热水冷却器的设计

化工原理课程设计

热水冷却器的设计

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学号：**********

班级：化学工程与工艺112班

一、设计题目： (4)

二、设计目的： (4)

三、设计任务及操作条件： (4)

四、设计内容： (5)

五、课程设计说明书的内容 (5)

四、参考书目： (5)

前言 (6)

一、设计方案简介： (6)

1.1换热器的选择： (6)

一、方案简介 (7)

二、方案设计 (8)

1．确定设计方案 (8)

2、确定物性数据 (9)

3．初选换热器规格 (9)

(2)冷却水用量 (9)

5.工艺结构尺寸 (10)

5.1管径和管内流速及管长 (10)

5.2管程数和传热管数 (10)

5.3平均传热温差校正及壳程数 (11)

5.4传热管排列和分程方法 (11)

5.5壳体内径 (11)

5.6折流板 (12)

5.7接管 (12)

6换热器核算 (13)

6.1热量核算 (13)

6.2换热器内流体的压力降 (15)

三、设计结果一览 (17)

任务书

一、设计题目：

热水冷却器的设计

二、设计目的：

通过对热水冷却的列管式换热器设计，达到让学生了解该换热器的结构 特点，并能根据工艺要求选择适当的类型，同时还能根据传热的基本原理，选择流程，确定换热器的基本尺寸，计算传热面积以及计算流体阻力。

三、设计任务及操作条件 ：

1.处理量5105.2⨯吨/年热水

2.设备型式列管换热器

3.操作条件 ：

（1）热水：入口温度 80 ℃，出口温度 60 ℃

（2）冷却介质：循环水，入口温度 25 ℃，出口温度 35 ℃

（3）允许压降：≦105Pa

（4）水在定性温度70℃下的物性数据：

3/7.995m Kg h =ρ S Pa h ⋅⨯=-410061.4μ

)/(187.4C Kg KJ C ph ⋅=

)/(6676.0C m W h ︒⋅=λ

（5）水在定性温度70℃下的物性数据：

)

/(6176.0)

/(147.410007.8/7.99543

C m W C Kg KJ C S

Pa m Kg c pc c c ︒⋅=︒⋅=⋅⨯==-λμρ

（4）每年按300天计，每天24小时连续运行。

4.建厂地址：大连地区

四、设计内容 ：

（1）设计计算列管换热器的热负荷、传热面积、换热管、壳体、管板、封头、隔板及接管等。）

（2）绘制列管式换热器的装配图。

（3）编写课程设计说明书。

五、课程设计说明书的内容

设计说明书中应包括所有论述、原始数据、计算、表格等，编排顺序如下：

（1）标题页；

（2）设计任务书；

（3）目录；

（2）设计方案 1.选择换热器的类型 2.管程安排

（5）确定物性数据

（6）主要工艺参数计算（热负荷，平均温差、总换热系数、换热面积等）；

（7）压降计算；

（8）设计结果概要或设计一览表

（9）附图（工艺流程简图、主体设备工艺条件图）

（10）参考文献

四、参考书目：

1.陈敏恒等，化工原理. 上下册. 北京：化学工业出版社，200

2.

2.贾绍义，柴诚敬等，《化工原理课程设计》，天津大学出版社，1994.

3.匡国柱，史启才等《化工单元过程及设备课程设计》，化学工业出版社，2002.

前言

换热器是化学，石油化学及石油炼制工业以及其它一些行业中广泛使用的热量交换设备。

它不仅可以单独作为加热器，冷凝器使用而且是一些化工单元操作的重要附属设备。

因此在化工生产中占有重要的地位。

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。主要的换热器有：

1．固定管板式换热器：

2．浮头式换热器：

3．U型管式换热器：

4. 填料函式换热器：

这次的化工原理课程设计，热水冷却器的设计。通过对热水冷却的列管式换热器设计，了解该换热器的结构特点，并能根据工艺要求选择适当的类型，同时还能根据传热的基本原理，选择流程，确定换热器的基本尺寸，计算传热面积以及计算流体阻力。

通过这次课程设计，养成科学探索精神，细心钻研，自己动手设计，理论联系实际，并进一步熟练相关的软件，Microsoft office，ChemBioOffice，Origin85，AutoCAD2008等。

一、设计方案简介：

1.1换热器的选择：

列管式换热器是目前化工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。

列管式换热器种类很多，目前广泛使用的按其温差补偿结构来分，主要有以下几种：

1．固定管板式换热器：

这类换热器的结构比较简单、紧凑、造价便宜，但管外不能机械清洗。此种换热器管束连接在管板上，管板分别焊在外壳两端，并在其上连接有顶盖，顶盖和壳体装有流体进出口接管。通常在管外装置一系列垂直于管束的挡板。同时管子和管板与外壳的连接都是刚性的，而管内管外是两种不同温度的流体。因此，当管壁与壳壁温差较大时，由于两者的热膨胀不同，产生了很大的温差应力，以至管子扭弯或使管子从管板上松脱，甚至毁坏换热器。

为了克服温差应力必须有温差补偿装置，一般在管壁与壳壁温度相差50℃以上时，为安全起见，换热器应有温差补偿装置。但补偿装置（膨胀节）只能用在壳壁与管壁温差低于60～70℃和壳程流体压强不高的情况。一般壳程压强超过0.6Mpa时由于补偿圈过厚，难以