列管式换热器课程设计..

课程设计说明书

学院：机电工程学院

专业：自动化

班级：（1）班

题目：列管式换热器的设计

指导教师：职称:

目录

一、设计的目的、要求及任务________________________________________2

1.1 设计目的_______________________________________________2

1.2 设计要求_______________________________________________2

1.3 设计任务_______________________________________________2

1.3.1 列管式换热器的简介______________________________2

1.3.2 设计的工艺流程__________________________________3

1.3.3 有关数据和已知条件_______________________________4

二、控制方案的选择________________________________________________5

2.1 主回路设计______________________________________________5

2.2 副回路选择______________________________________________6

2.3 主、副调节器规律选择____________________________________6

2.4 主、副调节器正反作用方式确定____________________________6

2.5工艺流程图______________________________________________7

三、调节阀的选择_________________________________________________7

3.1 阀的类型选择___________________________________________7

3.2 确定起开与气关_________________________________________8

四、仪表类型的选择_______________________________________________8

4.1流量变送器的选择________________________________________8

4.2温度变送器______________________________________________9

4.3安全栅的选择____________________________________________10

五、总结_________________________________________________________11 参考文献_______________________________________________________12

一、设计的目的、要求及任务

1.1 设计目的

本设计是学生第一次进行的综合性专业训练，是自动化专业的一个重要教学环节，其设计目的是进一步巩固和加深对所学理论知识的理解，培养学生独立分析和解决工程实际问题的能力，使学生对自控设计有较完整的概念，培养学生综合运用所学的控制理论、仪表、控制工程等知识进行工程设计的能力，进一步提高设计计算、制图、视图、编写技术文件，查阅参考文献与资料、仪表类型选择的能力。

1.2 设计要求

在设计内容选择上要结合具体的生产实际，题目要有一定的实际意义，做到理论联系实际。自控设备设计要求采用计算机控制系统（如DCS、PLC、FCS等）。

本设计应当在教师指导下，由学生独立完成下面内容：（1）设计说明书：包括设计指导思想和设计依据，自动化水平和控制方案的确定，设计计算，仪表选型，以及采用新技术新产品的依据，安全技术措施，重要的复杂调节系统的说明，设计中存在的问题等等；（2）填写表格：如自控设备汇总表、调节阀计算数据表、综合材料表等。

设计要求方案合理、计算数据准确、图面图形和标注符合国家标准和有关技术规范要求，说明书编写符合指导书规定要求。

1.3 设计任务

1.3.1 列管式换热器的简介

列管式换热器又称为管壳式换热器，是最典型的间壁式换热器，历史悠久，占据主导作用，主要有壳体、管束、管板、折流挡板和封头等组成。一种流体在关内流动，其行程称为管程；另一种流体在管外流动，其行程称为壳程。管束的壁面即为传热面。

其主要优点是单位体积所具有的传热面积大，传热效果好，结构坚固，可选用的结构材料范围宽广，操作弹性大，因此在高温、高压和大型装置上多采用列

管式换热器。为提高壳程流体流速，往往在壳体内安装一定数目与管束相互垂直的折流挡板。折流挡板不仅可防止流体短路、增加流体流速，还迫使流体按规定路径多次错流通过管束，使湍流程度大为增加。

列管式换热器是目前化工及酒精生产上应用最广的一种换热器。它主要由壳体、管板、换热管、封头、折流挡板等组成。所需材质，可分别采用普通碳钢、紫铜、或不锈钢制作。在进行换热时，一种流体由封头的连结管处进入，在管流动，从封头另一端的出口管流出，这称之管程；另-种流体由壳体的接管进入，从壳体上的另一接管处流出，这称为壳程。

1.3.2 设计的工艺流程

将原油储罐的原油用泵打入列管式换热器，经列管式换热器将其加热到T=150℃±2℃,进入后的原油进入下一工段加工。载热体为250℃的饱和蒸汽。

图1 列管式换热器工艺流程图

1.3.3 有关数据和已知条件

①换热器出口温度的调节通道动态特性，可以近似看成一阶惯性环节的对象。

设其放大倍数K

P =0.6 T

P

=1.2分。

②饱和蒸汽：Q

max =360m3/h，Q

C

=280m3/h，P=40kgf/cm2,T=250℃。

③原油：Q

max

=50m3/h，Q=39m3/h，P=7kgf/cm2, T=10℃, ρ=0.9g/cm3。

④加热后的原油温度T=150℃±2℃。

⑤工艺上要求在仪表盘上记录原油流量、加热原油温度、饱和蒸汽流量。

⑥工艺上要求就地指示原油泵后压力、温度、加热原油出口温度。

⑦要求控制换热器原油出口温度。

⑧设计尺寸：如下图所示

在设计过程中除了上述的已知数据和要求，其它问题可以自己设定。