开题报告 2012.02.27至2012.03.22
2 完成所有结构设计和设计计算工作
2012.03.24至2012.04.26
3 完成所有图纸绘制2012.04.27至2012.05.27
4 完成设计说明书2012.05.28至2012.06.01
5 完成图纸和说明书的修改，准备毕业答辩2012.06.02至2012.06.13
摘要
换热器是工业上常用设备之一，随着全球水资源的短缺和人们对保护环境的要求越来越高，发展空冷技术和设备才能满足节水、保护环境和节能的要求，空冷器就是利用空冷技术研制的一种工业生产的重要设备。
本文对空冷器的基本组成如管束、构架、风机等部件作了介绍，然后根据给定条件选择了干式空冷器进行设计，包括传热面积计算、传热系数计算、选型设计等，同时对部分零部件进行了结构设计和强度校核。
关键词：空冷器；干式空冷器；选型设计；工艺计算
ABSTRACT
Heat exchanger is used one of industrial equipment, with the global of the shortage of water resources and people to protect the environment and taller to the requirement of, development of air cooling technology and equipment to meet the water saving,
environmental protection and energy saving requirements, air condenser is the use of air cooling technology developed a kind of industrial production important equipment.
In this paper the basic component of air condenser as bundle, structure, fans, etc. Parts are introduced in this paper. Then according to the given condition selecting the dry air cooled heat exchanger design, including heat transfer area computation, heat transfer coefficient calculation, type design etc., and to some of the parts were structure design and intensity.
Keywords: air cooler; dry air cooled heat exchanger; type selection design; Process calculation
目录
摘要 (Ⅰ)
ABSTRACT (Ⅱ)
第一章绪论 (1)
1.1空冷器的发展简介 (1)
1.2 空冷器的基本结构 (2)
1.3 空冷器的分类 (3)
1.4 空冷与水冷的比较 (4)
第二章空冷器的总体设计 (6)
2.1 设计条件 (6)
2.2总体设计应考虑的事项 (6)
2.3冷却方式 (7)
2.4空冷器的工艺流程 (7)
2.5空冷器的结构型式 (10)
2.6空冷器的通风方式 (11)
2.7空冷器的平面布置 (12)
2.8空冷器的调节方式 (13)
第三章空冷器的方案计算及选型设计 (15)
3.1热负荷计算 (14)
3.2空冷器的方案计算 (15)
3.3 选型设计 (16)
第四章空冷器的详细工艺计算 (19)
4.1管内膜传热系数计算 (19)
4.2 风量和空气出口温度计算 (20)
4.3翅片膜传热系数的计算 (20)
4.4管壁温度的计算和管内膜传热系数的校正21 4.5各项热阻的计算和选取及总传热系数计算22 4.6传热温差和传热面积计算 (22)
4.7管内阻力计算和管外空气阻力 (23)
4.8 风机功率的计算 (24)
4.9风机的过冬计算和风机的噪音估算 (25)
第五章空冷器主要部件设计及强度计算 (26)
5.1 管箱设计条件 (26)
5.2 管箱筒体厚度的计算 (27)
5.3螺栓的选用 (28)
5.4管板厚度计算和法兰厚度的选取 (29)
5.5翅片管选取 (31)
5.6 配管 (32)
5.7 其它附件 (33)
结论 (37)
参考文献 (38)
致谢 (39)
第一章绪论
1.1 空冷器的发展简介
空冷器，是利用空气作为冷却介质将工艺介质（热流）冷却到所需要的温度（终冷温度）的设备。一般来说工业上低于120℃的介质的热量回收代价比较昂贵；或因热源的分散性和间歇性尔难以综合利用，这部份热量多用水冷器取走，或用空冷器排放到大气中。
普通空冷式换热器是以环境空气为冷却介质横掠翅片管外，使管内高温流体得到冷却或冷凝的设备。其名称有多种，如翅片风机式换热器、空冷式翅片换热器、翅片管式空冷换热器等，也称“空气冷却器”或“空冷式换热器”，“空冷式热交换器”，简称“空冷器”。传统的工业冷却系统都是用水作冷却介质，自20世纪20年代以来，空冷渐被人们重视，在一些领域中水冷逐渐被空冷取代。这一转变的主要原因有以下五个方面：
①随着工业，特别是炼油、石油化工、冶金、电力工业的发展，用水量急剧增
加，出现了大面积缺水的问题。
②人们对保护环境，防止和减少工业用水对江、河、湖、海污染的要求愈来愈
高。
③能源日益短缺，要求最大限度地节约能源。
④装置大型化要求水的用量日益增多。
⑤空冷技术的发展可部分或全部代替水冷。
用空气作为冷却介质，其来源没有问题，但空气的热焓太低，其比热
kg 仅为水的四分之一，因此在相同冷却热负荷下，需要的空气量将是水(K
)
1005
J
的4倍。而且空气的密度、给热系数又远比水小，所以若用常规的传热元件，空冷器的体积势必会比水冷器大得多。又由于大气温度随气象、季节、昼夜变化大，被冷介质的
四川理工学院毕业设计（论文）
出口温度也不易控制。所以直到20世纪20年代末，才出现第一台空冷器。这台空冷器安装在美国西部一个炼油厂，作为排汽冷凝器，它采用立式布置管束，自然通风。1930年开始用单面立式和卧式布置的翅片管管束，并用风机驱动空气，大约到1935年前后，具有现代雏型的水平布置管束的引风式和鼓风式空冷器投入工业运转。在20世纪40年代，为了节省占地面积出现了Ｖ形、圆环形、多角形和“之”字形等结构。但当时这些结构都存在着管束出口的热风向入口循环等问题。在20世纪50年代以前工业装置上空冷器都是干空冷，结构型式和操作经验都很不完善。以后，为了提高冷却性能、扩大适用范围，从多方面进行了改进，如为了适应高气温的要求发展了湿式空冷；为了减小占地面积发展了干、湿联合空冷；为了提高传热效率，增强空冷器的适用性发展了蒸发式空冷、板式空冷；为了适应低气温与高粘、易凝流体的冷却，设计出了内、外热风再循环，自调百叶窗，加热蒸汽盘管，电加热，内翅片管等；为了精确控制工艺介质的出口温度和节约动力消耗，发展了自调倾角风机，变频自动调速风机等；为了适应各种操作温度和压力，研制出了多种结构型式的管束和管箱；为了提高管束的传热效率及耐腐蚀性能、降低风机功率损耗，研制开发了数十种不同类型的翅片管；为了降低噪声，提高风机效能，发展了各种风机叶型和传动型式。随着空冷器应用范围的扩大，其技术不断提高，结构型式日趋多样和完善。
1.2 空冷器的基本结构
空冷器的基本结构型式如图1-1所示。主要由管束、风机、构架、百叶窗和梯子平台等五个基本部件组成。
1.管束
图1-1 空冷器
它是传热的基本部件，由翅片管、管箱、侧梁和支架构成一个整体，被冷却和被冷凝的介质在翅片管内通过时，它的热量被管外流动的空气所带走，管内的介质得到冷却或冷凝。 2. 风机
用来驱动空气通过管束，带走被冷却介质的热量，从而促使热介质冷却或冷凝。空冷器采用的是轴流风机。 3. 构架
它是由钢结构框架和风筒构成，通过它支承管束和风机，并使空气按一定的方向流动。
4. 百叶窗
主要用来控制空气的流动方向或流量的大小，此外也可以用于对翅片管的防护，如防止雨、雪、冰雹的袭击和烈日的照晒等。它由可以转动的一组或几组叶片、框架和叶片传动机构组成。 5. 梯子平台
它的作用是为空冷器的操作和检修提供方便。
1.3 空冷器的分类
空气冷却器的分类根据分类方法的不同可以有以下几种类型。 按管束的布置方式可分为：立式、水平式、斜顶式、V 型多边形等；
按通风方式可分为：鼓风式、引风式和自然通风式；
按冷却方式可分为：干式空冷器、湿式空冷器（包括增湿型、喷雾蒸发型、湿面型）、 联合型空冷器等；
按防寒方式可分为：热风内循环式、热风外循环式、蒸汽伴热式；
按压力等级可分为：高压空冷器()a PN MP ≥0.10和中、低压空冷器()a PN MP <0.10。 图1-2示出最常用的鼓风式、引凤式和斜顶式空冷器示意。
水平式空冷器的特点是管束为水平放置，但作冷凝器时，为防止冷凝液停留在管子内，管子有3％或1％的倾斜。管束长度不受限制，管内热流体和管外空气分布比较均匀。适于多单元组合，适用于场地宽敞和新建的炼油厂 。
斜顶式空冷器的特点是管束斜放呈人字形，夹角一般在60°；占地面积小，为水平式的40％左右；结构紧凑；管内介质和管外空气分布不够均匀，易形成热风再循环；建造成本高。它适合于联合式空冷器、干-湿联合型空冷器，适用于老厂改造和场地较小的情况，特别适用于电站汽轮机空冷凝汽器。
湿式空冷器的三种结构型式示于图1-3。
1.4 空冷与水冷的比较
水冷和空冷是目前工业装置中最重要的两种冷却方式。这两种冷却方式各有优点和不足，选用时要视具体情况。如果冷却水供应困难，又要求严格控制环境的污染，自然选用空冷器；如果厂地面积、空间都受到限制，水源也无问题，也就只有选用结构紧凑的水冷器。但在一般情况下需作全面比较，因为影响因素比较复杂。有关专家已作了许多分析和比较，一般都认为空冷优点多于水冷，所以即使在水源比较充足的地方，也推荐采用空冷。
空冷的最大优点就是节水效果好，对环境污染小，操作费用低，缺点是占地
(a ((图1-2 鼓风式（a ）、引风式（b ）
（a ）增
（b ）喷（c ）
图1-3 湿式空冷器1—管束；2—热流体入口；3—空气入口；4—循环水泵；5—排水管
面积（或空间）大，一次性投资多，受到介质温度、环境温度的限制；水冷的最大优点是结构紧凑，安装费用低，但操作费用高，对环境污染严重，具体比较如表1-1和表1-2所示。
在对两种冷却方式的经济性讨论中，国内外学者都发表过许多对比分析资料，德国有人通过实例对比指出，虽然空冷器比套管式水冷器投资高，但总的看还是比较经济。如把90℃有机液冷却到40℃（热负荷1.136×6
10W），空冷器投资在低压范围内高3～4倍，在高压范围内（如32.5a
）约高25％～30％（因为高压空冷器用的管子直径较小，壁厚不必增加太多，材料费相应增加较少），但水冷器的管理费是空冷器的2倍，水费是空冷的6倍。对于冷凝过程二者的总费用大致相同。
第二章 空冷器的总体设计
2.1 设计条件
介质: 航空煤油，馏程为130～230℃ 质量流量：230000kg/h 进口温度：165℃ 出口温度：55℃ 入口压力：0.2a MP 允许压降：60kPa
管内污垢热阻：0.00017W /m 2K ⋅ 介质物性：
相对密度：776.020
4
=ρ 特性因数：1.12=K F 黏度：s a 10388.03135⋅P ⨯=-μ s a 10714.0350⋅P ⨯=-μ 空气设计温度：35℃ 空气设计最低温度：-10℃
空气侧污垢热阻：W /m 00015.02o K ⋅=r 海拔高度：50m
2.2 总体设计应考虑的事项
空冷器的总体设计是指空冷器的方案设计。总体设计时要根据用户提供的要求和空冷器的设计惯例考虑一下问题：
① 根据工艺介质的冷却要求及所建装置的水源、电力情况，进行空冷和水冷的技术经济比较，以确定使用空冷器的合理性；
② 根据介质的终冷温度和过程特点（有无相变）、环境条件，确定空冷器的型式，即确定采用干空冷、湿空冷、干湿联合空冷或其他特殊结构的空冷器；
③ 初步估算该工艺条件下所需的传热面积，选择空冷器的初步结构参数，如管束
的尺寸、翅片管种类、构架和风机的配套等；
④ 根据工艺介质的操作条件及物化性质，对空冷器参数进行初步估算。估算的内容包括总传热系数及阻力降、有效平均温差，计算所需的传热面积、风机的动力消耗及增湿水耗等；
⑤ 根据装置生产特点及工艺介质对操作的要求，综合考虑空冷的平面竖面布置及调节控制方案；
⑥ 估算噪声是否满足相关标准的要求；
⑦ 如果是在寒冷地区还应考虑防寒防冻的要求； ⑧ 根据上述核算初步确定空冷器的总投资。
简而言之，空冷器的总体设计，首先确定是否采用空冷器，接着就是确定空冷器的流程、结构部件、平面布置、控制调节方案等。
2.3 冷却方式
工艺介质的冷凝冷却是在空气冷却器中实现的，冷却介质为空气。由于空气的比热容小，在标准状态下（20℃,101.325kPa ）为1005J/(kg ·K)，仅为水的四分之一，因此若传热量相同，冷却介质的温度相同，则所需的空气量为水量的四倍。再考虑到空气的密度远小于水，则相对于水冷却器来说，空冷器的体积是很大的。另外空冷器空气侧的传热系数很低，约为40～60)m /(W 2K ⋅，导致光管空冷器的总传热系数也很低，较水冷的传热系数约低10～30倍。为增强空气侧的传热性能，所以一般都采用扩张表面的翅片管，其翅片比大致为10～24。
空气冷却方式和水冷却方式在经济上的精确评定是有难度的，长期以来水冷和空冷的争议一直存在，但随着全球水力资源的短缺和水质污染的加剧，空冷器的优越性越来越受到人们的注意，以空冷代替水冷的趋势将不断发展。
根据工艺介质的冷却要求及所建装置的水源。电力情况与水冷进行经济比较，以确定采用空气冷却的合理性。表1-1列出了空冷优于水冷的场合，表1-2列出了水冷优于空冷的场合。这些原则可供设计者考虑是否采用空冷器。
综上所述：由设计条件可知本设计采用空冷器更合理。
2.4 空冷器的工艺流程
根据介质的终冷温度、所在地区的气候条件，确定采用空冷器的型式。它可以采用以下五种工艺流程之一。
① 干式空冷器流程的结构型式见图2-1；
② 湿式空冷器流程的结构型式见图2-2；
③ 干空冷加后湿空冷器流程的结构型式见图2-3； ④ 干空冷加后水冷器流程的结构型式见图2-4；
⑤ 干湿联合空冷器流程的结构型式见图2-5；
在选取空冷器的工艺流程时，可参照表2-1的原则进行。
图2-1 干
图2-2 湿式空冷
图2-3
干空冷加后湿
流 程
优 点
缺 点
适 用 范 围
干空冷 1.结构简单可靠，可用于高压系统 2.运转费用省 冷后温度受限制，不低于设计气温15～20℃
1.广泛应
用 2.热介质
的冷后温度应高于设计
表2-1 空冷器的各
图2-4 干空冷加后
图2-5 干湿联合
综上，由于热介质的冷后温度高于设计气温20℃，故本设计选用结构简单可靠，运转费用省的干空冷流程。
2.5 空冷器的结构型式
根据管束的放置方式，空冷器可分为水平鼓风式、斜顶鼓风式、直立鼓风式、引风式、立式引风式和V字引风式。为了恰当的选择空冷器的结构型式，设计人员应首先根据经验估算一个所需的传热面积，然后，参照表2-2综合比较各种型式的特点和应用
场合，选择适宜的结构型式。经反复核算、综合比较，最终确定空冷器的管束、构架的规格，风机的大小和空冷器的布置型式。
一、概况 上海60万吨/年芳烃联合装置及其配套工程为新建项目，位于上海石化内卫四路西侧，金一路南侧。本项目由上海石化股份有限公司建设，中国石化工程建设公司（SEI）设计，中国石化集团第十建设公司施工南区一标段。此标段共有鼓风式空冷器44台（具体位号见附表一），主要分布在主管廊EL19.8m平台，构4、构3框架平台上。 为安全、高效、高质量的完成空冷器安装施工任务，特编制此施工方案。 二、编制挔据 2.1、厂家安装指导说明书 2.2、空冷器施工图纸 2.3、《钢制压力容器焊接规程》JB/T4709-2000； 2.4、《空冷式换热器》GB/T15386-94； 2.5、《石油化工换热设备施工及验收规范》SH3532-2005； 2.6 《石油化工设备安装工程质量检验评定标准》SH3514-2001； 2.7 《石油化工施工安全技术规程》SH3505-1999； 2.8 《安全、环境和健康管理手册》QG/M4448.00-2000； 2.9 《石油化工工程建设交工技术文件规定》SH3503-2007； 2.10 《钢结构工程施工及验收规范》GB50205-1995 2.11 装置设备平面图、设计交底、图纸会审记录和设计说明； 三、施工准备 3.1 施工前施工人员要熟悉图纸及有关技术说明。 3.2 材料应有出厂合格证和质量证明书，具体数据应符合规范要求。 3.3 施工用特殊机具准备齐全。 3.4 现场配备必要的施工机具及劳保用品。 四、安装工艺 4.1、施工工序
4.2基础验收 按照施工图纸及设计要求进行空冷器基础的验收工作。主要验收数据： (1)、基础螺栓中心距偏差； (2)、基础标高偏差。 4.3 构架安装 4.3.1风机构架的安装遵循我公司编制的《上海石化60万吨/年芳烃联合装置安装工程（四）-南区二标段钢结构工程施工方案》； 4.3.2 立柱安装 A. 立柱安装前基础必须经验收合格； B. 立柱为厂家成品供货，到货后按柱子的相应编号吊装至空冷器所处位置的平台上； C.空冷器构架立柱安装的允许偏差见表4.1. 表4.1 立柱安装的允许偏差（mm ） 项次 项目 允许偏差 检验方法 1 柱脚底座中心线与定位轴线偏差 5.0 2 立柱基准点标高 +5.0 -8.0 3 立柱挠曲矢高 H/1000且≤25 4 立柱垂直度 H ≤10000 10 H ＞10000 H/1000且≤25 注：H 为立柱高度。 熟悉施工图纸、下达施工技术文件、技术交底 基础验收 构架安装 空冷器管束、百叶窗 安装 空冷器风机安装 单机试车 验收、交接
空冷器毕业设计--无相变流体空冷器设计（含CAD图纸）
四川理工学院毕业设计（论文）无相变流体空冷器设计 学生：李涛 学号：08011010311 专业：过程装备与控制工程 班级：2008.3 指导教师：项勇林海波 四川理工学院机械工程学院
二O 一二年六月 四 川 理 工 学 院 毕业设计（论文）任务书 设计（论文）题目： 无相变流体空冷器设计 学院:机械工程 专业：过程装备与控制工程 班级：2008.3 学号：08011010311 学生： 李涛 指导教师： 项勇、 林海波 接受任务时间 2011.12.10 系主任 （签名） 院长 （签名） 1．毕业设计（论文）的主要内容及基本要求 ㈠．设计说明书： 根据给定的条件设计空冷器，包括总体设计，工艺计算及设计选型，主要零部件结构设计和强度计算。设计条件：介质：航煤，馏程130～230℃，质量流量：230000kg/h 进口温度：165℃,出口温度：55℃,入口压力：0.2MPa,允许压降：60kPa,管内结垢热阻： 0.00017W /m 2K ⋅,介质物性：相对密度：相对密度：776.0204 =ρ,特性因数：1.12=K F ,黏度：s a 10388.03135⋅P ⨯=-μ,s a 10714.0350⋅P ⨯=-μ,空气设计温度：35℃,空气设计最低温度：-10℃,空气侧污垢热阻：W /m 00015.02o K ⋅=r ,海拔高度：50m ㈡．图纸要求： 空冷器总装布置图1张，空冷器零部件图3张。 2．指定查阅的主要参考文献及说明 ① GB/T 15386—1994《空冷式换热器》 ② 赖周平,张荣克.空气冷却器.北京：中国石化出版社,2010.1 ③ 马义伟.空冷器设计与应用.哈尔滨工业大学出版社，1998 3．进度安排 设计（论文）各阶段名称 起 止 日 期 1 资料收集，阅读文献，完成开题报告 2012.02.27至2012.03.22 2 完成所有结构设计和设计计算工作 2012.03.24至2012.04.26
研究意义：节约能源是当今世界的一种重要社会意识，是指尽可能的减少能源的消耗、增加能源利用率的一系列行为。加强用能管理，采取技术上可行、经济上合理以及环境和社会可以承受的措施，从能源生产到消费的各个环节，降低消耗、减少损失和污染物排放、制止浪费，有效、合理地利用能源。在石油、化工、轻工、制药、能源等工业生产中，常常需要把低温流体加热或者把高温流体冷却，把液体汽化成蒸汽或者把蒸汽冷凝成液体。这些过程均和热量传递有着密切联系，因而均可以通过换热器来完成。随着经济的发展，各种不同型式和种类的换热器发展很快，新结构、新材料的换热器不断涌现。为了适应发展的需要，我国对某些种类的换热器已经建立了标准，形成了系列。换热器的应用广泛，日常生活中取暖用的暖气散热片、汽轮机装置中的凝汽器和航天火箭上的油冷却器等，都是换热器。它还广泛应用于化工、石油、动力和原子能等工业部门。它的主要功能是保证工艺过程对介质所要求的特定温度，同时也是提高能源利用率的主要设备之一。换热器既可是一种单元设备，如加热器、冷却器和凝汽器等；也可是某一工艺设备的组成部分，如氨合成塔内的换热器。换热器是化工生产中重要的单元设备，根据统计，热交换器的吨位约占整个工艺设备20有的甚至高达30%，其重要性可想而知。换热器应用的广泛性，决定了换热器换热性能的改善设计理论的不断创新，对企业经济的收益和工业的飞速发展都具有一定的积极作用并为节约能源和保护环境有显著的贡献. 2研究现状：由于国防工业技术的不断发展，换热器操作条件日趋苛刻迫切需要新的耐磨损、耐腐蚀、高强度材料。近年来国内在节能增效等方面改进换热器性能，提高传热效率，减少传热面积降低压降，提高装置热强度等方面的研究取得了显著成绩。换热器的大量使用有效的提高了能源的利用率，使企业成本降低，效益提高.随着工业的高速发展，换热器技术必将迅速发展。就目前情况分析，换热器的基本发展趋势是提高传热效率，提高紧凑性，降低材料消耗，增强承受高温、高压、超低温及耐腐蚀能力，保证互换性及扩大容量的灵活性，通过减少污塞以减少操作事故，从选材、结构设计及运行操作等方面增长使用寿命并在广泛的范围内向大型化发展. 3研究内容;在石油、化工、轻工、制药、能源等工业生产中，常常需要把低温流体加热或者把高温流体冷却，把液体汽化成蒸汽或者把蒸汽冷凝成液体。这些过程均和热量传递有着密切联系，因而均可以通过换热器来完成，因此换热器的研究备受重视。从换热器的设计、制造、结构改进到传热机理的研究一直十分活跃。论文的主要内容就是设计符合工艺要求的浮头式换热器。换热器不仅要满足设计要求，充分考虑其机械性能，使结构安全可靠，还要求考虑便于制造、安装和维护。论文完成的内容主要如下： （1）研究换热器的基本结构和设计方法； ( 2 )了解浮头式换热器的原理以及工艺流程； （3）换热器工艺流程计算；
HTRI管壳式换热器设计基础教程 （内部交流） 唐海东,徐晓鹤，张婕，陈卫航 郑州大学化工与能源学院 2011年11月
HTRI简介 美国传热研究协会（Heat Transfer Research Institute）简称HTRI，主要致力于工业规模的传热设备的研究，开发基于试验研究数据的专业模拟计算工具软件，提供完善的产品、技术服务和培训。HTRI帮助其会员设计高效、可靠及低成本的换热器。HTRI Xchanger Suite是HTRI开发的换热器设计及核算的集成图形化用户环境，它包括以下几个部分：HTRI.Xist能够计算所有的管壳式换热器，作为一个完全增量法程序，Xist包含了HTRI 的预测冷凝、沸腾、单相热传递和压降的最新的逐点计算法。该方法基于广泛的壳程和管程冷凝、沸腾及单相传热试验数据。 HTRI.Xphe能够设计、核算、模拟板框式换热器。这是一个完全增量式计算软件，它使用局部的物性和工艺条件分别对每个板的通道进行计算。该软件使用HTRI特有的基于试验研究的端口不均匀分布程序来决定流入每板通道的流量。 HTRI.Xace软件能够设计、核算、模拟空冷器及省煤器管束的性能，它还可以模拟分机停运时的空冷器性能。该软件使用了HTRI的最新逐点完全增量计算技术。 HTRI.Xjpe是计算套管式换热器的软件。HTRI.Xtlo是管壳式换热器严格的管子排布软件。HTRI.Xvib是对换热器管束的单管中由于物流流动导致的振动进行分析的软件。HTRI.Xfh能够模拟火力加热炉的工作情况。该软件能够计算圆筒炉及方箱炉的辐射室的性能以及对流段的性能，它还能用API350对工艺加热炉的炉管进行设计，并完成燃烧计算。 在本次培训中，们以HTRI.Xist为主，介绍HTRI的使用。
空气冷却器 空气冷却器简称空冷器，它是以空气作为冷却介质，可对流经管内的各种热流体进行冷却或冷凝。 空冷器适用于炼油厂、石油化工厂冶金、动力、电站等行业冷却系统的冷却和冷凝。它与水冷却系统相比较，具有节约用水、减少环境污染、投资低、操作方便、运行维修费用低以及使用寿命长等优点。 空冷器主要由管束、风机、构架及百叶窗等部件组成。管束是空冷器的主要部分，它有着自己的独立结构，它可以完整地在空冷器构架上进行装折。管束由翅片管、管箱和框架（侧梁和横梁等受力构件）组成。 管束的基本参数有管束型式（指水平式、斜顶式等）、工作压力和温度、翅片管型式和规格、管箱型式、管束长度和宽度、管排数、管程数等。每片管束应根据上述参数作出选择。 空冷器有干式、湿式和干--湿联合式，干式空冷器是空冷器的基本型式，湿式空冷器和干--湿联合式空冷器是其发展型式。空冷器按通风型式有鼓风和引风两种。 湿式空冷器和联合式空冷器，适用于终冷温度较低（高于大气湿球温度为5℃左右）的工艺流体。 湿式空冷器两侧放置SL型管束作湿式运行，对介质进行冷凝、冷却。操作温度大约70℃。联合式冷却器为干、湿联合运行，上部斜放SX型管束作干式运行，对介质进行冷凝，下部立放SL型管束作湿式运行。干--湿冷却的界线温度大约在70℃左右。 干式空冷器可分为水平式、斜顶式、水平立式和直立式等。 湿式空冷器可分为水平立式和立斜式等。 空冷器型式的选择主要取决于工艺特性和要求。 我厂可为用户提供各种型式的翅片管、管束及空冷器。 说明：本信息 空气冷却器 空气冷却器简称空冷器，它是以空气作为冷却介质，可对流经管内的各种热流体进行冷却或冷凝。
空冷冷凝器设计 摘要：冷凝器是各工业部门中重要的换热设备之一。换热器作为热量传递中的过程设备，在化工、冶金、石油、动力、食品、国防等工业领域中应用极为广泛。换热器性能的好坏，直接影响着能源利用和转换的效率。近年来，节能工作开始被全球所重视,而换热器特别是高效换热器又是节能措施中关键的设备。因此,无论是从上述各工业的发展,还是从能源的有效利用,换热器的合理设计、制造、选型和运行都有非常重要的意义。 本设计是关于管翅式空冷器的设计。主要内容是进行了冷凝器的工艺计算，结构设计和强度校核。设计内容首先是传热计算，主要是根据设计条件计算换热面积。其次是结构设计以确定各部件的尺寸。最后还包括是强度计算与校核，主要包括管箱结构与校核和支架的校核。 关于设计管翅式冷凝器的各个环节，在后面设计书中做详细的说明。 关键词：冷凝器；传热；结构；强度；管翅式换热器；
Design of Air-cooled Condenser Abstract：Condense is one of the most important heat exchanging equipments in industrial field. As a heat transfer in the processing equipment, exchanger is widely applied in chemical industry, metallurgy, oil, power, food, defense industry. In recent years, the problem of energy-saving is beginning to be regarded all over the world. And heat exchanger, particularly efficient heat exchanger，It is the key to energy-saving equipment. Therefore, whether from the foregoing the development of industry, or from efficient energy use, the reasonable heat exchanger design, manufacturing, selection and running all have very important significance. The manual is about the Finned tube condenser，which included process calculation , the structural design and intensity . The first part of this manual is the heat transfer’s calculation. Mainly, it is according to the given design conditions to estimate the heat exchanger area. Next is the structure design to determine the size of the components. Finally also including the strength calculation and checking, mainly including the Tube Box’s structure and the support checking. About the design of the Finned tube condenser,The detailed content is in the back of the design instructions. Key words： Condenser ; Heat transfer; Structure; Strength Finned tube exchanger
摘要 空压机二段空冷器设计属于常规压力容器设计。空冷器由筒体、封头、管箱、折流板、传热管、拉杆、法兰等结构组成。 本论文主要包括了换热器以及空冷器的概述，工艺计算，结构计算以及零件设计四部分。概述部分主要包括了换热器的概念及分类，空冷器的概念及优点以及空压机二段空冷器的作用；工艺计算部分主要包括了传热量的计算以及换热管、折流板等基本机构的参数的选择和换热管的排列方式的选择；结构计算部分主要包括了筒体和封头壁厚计算，水压试验校核以及开孔补强计算；零件设计部分中主要包括了是否设置膨胀节，法兰、垫片的选取，拉杆、弓形折流板的参数确定以及鞍式支座的选择和校核。 设计计算说明书所得数据是为了绘制图纸提供尺寸依据，随着计算机技术的不断发展，计算机绘图已经取代手工绘图，所以在下一步的计算机绘图中可选用说明书中的相关数据。 关键词：空冷器，结构计算，鞍座，校核
Abstract Air cooler design belongs to the conventional design of heat exchanger. Heat exchanger consists of cylinder, head, control boxes, baffles, heat transfer tube, rod, flanges and so on. The paper includes four parts, they are the overview of the heat exchanger, process calculations, structure calculations, and parts design. The overview includes the major concepts and classification of heat exchangers, the concept and benefits of air cooler, and the function of the second stage air cooler of the air compressor; Process calculation includes the calculation of heat transfer, and the parameter selection of tubes, baffles and other basic structures; Structure calculation includes the thickness calculation of cylinder and head, pressure test and opening reinforcement calculation; Parts design includes the choice and verification of the expansion joint, flanges, levers, baffles and saddle supports. The data of design calculations is available in drawing. With the continuous development of computer technology, computer graphics has replaced hand drawing, so the data in this paper can be used in computer graphics. Key words: air cooler, structure calculation, saddle support，checking
PFD是工艺原则流程图，PFD中包括了装置内所有主要设备，物流介质的相态，温度，压力，及各物流相对应得组成百分比。有些PFD中没有组成。 PID是工艺流程图，是根据PFD进行详细设计的。包括了做施工图所需的所有管线及连接，公用工程及辅助设备和管线的总的流程图。 PID图图纸规格 采用1号图纸规格（594 mm×841 mm），并用多张1号图分开表示。每张图纸的有关部分均应相互衔接，完善地表示出整个生产过程。少数物流和控制关系来往密切且内容较多，表示在一张1号图中太挤的情况下，可按图纸延长的标准加长1/4或1/2。 PID图的内容 应根据工艺流程图和公用工程流程图的要求，详细地表示装置的全部设备、仪表、管道和其他公用工程设施，具体内容如下： a) 全部设备； b) 全部仪表（包括控制、测量及计算机联结）； c) 所有管道、阀门（低高点放空除外）、安全阀、大小头及部分法兰； d) 公用工程设施、取样点、吹扫接头； e) 工艺、仪表、安装等特殊要求。 PID图中设备画法 编号例如E-1由三台换热器并联操作，其编号分别为E-1A，E-1B，E-1C（或E-1A/B/C）；如P-1为两台泵（一台操作，一台备用），其编号为P-1A，P-1B（或P-1A/B）。 用细实线画出装置全部操作和备用的设备，在设备的邻近位置（上下左右均可）注明编号（下画一粗实线）、名称及主体尺寸或主要特性。编号及名称应与工艺流程图相一致，编号方法与“工艺流程图”2.4.2规定相同。但同一作用的设备由多台组成（或备用）时，可在编号数字后加A，B，C。 设备的主体尺寸或特性的标注方法按不同外型或特性规定如下： a) 立式圆筒型：内径ID×切线至切线高T/T，mm， b) 卧式圆筒型：内径ID×切线至切线长T/T，mm， c) 长方型：长×宽×高，mm， d) 加热及冷换设备：标注编号、名称及其特性（热负荷、及传热面积） e) 机泵， 设备大小可不按比例画，但应尽量有相对大小的概念，有位差要求的设备，应表示其相对高度位置，例如热旁路控制流程中的冷凝器和回流罐。 设备内部构件的画法与PFD图规定要求相同。相同作用的多台设备应全部予以表示，并按生产过程的要求表示其并联或串联的操作方式。对某些需要满足泵的汽蚀余量或介质自流要求的设备应标注其离地面的高度，一般塔类和某些容器均有此要求。对于落地的立式容器，该尺寸要求也可直接表示在相关数据表设备简图中。 PID图中管道画法 装置内所有操作、开停工及事故处理等管道及其阀门均应予表示，并用箭头表示管内物料的流向。主要操作管道用粗实线表示，备用管道、开停工及事故处理管道、其他辅助管道均用细实线表示。 装置内的扫线、污油排放及放空管道只需画出其主要的管道及阀门，并表示其与设备或工艺管道连接的位置。 装置内公用工程（水、蒸汽、燃料、密封油、冲洗油、空气、化学药剂等）可分不同
HTRI7 教程01界面熟悉 1.双击快捷图标，打开程序界面： HTRI启动界面
2.创建一个“新的空冷器” 3.设置自己熟悉的一套单位制，比如MKH公制，也可以通过
4.接下来就是将界面中的“红框”也就是缺少的参数按你将要设计的工况填写完整，包括如下几部分的数据， 4.1 “Process”工艺条件：包括热流体侧和空气侧； 4.2 “Geometry”机械结构：包括管子、管束、风机等；
5.当输入数据足够所有的红框消失，那么初步的输入就完成了，可以点击"绿灯"图标运行。 02工艺参数输入 1.点击左边目录栏的“Process”标签，右边显示的就是供工艺参数输入的界面：
2.我们从上到下依次来看需要输入的参数：*为必要输入参数 2.1 Fluid name –流体名称，这里没有红框，不是必须输入的，就是自己定义下流体描述比如“Propylene”“Oil”“Wet Air”等，要注意的是程序对中文字符不支持，那么大家多写写英文就是了～ 本帖隐藏的内容 2.2 Phase/Airside flow rate units –流体相态/空气侧的流量单位
*2.3 Flow rate –流量不必多解释，热侧为质量流量。 2.4 Altitude of unit(above sea level) –海拔高度 *2.5 Temperature –流体的温度，单位°C (SI,MKH), °F(US)，这里要注意的是想输入0度，那么请填 0.001，不然0或0.0的输入都将被程序认为是没有输入（这个原则在HTRI程序的其他地方也适用）。 2.6 Weight fraction vapor –重量气相分率，那么全气相就是1，全液相就是0咯。 2.7 Pressure reference –压力参照点，就是接下来你输入的操作压力值指的是进口压力还是出口压力。 2.8 Pressure–操作压力。 2.9 Allowable pressure drop –允许压降，按照工艺条件来选择，一般热流体侧用kPa比较直观，而空气侧常常使用mmH2O。
1、工程概述 宝氮集团10万吨/年甲醇制芳烃工程合成油装置共有空冷器两台(C40211、C40212)，分布在402A管廊和402B1#钢平台上。C40211共6片，合计重量110.63t，其中单片管束重量为6.55t；C40212共2片，合计重量28.6t，其中单片管束重量为8.45t。C40211空冷器及构架安装于管廊框架顶部13m标高上，C40212空冷器及构架安装于1#钢平台顶部11m 标高上。为安全、高效、高质量的完成空冷器安装施工任务，特编制此施工方案。 2、编制依据 2.1重庆天瑞制造厂家所带随机资料及安装指导说明书 2.2石油化工设备安装工程质量检验评定标准 SH3514-2001 2.3中低压化工设备施工及验收规范 HGJ209-83 2.4空冷式换热器 GB/T15386-94 2.5钢结构工程施工及验收规范 GB50205-2001 3、管理组织机构 项目经理：李常政 项目总工：侯联孝 技术部符海彤 质安部 邱争联 供应部 杨党飞 后勤部 张建忠质量经理：邱争联项目副经理：侯联孝
施工负责：祁生贵 施工班组 职责： a.项目经理负责进度、质量、安全、技术全面工作，对整个项目工作负全责。 b.项目总工负责组织施工方案及施工作业指导书的编审，和重要施工方案的编制、交底；组织工地内部的工序交接，并负责组织二级质量验收工作。 c.技术部在项目经理的直接领导下,对项目的技术管理、质量管理、信息管理工作全面负责。负责组织向施工负责人进行书面施工技术交底。指导、检查技术人员的日常工作。复核特殊过程、关键工序的施工技术交底。检查、指导现场施工人员对施工技术交底的执行落实情况，及时纠正现场的违规操作编制施工过程中的重大施工方案，并按规定及时向上级技术管理部门报审。 d.质安部负责对工程质量进行监督检查，负责工地的二级质量验收工作，配合质检部门及监理公司进行三级验收工作。 e. 设材部负责所领取的材料符合设计要求，无质量保证书或合格证者不给予领用。施工工机具，无合格证的工器具及到期未经检验的计量器具，不得进行发放。
内蒙宜化10万吨/年兰炭项目空气冷却器 技 术 规 格 书 工艺负责人: 电仪负责人: 设备负责人: 二〇一〇年八月
本技术规格书仅适用于内蒙宜化10万吨/年兰炭项目中空气冷却器（以下简称空冷器）的设计、制造和验收要求和供货范围。 一、设备参数表
二、执行标准和规范 下列标准所包含的条文，通过在本技术条件中引用而构成为本技术条的条文。如标准之间有矛盾时，应按引用标准之间较严者执行。 GB150-1998 钢制压力容器 GB151-1999 管壳式换热器 GB713-2008 锅炉和压力容器用钢板 GB/T15386-1994 空冷式换热器 GB/T9948-2006 石油裂化用无缝钢管 JB/T4730-2005 承压设备无损检测 JB4708-2000 钢制压力容器焊接工艺评定 JB4726-2000 压力容器用碳素钢和低合金钢锻件 JB/T4709-2000 钢制压力容器焊接规程 GB8923-1998 涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级 JB/T4711-2003 压力容器涂敷与运输包装 GB50205-2001 钢结构工程施工质量验收规范 GB50017-2003 钢结构设计规范 HG20615-97 钢制管法兰型式、参数（美洲体系） HG20624-97 钢制管法兰技术条件（美洲体系） HG20634-97 钢制管法用紧固件（美洲体系） 三、总则 3.1 空冷器应按GB/T 15386-1994《空冷式换热器》和本技术条件进行设计、制造、检验和验收。 3.2 空冷器所有开口所承受的载荷应满足API标准的2.5倍。 3.3 管箱均采用丝堵式板焊结构的管箱。 3.4 换热管与管板的连接应采用填充金属的强度焊加贴胀。 3.5 空冷器构架应按照GB50017-2003进行设计，按照GB50205-2001进行制造、检验和验收。
1、适用范围 1.1 本设计手册适用于管壳式及套管式热交换器的管道布置。 1.2 有关空冷式换热器（空冷器）的管道布置不在本手册之列。 1.3 有关一般的事项要参照PDS320-1-11《管道布置设计总则》 2 换热器种类 2.1 按结构分类 2.1.1 管壳式换热器 （1）浮头式换热器 如图2.1（a），传热管也称管束和挡板装配在两侧的管板上，但管束一端的管板（固定管板）用壳体一端的法兰固定，另一端的管板在壳体内不固定，所以壳体和传热管可根据流体温度自由膨胀。另外，这种换热器可将管束从壳体内抽出清扫及检修。该型式的特点如下： 1）传热管的内外都能清扫，适用容易产生污垢的流体，所以使用范围广泛。 2）因为传热管和壳体都能自由膨胀，所以在温差大的情况下也能使用。 3）从1）、2）可知，这种结构的换热器可适用于各种设计操作条件，通用性最大。但其缺点是由于结构很复杂，制造成本高。 （2）U形管式换热器 如图2.1（b），使用的传热管为U形管，传热管与壳体分开，可分别随流体的温度自由膨胀。另外，能将管束全部抽出清扫及检修，与浮头式换热器结构相同，但浮头式换热器因为是直管、管内也容易清扫，而U形管式换热器的管束为U形管，管内清扫困难。U形管热器的特点如下： 1）自由膨胀 2）因为能够抽出管束，所以也能方便地清扫管外壁。 3）适用于高压流体，高压流体在管内流动，则使承压部分少，减轻重量。 4）结构简单，由于管板和壳体法兰少，所以制造较简单。 （3）固定管板式换热器 如图2.1（C），是将管板焊接在壳体两端。壳程流体与管程流体的温度差使传热管和壳体产生较大的，热应力，固此，管程与壳程流体温差较大时需要在壳体上安装伸缩节吸收热膨胀。该形式的换热器壳侧的清扫，检修及维修困难，所以要求流体腐蚀性少，产生污垢少。固定管板式的特点如下：1）最适用于壳体及传热管温差小，污垢少、热膨胀差小介质和场所。 2）作为立式的管式换热器，其用途广泛。 （4）釜式换热器 如图2.1 （d），壳体内上部设有适于蒸汽的空间，同时也作为蒸汽空间，该空间的大小根据蒸汽性质决定，估算时一般壳体大直径为壳体小直径的1.5～2倍。液面高度一般比最上部管至少高50mm。其特点如下： 1）作为余热锅炉其结构是很简单的。 2）为取得廉价蒸汽而被广泛使用。 3）管束可做成浮头式或U形管式，所以也能适用于较赃流体、高压流体。
PID PID图图纸规格 采用1号图纸规格(594 mm×841 mm），并用多张1号图分开表示。每张图纸的有关部分均应相互衔接，完善地表示出整个生产过程。少数物流和控制关系来往密切且内容较多，表示在一张1号图中太挤的情况下，可按图纸延长的标准加长1/4或1/2。 PID图的内容 应根据工艺流程图和公用工程流程图的要求，详细地表示装置的全部设备、仪表、管道和其他公用工程设施,具体内容如下： a) 全部设备； b) 全部仪表(包括控制、测量及计算机联结）; c）所有管道、阀门（低高点放空除外）、安全阀、大小头及部分法兰; d) 公用工程设施、取样点、吹扫接头; e）工艺、仪表、安装等特殊要求. PID图中设备画法 编号例如E-1由三台换热器并联操作，其编号分别为E—1A，E-1B，E-1C（或E—1A/B/C）；如P—1为两台泵（一台操作，一台备用）,其编号为P—1A,P-1B（或P—1A/B）。 用细实线画出装置全部操作和备用的设备,在设备的邻近位置（上下左右均可)注明编号（下画一粗实线）、名称及主体尺寸或主要特性。编号及名称应与工艺流程图相一致，编号方法与“工艺流程图”2.4.2规定相同.但同一作用的设备由多台组成（或备用）时，可在编号数字后加A,B,C. 设备的主体尺寸或特性的标注方法按不同外型或特性规定如下: a) 立式圆筒型：内径ID×切线至切线高T/T，mm， b) 卧式圆筒型：内径ID×切线至切线长T/T，mm， c）长方型：长×宽×高，mm, d）加热及冷换设备：标注编号、名称及其特性（热负荷、及传热面积） e）机泵， 设备大小可不按比例画，但应尽量有相对大小的概念，有位差要求的设备，应表示其相对高度位置,例如热旁路控制流程中的冷凝器和回流罐。 设备内部构件的画法与PFD图规定要求相同。相同作用的多台设备应全部予以表示，并按生产过程的要求表示其并联或串联的操作方式.对某些需要满足泵的汽蚀余量或介质自流要求的设备应标注其离地面的高度，一般塔类和某些容器均有此要求。对于落地的立式容器，该尺寸要求也可直接表示在相关数据表设备简图中。 PID图中管道画法 装置内所有操作、开停工及事故处理等管道及其阀门均应予表示,并用箭头表示管内物料的流向。主要操作管道用粗实线表示，备用管道、开停工及事故处理管道、其他辅助管道均用细实线表示. 装置内的扫线、污油排放及放空管道只需画出其主要的管道及阀门，并表示其与设备或工艺管道连接的位置。 装置内公用工程（水、蒸汽、燃料、密封油、冲洗油、空气、化学药剂等)可分不同系统按上述要求绘制公用工程的“管道及仪表流程图”.各种物料一般在使用地点用短实线示意,并标注物料的名称，但对其所采用的仪表和阀门不得重复表示（一般只表示在公用工程PID 中）. 管道的编号及标注方法:应根据装置的部分号和管内物料的属性分别按流程顺序编号，
基于两相流EWF模型蒸发式空冷器数值模拟 张庆;王学生;阮伟程;刘子龙;陈琴珠 【摘要】建立了8排蒸发式空冷器管束三维模型,在恒壁温边界条件下,在管束表面施加质量源项模拟喷淋液膜,采用Eulerian Wall Film (EWF)模型与Mixture Species Transport模型耦合来研究蒸发式空冷液膜与空气间热质传递.数值模拟得到的空气出口温度、含湿量的数据与试验数据的误差分别为-0.67％～-0.98％、-4.95％～2.29％.比较了不同喷淋流量下管束表面液膜质量分布,小喷淋流量下液膜主要分布在管壁下半部分,随着喷淋水流量增加,管壁液膜分布趋于均匀,管排水膜温度由上至下先增加后减小.由于空气在管束背风面的流速较低,形成较高含湿量与温度三角区域.数值模拟得到的水膜与空气间的传质系数比试验值小,误差为8.00％～-9.30％.揭示了蒸发式空冷器热质传递机理,为蒸发式空冷器设计改造提供了理论基础. 【期刊名称】《华东理工大学学报（自然科学版）》 【年(卷),期】2018(044)006 【总页数】7页(P928-934) 【关键词】蒸发式空冷;EWF模型;热质传递;数值模拟 【作者】张庆;王学生;阮伟程;刘子龙;陈琴珠 【作者单位】华东理工大学承压系统与安全教育部重点实验室,上海200237;华东理工大学承压系统与安全教育部重点实验室,上海200237;华东理工大学承压系统与安全教育部重点实验室,上海200237;华东理工大学承压系统与安全教育部重点
实验室,上海200237;华东理工大学承压系统与安全教育部重点实验室,上海200237 【正文语种】中文 【中图分类】TQ051.5 蒸发式空冷器通过管束底部强制流动的空气和管束外部喷淋水与管内介质进行热交换，同时空气与水进行热质交换。相较于空冷式热交换器仅利用掠过管束的空气带走管内热量[1]，蒸发式空冷器利用管外水膜的非饱和蒸发潜热，使空气侧传热传 质显著增加。 目前，鲜有关于对蒸发式空冷器热质传递数值模拟的研究。国内有研究者[2-3]进 行了蒸发式空冷器单管的流体动力学模拟，但缺乏试验数据比照，结果仅作为参考。文献[4-5]对蒸发式空冷器数值计算模型进行简化，特别是水膜被简化，因此没有 涉及到空气含湿量的变化。文献[6]研究了不同条件、不同液膜厚度时，采用数值 模拟来计算冷态情况下水平管降膜蒸发器管外液膜流动的影响因素，但未涉及到管束热态传热及传质的研究。而国外研究者中，Gan等 [7-8]先后采用管壁固定与管壁线性热流密度作为边界条件进行蒸发式空冷器的数值模拟，两者均对评估换热性能影响较大。Facao等[9]将传质关联式作为数值模拟边界条件，结果存在较大误差。Kachhwaha等[10]对蒸发式空冷器进行了试验和二维数值模拟研究，指出数 值模拟方法可用于指导工业蒸发系统设计。文献[11-12]只是对蒸发式冷却塔中的 外部空气流动进行了数值模拟研究。本文建立了三维湿式蒸发式空冷器管束物理模型，通过在管束壁面施加质量源项和恒壁温边界条件下，研究喷淋液膜成型及其与空气间热质传递过程，将模拟结果与试验数据进行比较，验证本文所用数值模拟模型及边界条件的合理性，本研究对蒸发式空冷器液膜空气热质传递机理研究有重要
化工模拟软件——ChｅmCＡD 化工流程模拟就是用数学模拟表达一个由许多单元过程组成的化工过程，然后用计算机求解描述整个化工生产过程的数学模型，得到有关化工过程性能的信息。CheｍCAＤ就是其中一种。 一 ChｅｍＣAD的发展 ChｅｍCAＤ是由美国Cheｍstaｔioｎs公司1９84年开发的全流程化工模拟软件。ＣhemCAＤ是一个用于化学和石油工业、炼油、油气加工等领域中的工艺过程进行计算机模拟的应用软件,是对连续操作单元进行物料平衡和能量平衡核算的有力工具。使用它可以在计算机上建立与现场装置吻合的数据模型,并通过运算模拟装置的稳态或动态运行，为工艺开发、工程设计以及优化操作提供理论指导。用户已有四千多家。 Chｅm CAD可作稳态模拟和动态模拟，如表1所示: 表1：Ｃhem CAD模拟用途 Chem ＣAD中各模块共同拥有软件的基本功能(COＭMＯＮFＥＡＴＵRES)，图形接口一致且容易使用,并且提供AICｈE的DIＰPR纯物质物性数据库、完整的热力学计算方法及参数、数据拟合功能、各式设备选型、在线相关工具等功能。根据单元操作的特性分为CC－ＳTEADYＳTATE-化工稳态过程仿真模块、ＣＣ-DYＮAMICS-化工动态过程仿真模块、ＣＣ-TＨＥRM换热器设计及选型模块、ＣC－ＢＡTＣＨ-间歇蒸馏模块、CＣ-RＥCON-现场资料拟合模块和CＣ-SAFEＴＹNＥT－紧急排放系统及管网计算模块。 Cｈem CＡD提供了大量的操作单元供用户选择,使用这些操作单元,基本能
够满足一般化工厂的需要。其中针对反应器和分离塔，提供了多种计算方法，通过Wｉndｏw交互操作功能,Ｃhem CAD还可以和其它应用程序交互作用：使用者可以迅速而容易地在CheｍCAＤ和其它应用程序之间传送模拟数据。Chem ＣAD在三个不同层次上支持这种交互操作性，这些新的功能可以把过程模拟的效益大大扩展到工程工作的其它阶段中去。 Chem CAＤ的特点有：安装简单，支持各种输出设备,切面体贴用户，详尽的帮助系统，作业和工况管理方便,使用灵活,强大的计算和分析功能,即时生成工艺流程图，多种报告格式,即成了设备标定模块及工具模块,支持动态模拟,经济评价功能,数据回归系统等等。 Ｃhem ＣAＤ界面如图１所示: 图1：Cｈem ＣＡＤ界面 其中从上向下分别是标题栏，菜单栏，工具栏，左上方空白处为工作区，左下方空白处为提示区。 二CheｍCAD的应用 现在分别针对Chem ＣAD中反应器,换热器,精馏塔进行详细分析: 2.1 反应器 2.1．1 模拟反应器的模型和特点 在标准的ChemＣAD软件中，常用的反应器有化学计量反应器(Ｓtｏicｈｉｏmetriｃreａｔer)、平衡反应器（Ｅquｉｌiｂｒiumｒeacter)、Gibbs反应器
目录1．0 空冷简介 2．0 编制说明 3．0 编制依据 4．0 空冷施工程序 5．0 施工准备 5．1 技术准备 5．2 设备的开箱验收 5．3 空冷构架安装 5．4 风机安装 5．5 叶轮的安装 5．6 安装电机及皮带轮 5．7 油管安装 5．8 空冷管束的安装 5．9 百叶窗的安装 5．10 风机试运要求 5．11 单机试运要求 6．0 安全管理措施 7．0 文明施工 8．0 质量保证措施 9．0 施工进度及劳动力的安排10．0 施工机具及手段用料
1．0空冷简介 青岛石油化工厂60万吨/年催化柴油加氢精制及氢提浓装置共有3台空冷。A-101、A-202位于管带区▽9000层平台上，A-201位于构2▽12000层平台上。其中A-101为哈尔滨空调有限公司生产的高压空冷，而A-201、A-202为上海江弯机械厂生产的低压空冷。 2．0编制说明 本方案仅限于钢制水平式空冷安装。 3．0编制依据 3．1《空冷式换热器》GB/T15386-94 3．2《钢结构工程施工及验收规范》GB50205-95 3．3《化工机器安装工程及验收规范》（通用规定）、HGJ203-83 3．4《通风机性能试验方法》GB1236-76 3．5《通风机通用技术条件》JB1416-74 3．6上海江弯机械厂及哈尔滨空调有限公司提供的随机技术资料 4．0空冷施工程序 施工准备→技术准备→设备验收→空冷器构架安装→风机轴、轮毂安装→叶片安装、调整角度→电机安装→皮带轮、皮带、油管安装→单机试运→交接。 5．0施工准备 5．1技术准备
5.1.1空冷安装前,厂家必须提供装置的出厂合格证、安装图、装箱清单、质量说明书等技术资料。 5.1.2施工班组和施工技术人员都应仔细进行审图,发现问题应时提出并解决。 5.1.3施工前应编制空冷的安装方案或技术措施,并由技术人员向施工人员作全面的、详细的技术交底。 5.1.4施工班组须准备好施工中所用的各种记录表格,在施工的同时必须做好完整的原始记录。 5.2设备的开箱验收 5.2.1开箱验收必须在甲方有关人员的参与下,按照设备的装箱清单,校对设备、配件、备件、规格型号、数量与装箱单相符。 5.2.2外观检验设备及零部件、配件，不应有明显的制造、运输缺陷。 5.2.3检查、核对设备的随机技术文件、合格证书是否齐全。 5.2.4验收结束后，应认真整理检验资料，填写检验记录，并经检验各方人员签字确认。 5.2.5经验收的设备应尽快组织安装，对暂不安装的设备配件应分类编号，设专用仓库妥善保管，严防变形、损坏、锈蚀、老化、错乱或丢失。 5．3空冷构架安装 5．3．1安装前，应按构件明细表核对进场的构件，查验产品合格证和设计文件；工厂预拼装过的构件在现场组装时，应根据预拼装记录
毕业设计（论文）-卧式半容积式换热器设计（全套图纸）
沈阳化工大学科亚学院本科毕业设计 全套图纸，加153893706 题目：卧式半容积式换热器设计 专业：过程装备与控制工程 班级：1201 学生姓名： 指导教师：
论文提交日期：2016 年 5 月25 日论文答辩日期：2016 年 6 月 6 日
毕业设计任务书 过程装备与控制工程专业1201班学生：
摘要 物料之间传递热量需要换热器，因此，换热器的设计是一个关键的步骤。随着我国国民经济的飞速发展，在化工，化肥，炼油，制药，冶金，电力等行业都有着广泛的应用。在上述行业中，换热器的投资所占比重很大，约占到企业投资的35-40%，数量上也远远多于其他设备。换热器作为上述行业的通用设备，在企业生产中占有十分重要的地位。锁着国家科学技术的发展，对能源利用，开发和节约的要求不断提高，因而对换热器的要求也日渐加强。一台换热器产品的设计，应符合企业实际生产需要。对着国际科学技术的发展，对换热器的研究水品也有了显著的提高。换热器的设计，制造，结构改进和以及传热机理的研究也十分活跃。列管式换热器的应用有着悠久的历史，即使现代，列管式换热器作为一款传统的标准换热设备在很多工业部门中有着广泛的使用和深远的影响。尤其在化工，化肥，炼油，等传统工业领域所实用的设备中，列管式换热器仍占据着主导地位。 欧美发达国家于20世纪80年代起开始竞相开发、研制各种型式的换热器。我国对各种新型换热器的研究虽然起步较晚，但经过对国外换热器的借鉴、消化、吸收，也得到了飞速的发展。我国科技工作者也加快了自主研发新型节能换热器的步伐，我国很多大型石化公司和设计院的新型换热器产品如板壳式换热器、蒸发式空冷器、波节管换热器等不断获得国际大奖并出口应用于国外大型设备和厂家。