空气冷却器设计
空水冷却器设计(DOC)
2MW空水冷双馈风力发电机的空水冷却器设计说明书
一、设计要求
本设计适于环境温度40°c,海拔2200m环境。
换热量为39kW,冷却液为55%乙二醇与45%纯水的混合溶液，流量为9m3/h,冷却液进水温度48°C，出水温度52.4°C，冷却液压降0.05MPa；空气流量1.56m3/s，冷却器进风温度74.5℃，出风温度53°C，空气允许压降i35Pa。
设计选用的换热管外径8.8mm,内径7.5mm的冷却器结构设计。
主要部件材料为
二、冷却器主要结构参数
表1结构参数表
三、满足设计要求所需要的散热器传热系数
表2海拔2200m环境所需要散热器传热系数计算表
四、设计散热器的传热系数
表3海拔2200m环境所设计散热器传热系数计算表
五、冷却器的冷却液压降计算
经计算得冷却水管进口局部损失系数为0.9681，出口局部损失系数为0.492,进出铜管总局部损失系数上1.4601。
表4散热器冷却液压降计算表。
空冷器的设计范文
空冷器的设计范文空冷器是一种用于将热量从物体中移走的设备。
它通常包括一个风扇和一些散热片，通过自然对流或强迫对流的方式将热量散发到空气中。
空冷器被广泛应用于电子设备、汽车发动机、工业设备等领域。
在设计空冷器时，需要考虑以下几个关键因素：1.散热性能：空冷器的主要功能是降低物体的温度，因此散热性能是设计的首要考虑因素。
散热性能取决于风扇的风量和风压，以及散热片的材料和形状。
风量越大，风压越高，散热效果就越好。
散热片的材料通常选择导热性能较好的金属，如铝和铜。
此外，散热片的形状也对散热性能有重要影响。
一些常见的散热片形状包括翅片、管状、鳍片等。
2.噪音水平：由于空冷器通常会安装在需要安静环境的地方，如办公室、居住区域等，因此噪音水平也是设计的重要考虑因素。
减少噪音的方法包括优化风扇叶片的形状，增加风扇叶片的数量，设计低噪音的轴承等。
3.体积和重量：空冷器通常是紧凑且轻便的，因为它们需要安装在有限的空间中，如电子设备的机箱内部。
设计时需要充分考虑空间限制，尽量减小体积和重量。
一些常见的减小体积和重量的方法包括使用轻质材料，采用紧凑的散热片布局，以及优化风扇的设计。
4.可靠性：空冷器通常需要在恶劣的环境条件下运行，如高温、高湿度、灰尘等。
因此，设计时需要考虑其可靠性。
采用高品质的材料和优化的结构设计，可以增加其抗腐蚀、抗震动和抗老化能力。
5.能效：随着能源资源的紧缺和环境保护的呼声，能效成为设计的一个重要指标。
通过采用高效的风扇、低功率的驱动电路、优化的散热片布局等方式，可以提高空冷器的能效。
综上所述，设计空冷器需要综合考虑散热性能、噪音水平、体积和重量、可靠性以及能效等多个因素。
通过优化这些因素的设计，可以得到适用于各种应用场景的高性能、低成本和可靠的空冷器。
空气冷却器的设计
图 1 最佳管排数算图 图中 : T 1 ———管内热流体入口温度 , K;
t 1 ———空气入口温度 , K; u0 ———总传热系数 (以光管外表面积为基准) ,J / (m2·s·K) 。
一般来讲 ,希望管内流体的凝固点不超过 5 ℃, 流体较干净且不易聚合 。热流体的入口温度 ,一般 以 120～130 ℃左右或以下为好 ,且不宜低于 60～ 80 ℃。热流体出口温度 ,对于干式空冷来讲 ,一般应 使其与设计气温温差大于 20 ～ 25 ℃, 至少要大于 15 ℃,否则不一定经济 。国外亦有人认为[1 ] : 一般 情况下 ,热流体出口温度与周围空气温度相差 17～ 22 ℃比较经济 ,最少也要相差 11～14 ℃。
X1 与出口汽相分率
X2
的算术平均值 。即 : X
=
1 2
( X1 + X2) 。
X1 =
GWV1 GWV1 + GWL1
X2 =
GWV2 GWV2 + GWL2
式中 : hL ———假定管内全部是液体时的膜传热系
数 ,由式 (6) 计算出 hi 代入 。计算时 ,
G = GV1 + GL1 = GV2 + GL2 ,物性数据
算系数 ; A f ———翅片表面积 ,m2 ;
A r ———管子外表面积扣除被翅片所占面积后 的剩余面积 ,m2 。
须指出 ,式中的 λ0 ,μ0 , C0 都是以平均温度选 取的空气物性 。
式 (2) 与式 (3) [3 ] ,误差一般在 5 %左右 。
当采用光管管束时 ,可采用简化公式 (5) 进行近
空气冷求器的管排和管程
空气冷求器的管排和管程1.引言1.1 概述空气冷却器是一种常见的热交换设备，主要用于降低流体或气体的温度。
它通过将热量从流体或气体传递到周围的空气中，以实现冷却效果。
管排和管程是冷却器中两个重要的组成部分。
管排是指冷却器中的管子布置方式和排列形式。
通常情况下，管排有多种不同的形式，如直排、斜排和交错排等。
这些管排形式不仅仅是为了美观，更主要的是为了增加管道与空气之间的接触面积，从而提高热量的传递效率。
不同的管排形式适用于不同的冷却需求，选择适合的管排形式可以有效地提高冷却器的性能。
而管程则是指冷却器中流体或气体在管道中流动的路径和长度。
管程直接影响着流体或气体在冷却器中的停留时间和冷却效果。
通常情况下，管程越长，流体或气体的停留时间越长，热量传递的效果也会更好。
同时，管程的长度也会直接影响冷却器的体积和成本。
因此，在设计冷却器时需要综合考虑冷却需求、空间限制和成本效益，选择合适的管程长度。
总而言之，管排和管程是冷却器中两个重要的设计要素。
合理选择适合的管排形式和管程长度，可以提高冷却器的性能和效果。
在后续的正文部分，我们将详细探讨管排的定义、作用以及管程的定义和影响因素，以帮助读者深入了解空气冷却器的工作原理和设计要点。
1.2 文章结构文章结构部分的内容：本文主要包括三个部分：引言、正文和结论。
在引言部分，我们将概述本文所要讨论的主题——空气冷却器的管排和管程。
首先，我们会简要介绍空气冷却器的概念和作用，以及其在工业生产中的重要性。
接着，我们将给出本文的结构，明确每个部分的内容和重点。
最后，我们会明确本文的目的，希望通过本文的阐述，读者能够对空气冷却器的管排和管程有一个全面的了解。
在正文部分，我们将详细介绍空气冷却器的管排和管程。
首先，我们会对管排进行定义，解释其在空气冷却器中的作用。
我们将探讨管排对冷却效果的影响，并介绍不同类型的管排的特点和适用范围。
接着，我们会对管程进行定义，并分析管程的影响因素，包括管道的长度、直径、材质等。
空冷器的工艺设计
空冷器的工艺设计根据当地的气象条件，尽可能多地使用干式空冷器，尽量避免使用增湿空冷器。
1.1.1空冷器的设计温度空冷器设计温度为35℃。
空冷后温度确定：如果选用空冷器，但工艺考虑要求后冷，空冷和水冷之间的温度分界点一般为50℃，不大于60℃。
若物流空冷后不需要后水冷（即要求的物流送出温度大于50℃），可以将物流用空冷冷却到所需温度，如柴油产品出装置温度为50℃，可以考虑用空冷直接冷却到50℃。
空冷器入口温度应尽量降低，可通过换热的方式回收热量，降低能耗。
一般空冷器入口温度不宜大于150℃。
空气冷却器的接近温差（热流出口温度与冷流入口温度之差）不应低于15℃。
1.1.2空冷器的管排数的确定空冷器的管排数对投资和操作费用影响较大。
一般情况下选用多管排数比较经济。
然而当管排数多时，相应的风速不能太高，否则阻力很大，所需的风机功率会很高。
而风速降低使得管外传热系数下降、空气出口温度升高、传热温差减小，致使所需的传热面积大幅度增加。
空冷器的经济管排一般为6 管排。
根据各个装置的具体情况，尽量采用6 管排的空冷器，在采用6 管排空冷器不合理的情况下，可以采用4 管排的空冷器，对8 管排的空冷器宜少采用。
1.1.3空冷器的管程数的确定空冷器管程数根据压降和面积综合考虑确定。
冷凝过程：如果对数平均温差校正系数＞0.8，可采用一管程，否则考虑用两管程。
对含不凝气的部分冷凝，用两管程或多管程。
管程流体允许压力降大和流体温度变化范围较大的可选用多管程。
1.1.4加热盘管的设计、百叶窗和风机的选取对易凝的介质可在空冷器的管排下面设置一排蒸汽加热盘管，但加热盘管不宜太多，要考虑水击的问题。
对于特别易凝的流体，可以考虑采用热风循环方式的空气冷却器。
空冷器一般不设百叶窗。
对一些重要的、操作条件苛刻的空冷器，可根据装置的使用经验，确定是否设置百叶窗。
风机的选取需要考虑噪声的影响，风机单机的噪声要求限制在85dB 以下，风机群的噪声要求限制在90dB 以下。
空冷器的工艺参数与布置设计
关键 词 ：空气冷却器；工艺参数；布置设计
中图分 类号 ：Ｔ Ｋ １ ７ ２
文献标 识 码 ：Ａ
文章 编号 ：１ ０ ０ １ — ９ ６ ７ ７ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ６ — ０ １ ３ ６ — ０ ３
Ｔｈ ｅ Ｐｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ Ｐａ ｒ ａ ｍｅ ｔ ｅ ｒ ｓ ａ ｎｄ Ｌａ ｙ ｏ ｕ ｔ Ｄｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｏ ｆ Ａｉ ｒ Ｃｏ ｏ ｌ ｅ ｒ
口温 度 以 ６ ０～ ８ Ｏ℃ 为宜 ，以 免 喷 淋 系 统 结 垢 。
空 冷 器 主 要 由翅 片 管 束 、风 机 、构 架 三 个 基 本 部 分 和 百 叶 窗 、检 修 平 台 、梯 子 等 辅 助 部 分 组 成 。 翅 片 管 束 是 换 热 的 中 心 部 件 ，其 翅 片 管 的 型 式 及 排 列 方 式 对 管 内外 传 热 系 数 的 影 响 极 大 。风 机 是 强 制 空 气 流 通 的设 备 ，也 是 强 化 管 外 传 热 的 关 键 部
更 为 广 泛 的应 用 。
管 内流体温度指换 热管内热流体 的入 口温度 和出 口温度 。 （ １ ）理论上热流体入 口温度愈 高 ，采用空 冷器愈经 济。但 入 口温 度 超 过 ２ ０ ０ ｏ Ｃ，应 考 虑 采 用 其 他 方 式 进 行 热 量 回 收 。 目 前使用 的空冷器 ，热 流体 入 口温度 一般在 １ ３ ０℃ 以下 。人 口温 度若低于 ７ ０℃ ，则可 考虑 采用水 冷 。湿式 空冷 器 的热 流体 入
摘 要 ：空气冷却器作为一种特殊型式的换热器，在石油化工生产中的作用越来越重要。与水冷器相比，空气冷却器是以
空气 作为冷却介质 的节 能设 备。本文 阐述 了空气冷 却器的工艺设计参数 和应 用条件 以及空气冷却器 的设 备布置和管道布置 的特点 。 为空气冷却器 的选 型和布置设计提ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 了理论依 据。
空气冷却器课程设计
空气冷却器课程设计
一、课程背景：
随着工业化进程不断加快，工厂、机房等需要维持温度的场所数量也越来越多，空气冷却器作为一种高效、环保的温度控制方式，应用得越来越广泛。
本课程将介绍空气冷却器的原理、构造及应用，帮助学生掌握空气冷却器的设计与维修。
二、教学目标：
1.了解空气冷却器的基本原理；
2.掌握空气冷却器的构造及其组成部件；
3.学会根据需要设计适合的空气冷却器；
4.了解空气冷却器的维护与保养方法。
三、教学内容：
1.空气冷却器的原理
（1）热传递原理
（2）空气流动原理
2.空气冷却器的构造及其组成部件
（1）外壳
（2）芯片
（3）水箱
（4）风扇
3.空气冷却器的设计要点
（1）热量计算
（2）风量计算
（3）空气流路设计
4.空气冷却器的维护与保养方法
（1）清洗
（2）更换芯片
（3）更换水箱和风扇
四、教学方法：
本课程采用多媒体教学法，结合实物展示、案例分析等方式，让学生
更直观地了解空气冷却器的原理、构造及应用。
同时，通过实际操作，让学生掌握设计与维修技能。
五、教学评价：
1.考核学生对空气冷却器知识的掌握情况；
2.测评学生的实际操作能力；
3.综合评价学生在设计与维修方面的综合能力。
空冷器工艺设计
本科毕业设计(论文)题目：空冷器工艺计算软件开发及200kCal/h空冷器设计学院：机械工程学院专业：过程装备与控制工程班级： 2011级 01 班学号： 201102060125学生姓名：严培杰指导老师：张玮陈冰冰提交日期： 2015年 6月日姓名：严培杰指导老师：陈冰冰、张玮浙江工业大学机械工程学院摘要本文主要介绍了空冷器的发展以及空冷器工艺计算软件的开发。
通过Visual.Basic 6.0编写了空冷器工艺计算软件，其中包含了常用冷却液体的物性参数数据，可实现传统空冷器的工艺计算。
其中软件的设计思路和特点尤为重要，本文还采用软件计算和人工计算进行比较的方法，对算例进行了对比，其结果表明该软件操作方便，功能完善，可有效进行空冷器的工艺计算。
关键词：空冷器；工艺计算；翅片管；软件开发The development of air cooler's Process Calculation Software and200kcal/h air cooler's DesignStudent: peijie yan Advisor:Dr.Bingbing chen Dr.wei zhangCollege of Mechanical EngineeringZhejiang University of TechnologyAbstractThis article mainly introduced the development of air cooler and the development of air cooler's process calculation software.We write the air cooler's process calculation software through Visual.Basic 6.0, and the software includes so me common liquid’s Physical param- -eters, it can use in traditional process calculation of air cooler.The software design ideas and features are particularly important。
空气冷却器的管道设计
1. 本标准适用于石油化工装置空气冷却器的管道设计。
2. 空气冷却器（以下简称空冷器）的管道布置，不应妨碍空冷器的维修，并应方便操作和空冷器管束的吊装。
3. 分馏塔顶到空冷器的油气管道，一般不宜出现U型管段，确实不可避免时，应在最低点装排液阀排除凝液，该凝液应排至空冷器出口管或回流油罐等密闭系统。
4. 进出空冷器的工艺管道应严格按工艺管道和仪表流程图要求布置，管道接法应尽可能使各片空冷器流量均匀，当无法用几何形状满足均匀要求时，可用当量长度相等的办法来保证。
4.1 当空冷器入口介质为气相或汽液两相流体时，入口集合管一般布置在进口管嘴上方，靠近空冷管嘴连接，出口集合管应根据安装需要定位，尽量不占或少占空冷管箱平台，即不应妨碍在平台上进行操作和维修，不论空冷器进出口管嘴是否装有阀门，管道接法如下：4.1.1 当空冷器进出口管嘴少于4个时，允许按下图连接。
4.1.2 当空冷器进出口管嘴各为4－6个时，管道接法见下图：4.1.3 当空冷器进出口管嘴各为6个以上时，管道宜按下图连接：4.2 当空冷器入口介质为汽液两相时，入口主管与空冷器入口集合管的连接见下图：汽液两相流体入口集合管的进空冷器分支管，宜从下面插进集合管内约20mm，使集合管内液体能均匀进入各片空冷器，但此时应在集合管底部设停工排液线，接至空冷器出口管上。
4.3 冷却液相流体空冷器的出入口集合管应根据工艺要求，方便操作和维修布置。
5. 湿式空冷器的冷却水回水系统为自流管道，回水管道布置应注意控制标高，且拐弯不宜太多。
6. 多组空冷器联合布置时，应在空冷器平台上设DN20蒸汽和压缩空气软管接头站，具体设计见“软管接头站的管道设计”（BA3－2－20）。
7. 应重点考虑空冷器入口管道的支撑问题，支架应不妨碍空冷器管束的吊装，需要由空冷构架支撑时，应事先与制造厂商定，需要由土建结构支撑时应向土建专业提出要求，如管道根数不多，在工艺允许的情况下，也可采用放大管径的办法来简化支撑设计。
核工程中的空气冷却系统设计与优化
核工程中的空气冷却系统设计与优化空气冷却系统是核工程中至关重要的组成部分，其设计与优化对核电站的运行稳定性和安全性具有重要影响。
本文将从设计原则、优化方法和案例分析三个方面探讨核工程中空气冷却系统的设计与优化。
一、设计原则空气冷却系统的设计原则主要包括热力学原则、热传导原理和运行可靠性原则。
1. 热力学原则：空气冷却系统应根据核电站的功率需求和环境条件进行合理的热量交换。
在设计过程中，应考虑到工作流体的温度、压力和流量等参数，以保证系统的热力学平衡。
2. 热传导原理：空气冷却系统的散热效果受到热传导的影响。
合理选择散热材料和冷却水介质，以提高系统的散热效率和热传导性能。
3. 运行可靠性原则：空气冷却系统的设计应具备可靠性和安全性。
合理确定系统的结构和材料，以减少系统的故障率和维修成本。
二、优化方法空气冷却系统的优化方法主要包括参数调整、结构优化和材料选择。
1. 参数调整：通过调整系统的工作参数，如风机转速、换热面积和风速等，以提高系统的散热效果和热传导性能。
2. 结构优化：通过改变系统的结构和布局，如管道长度、管径和散热器类型等，以提高系统的散热效率和流体运动性能。
3. 材料选择：选择合适的散热材料和管道材质，以提高系统的散热效率和热传导性能。
三、案例分析以某核电站空气冷却系统为例，对其进行优化设计。
1. 参数调整：通过调整风机的转速和风速控制系统，使其根据实际工况进行自适应调整，并优化换热面积，以提高散热效果。
2. 结构优化：针对原有系统的管道布局和散热器类型，进行重新设计和调整，优化管道长度和管径，选择更合适的散热器结构和材质，以提高系统的散热效率和流体运动性能。
3. 材料选择：考虑到原有系统的散热效果不理想，选择了高导热性能的散热材料和管道材质，以提高散热效率和热传导性能。
通过以上优化设计，某核电站的空气冷却系统在运行中取得了较好的效果。
散热效率提高，热传导性能增强，系统运行更加稳定可靠。
空气冷却散热器的设计步骤
空气冷却散热器
TEL ：400-018-1846
空气冷却散热器的设计步骤
生产空气冷却散热器都有制定好的设计稿，稿件是技术员通过与客户协商制定，标准产品型号规格是固定的，但非标产品就不一样了，需要精细的计算测试才能投入生产。
应从经济和结构两方面进行考虑，经济上则指设计要兼顾设备投资和操作费用这两方面因素，使冷却单位工艺流体流量所花费的代价最低；结构上则要求空气冷却器的结构满足装置的总体设计要求，便于安装和操作。
一、依据设计条件和当地气候特点，确定最为适宜的空气冷却散热器结构形式。
由工艺流体和工艺过程的特点，参考经验总传热系数作为初值，估算所需换热面积大小，然后参考鼓风式或引风式空气冷却散热器的通用型号，初选空气冷却器的结构参数和设计参数。
二、计算空气冷却散热器的管内膜传热系数和压力降，若计算压力降超过允许值，则应调整管程数、管长或增加并联片数。
三、计算空气冷却散热器的总传热系数和传热温差（计算步骤参考空气冷却器的核算），并校核计算的面积余量能否满足设计要求，如果面积余量远小于要求值，增加并联片数或管排数。
一般不采用并联方式，如果采用串联须将热流分段处理，每段按独立的冷却器计算。
若面积余量与要求值相差不大，如果可以调整管程数来提高传热系数，则调整管程数；否则应增加管排数或调整其他参数，回到第2步重新计算。
四、计算管束的静压查和风机动压，然后计算风机的轴功率和电机功率。
空气冷却器设计
空气冷却器设计2、应完成的项目：（1）了解换热器在各行业的用途；（2）换热器机械计算；（3）传热工艺计算；（4）画施工图，折合为3张以上0号图，其中总装图为0号图；（5）按规定和规范翻译参考文献5000汉字，并写毕业论文。
3、参考资料以及说明：（1）《GB151-99 钢制管壳式换热器》国家技术监督局发布（2）《GB151-98 钢制管壳式换热器》国家技术监督局发布（3）《AutoCAD2005压力容器设计》栾春远编著，化学工业出版社（4）《过程设备设计》郑津洋等著，化学工业出版社（5）《化工设备设计手册》上下卷朱有庭，曲文海，于浦义主编（6）《机械设计手册》，化学工业出版社（7）《化工原理》上下册，邹华生等主编，华南理工大学出版社（8）压力容器安全技术监察规程. 国家技术监督局（9）换热器设计. 上海科学技术出版社，1987 （10）流体力学与传热. 华南理工大学出版社，2006摘要本文主要围绕空气冷却器，即卧式固定管板式换热器的设计展开说明，本说明共分五章。
第一章为绪论，主要介绍本设计课题的选题背景，选题意义以及调研情况，并对本设计的主要工作进行规划。
第二章为方案论证，对换热器的传热原理进行了简述。
并对换热器进行了分类，并对各类换热器作了简短的描述，最后着重介绍了本次设计主题，固定管板式换热器。
第三章为设计论述，对固定管板式换热器的主要部件的设计作了详细的描述，其中包括：管程的设计，筒体的设计与强度校核，折流板的设计，管箱的设计与强度校核，封头的设计与强度校核，管板的设计与强度校核，是否安装膨胀节的判定，鞍式支座的选取与开孔补强的计算。
第四章为结果的汇总与分析，主要将第三章的计算内容进行了汇总并作了补充说明，然后对其他的标准附件进行了选择。
第五章为总结，总结了本次设计的不足，介绍了换热器在近期的发展与未来的趋势。
关键词：空气冷却器，固定管板式换热器，传热，管板，发展AbstractThis task is the design of air cooler. Air cooler have another name that is fixed tube heat exchanger. The specification of the design contains five chapter.The first chapter is introduction. It introduces the topic of the design background, the significance of the topic and the Fact finding, and the design plan of the main work.The second chapter is demonstration program. It introduced the principle of heat transfer heat exchanger. And it introduced heat exchanger different types of heat exchange and finally focuses on the theme of fixed plate heat exchanger.The third chapter discusses the design of fixed tube heat exchanger main components. It contains: the design of tube side, design and strength check of cylinder, the design of baffles, design and strength check of tube box, design and strength check of head, design and strength check of tube plate, to determine whether to install expansion joints, the selection of saddle supports and opening reinforcement calculations.The fourth chapter is a summary and analysis of the results. It mainly summarizes the calculation of the third chapter and give a supplement. Then it has a choice off other standard accessoriesThe five chapter is summary. It summarizes the shortcomings of this design, and introduces the future of the heat exchanger.Keyword: Air cooler, Fixed plate heat exchanger, Heat transfer, Tube plate, The future目录摘要 (II)Abstract (III)第一章绪论 (1)1.1 选题背景 (1)1.2 选题意义 (1)1.3 调研情况 (1)1.3.1 国际资源形式 (1)1.3.2 国内资源形式 (2)1.3.3 换热器对于我们的重大意义 (3)1.4 主要工作 (4)第二章方案论证 (5)2.1 传热的基本方式及其机理 (5)2.1.1 热传导 (5)2.1.2 对流传热 (5)2.1.3 辐射传热 (5)2.2 冷、热流体热量传递方式及换热设备 (6)2.2.1 间壁式传热 (6)2.2.2 混合式传热 (6)2.2.3 蓄热式传热 (7)2.3 列管式换热器 (7)2.4 固定管板式换热器 (7)2.5 本章小结 (9)第三章设计论述 (10)3.1 初始数据与数据处理 (10)3.2 管程的设计 (10)3.2.1 换热管规格与尺寸的选择 (10)3.2.2 排管 (11)3.3 筒体设计 (12)3.3.1 筒体壁厚的确定 (12)3.3.2 筒体强度的校核 (12)3.4 折流板的设计 (14)3.5 管箱的设计与长颈法兰的选择 (15)3.5.1 管箱筒体的设计 (15)3.5.2 长颈法兰的选择 (15)3.5.3 封头的计算 (15)3.6 管板的设计与强度校核 (16)3.6.1 管板的设计 (16)3.6.2 管板厚度的校核 (17)3.7 膨胀节判定 (20)3.8 鞍式支座的选用 (21)3.9 开孔补强的计算 (22)3.9.1 壳体管接头处开孔补强 (22)3.9.2 封头管接头处开孔补强 (24)3.9.3 管箱管接头处开孔补强 (26)3.10 本章小结 (28)第四章结果汇总与分析 (28)4.1 计算结果汇总 (28)4.2 其他附件的设计与选择 (29)4.3 本章小结 (30)第五章总结 (30)5.1 设计中存在的问题 (30)5.1.1 换热管的设计问题 (30)5.1.2 折流板的设计问题 (31)5.1.3 材料选择问题 (31)5.2 换热器的发展前景 (31)5.2.1 新型换热器的发展 (31)5.2.2 近期国内外的研究方向 (32)参考文献 (33)附录 (34)附录一符号说明 (34)附录二金属需用应力 (36)附录三折流板或支撑板的最小厚度表 (36)致谢 (37)第一章绪论1.1 选题背景空气冷却器在化工生产中，有着广泛的应用，同样也起着重要的作用。
空气压缩机一段冷却器设计汇总
目录第1章绪论 (2)1.1空气压缩机冷却器工艺流程图 (2)1.1.1工艺流程简图 (2)1.1.2 结构简图 (2)1.2换热器的类型 (3)1.3换热器 (3)第2章设计计算 (4)2.1确定设计方案 (4)2.1.1换热器的类型两流体的温度变化 (4)2.1.2管程安排 (4)2.2确定物性数据 (5)2.3估算传热面积 (5)2.3.1热流量 (5)2.3.2冷却水用量 (5)2.3.3平均传热温差先按照纯逆流计算 (5)2.3.4初算传热面积 (6)2.4工艺尺寸 (6)2.4.1管径和管内流速 (6)2.4.2管程数和传热管数 (6)2.4.3平均传热温差校正 (7)2.4.4传热管排列和分程方法 (7)2.4.5壳体内径 (8)2.4.6折流板 (8)2.4.7接管 (8)2.5换热器核算 (9)2.5.1热传热面积校核 (9)2.5.2换热器内压核算 (11)第3章心得体会 (13)第4章参考文献 (14)第1章绪论1.1空气压缩机冷却器工艺流程图1.1.1工艺流程简图1.1.2 结构简图1.2换热器的类型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。
列管式换热器中，由于两流体的温度不同，使管束和壳体的温度也不相同，因此它们的热膨胀程度也有差别。
若两流体温差较大（50℃以上）时，就可能由于热应力而引起设备的变形，甚至弯曲或破裂，因此必须考虑这种热膨胀的影响。
空冷器的设计
第四章空冷器的设计4.1 空冷器的设计条件4.1-1 设计条件1. 空气设计温度设计气温系指设计空冷器时所采用的空气入口温度。
采用干式空冷器时，设计气温应按当地夏季平均每年不保证五天的日平均气温[1][2][3]。
采用湿式空冷器时，将干式空冷器的设计气温作为干球温度，然后按相对湿度查出湿球温度，该温度即为湿式空冷器的设计气温。
我国各主要城市的气温列于附表4－1。
从该表可见我国绝大多数地区夏季平均每年不保证五天的日平均气温低于35℃。
当接近温度大于15－20℃时，采用干式空冷器比较合理。
在干燥炎热的地区，为了降低空气入口温度可以采用湿式空冷器。
2. 介质条件（1）适宜空冷器的介质条件适于采用空冷器的介质有石油化工过程中的气体,液体，水和水蒸汽等。
3.热流的操作条件（1）流量。
根据工艺要求而定。
（2）操作压力。
根据国家标准“空冷式换热器”的规定，最高的设计压为35 Mpa，这个压力可以满足石油化行业空冷器的操作要求。
（3）入口温度热流的入口温度越高其对数平均温差越大，因而所需要的传热面积就越小，这是比较经济的。
但是，考虑能量回收的可能性，入口温度不宜高，一般控制在120～130℃以下，超过该温度的那部分热量应尽量采用换热方式回收。
在个别情况下，如回收热量有困难或经济上不合算时，可适当介质入口温度。
就空冷器本身而言，考虑到介质温度升高会导致热阻的增加，传热效率下降，绕片式翅片管的工作温度可用到165℃而锒片式翅片管可用到200℃如果热流入口温度较低（低于70~80℃），可考虑用湿式空冷器。
（4）出口温度与接近温度对于干式空冷器出口温度一般以不低于55~65℃为宜[3]，若不能满足工艺要求，可增设后湿空冷，或采用干－湿联合空冷。
接近温度系指热流出口温度与设计气温之差值。
干式空冷器的最低值应不低于15℃[3]，否则将导致空冷器的面积过大，这是不经济的。
上述的设计数据应填入表4.1-1的”空气冷却器规格表”内.表41-1 空冷器设计规格表构架数量化学清洗片距架中心距特殊接管法兰面型式印记有无百叶窗自动手动温度表振动切换开关有无压力表机械设备风机型号驱动机型式减速机型式风机台数驱动机台数减速机台数风机直径驱动机转数转/分传动比风机功率驱动机功率功率调节型式: 手调自调调频转数:转/分支架支座材料: 叶片轮毂控制发生故障时的风机角度最大最小锁住百叶窗控制发生故障时的风机速度最大最小锁住出口温度控制精度±℃空气再再循环内循环外循环蒸汽盘管有无占地面积M2 总重kg运输重kg图号4.2翅片管参数的优化翅片管是空气冷却器的传热元件，翅片管的参数对空冷器的传热效率、功率消耗和噪声等有直接的关系[4]。
空气冷却器结构及原理（附图说明）
空气冷却器结构及原理（附图说明）在介绍空冷器之前，小编想先问一下大家为什么要使用空冷器呢？我们石油化工行业很多使用空冷的管道温度都超过了100℃，这么多的热量为什么白白送到空气中而不进行回收呢？小编就不卖关子啦，其实石油化工装置中大部分产品都需要冷却到50℃以下，而油品的温度在150℃以下时能量回收的成本就非常高了，为什么呢？这里面其实涉及到能量的一个参数——㶲，㶲是衡量能量品质的重要标准，油品在150℃以下时"㶲"比较低，转化为其他能量的能力也就比较差，所以一般都采用水冷或者空冷的方式将热量带走。
下面就和小编一起看看空气冷却器的结构和原理吧！空气冷却器简称空冷器，利用环境中空气作为冷却介质，横掠翅片管外，使管内高温工艺流体得到冷却或者冷凝的设备。
空冷器结构组成：主要由管束、构架、风机和百叶窗等部分构成。
图片来源于《石油炼厂设备》空冷器的结构类型按照管束布置可分为：水平式、立式斜式、斜顶式；按照通风方式可分为：鼓风式、引风式；按冷却方式可分为：干式、湿式、干湿联合；平顶式空气冷却器1. 平顶式空气冷却器特点：管束水平放置，多用于冷凝，冷却，根据送风方式的不同又分为鼓风式空冷器和引风式空冷器。
鼓风式：管束位于风机上方，风机由下向上送风；引风式：管束位于风机下方，风机由内向外排风。
该空冷器优点在于：受气候环境影响小，热空气不易回流，噪声小于3分贝，但结构复杂，检维修麻烦，功耗比普通空冷大10%。
2. 斜顶式空气冷却器斜顶式空气冷却器特点：管束45°斜置于构架顶部，多用于介质的冷凝。
其优点在于：占地面积小，管阻和膜放热系数比水平式好，但热空气易回流（鼓风式），结构复杂。
3. 湿式空气冷却器结构：管束立置，外侧喷水，引风式。
介质入口温度不宜大于80℃。
特点：增湿降温，效果显著，腐蚀管束，造价高。
4. 干湿联合式空气冷却器干湿联合式空气冷却器特点：占地面积小，运行费用低，投资较小。
工业烟气空气冷却器设计和计算 excel
文章标题：深度探讨工业烟气空气冷却器设计和计算excel在工业生产过程中，烟气空气冷却器扮演着至关重要的角色。
它们不仅可以有效地降低烟气排放的温度，减少对环境的影响，还可以为工业生产提供所需的热量和能量。
设计和计算excel是在烟气空气冷却器行业中不可或缺的工具。
一、工业烟气空气冷却器的基本原理1.1 工业烟气空气冷却器的作用工业烟气空气冷却器主要用于降低烟气的温度，以保护下游设备不受高温烟气的侵蚀，在环保排放中也有着重要的作用。
1.2 空气冷却器的结构和工作原理空气冷却器通常由换热管束、外壳、支撑和导流板等部件组成，通过外界空气对换热管束进行冷却，从而使烟气温度下降。
二、工业烟气空气冷却器设计的重要性2.1 设计参数与工艺要求的匹配在设计工业烟气空气冷却器时，需要充分考虑工艺要求和设计参数的匹配，以确保其正常运行和高效工作。
2.2 关键设计要素的分析和优化换热面积、气体流速、冷却介质等关键设计要素的分析和优化，对于提高空气冷却器的性能至关重要。
三、工业烟气空气冷却器计算excel的应用3.1 excel在设计过程中的优势excel作为一种强大的计算工具，可以快速、准确地进行烟气空气冷却器的设计计算，大大提高设计效率和准确性。
3.2 计算excel的具体应用通过excel可以进行换热面积的计算、冷却介质的选择、流速的计算等，从而得出最佳的设计方案。
四、个人理解和观点在工业烟气空气冷却器设计和计算excel的过程中，我深切体会到了其在工业生产中的重要性。
只有通过合理的设计和准确的计算，才能确保空气冷却器的高效工作，并为工业生产提供所需的热量和能量。
excel作为设计工具，不仅提高了设计效率，还为设计人员提供了更多自主性和灵活性。
总结回顾工业烟气空气冷却器设计和计算excel的文章是以简单到复杂的方式，全面探讨了烟气空气冷却器的基本原理、设计的重要性，excel在设计中的应用，个人理解与观点等方面。
空冷器设计
第二章空冷器设计一、空冷器设计方案冷却水经过发动机的冷却系统升温后，流入空冷器进行冷却，再进入发动机的冷却系统进行循环冷却。
图示如下：二、空冷器热力计算发动机有效功率（由题） 25kW发动机单位时间散热量Q=25/30％*60％=50kW由热平衡方程式得Q=M水c水（T1-T2），解得M水=0.60kg/s1、原始数据热水进口温度（给出） T1=90℃热水出口温度（给出） T2=70℃空气设计温度（取济南市夏季平均每年不保证五天的日平均气温）t1=33.8℃估算空气出口温度t2=50℃水流量M水=0.60kg/s2、流体的物性参数水的定性温度Tm1=(T1+T2)/2=(90+70)/2=80℃水的比热(查物性表) c1= 4.195 kJ/(kg﹒℃)水的密度(查物性表) ρ1= 971.8kg/m³水的导热系数(查物性表) λ1=0.675 W/(m﹒℃)水的粘度μ1=356.5×10-6kg/(m*s)水的普兰德数Pr1=μ1c1/λ1=356.5×10-6×4195/0.675=2.22空气的定性温度tm2=（tm1+tm2）/2=41.9℃空气的比热(查物性表) c2=1.03 KJ/(kg·℃)空气的密度(查物性表) ρ2=1.12 kg/m³空气的导热系数(查物性表) λ2=2.769×10-2 W/(m﹒℃)空气的黏度μ2=19.2×10-6 kg/(m*s)空气的普兰德数Pr2=μ2c2/λ2=0.6993、传热量及平均温差热损失系数（取用）ηL=0.98传热量Q1=QηL=50×0.98=49kW空气流量M2= Q1/ c2(t2-t1)=45/1.03×(50-33.8)=2.70kg/s逆流时对数平均温差Δt1m =（Δtmax-Δtmin）/ln(Δtmax/Δtmin)=18.01参数P=（T1-T2）/(T1-t1)=（90-70）/(90-33.8)=0.302参数R=(t2-t1）/( T1- T2)=（50-33.8）/(90-70)=0.81温差修正系数（由两种流体中只有一种流体有横向混合的错流式热交换器公式计算）ψ=0.978有效平均温差Δtm =ψΔt1m=0.978×18.01=17.61℃4、估算传热面积及传热面结构水流速（初步估计）w1=0.5m/s空气流速（初选） w2=1 m/s管子材料及规格: 选用碳钢无缝钢管φ19×2钢管导热系数k=46.52W/(m*℃)选定壁温T=（80+41.9）/2=61℃查物性表得在此温度下的水的粘度μ1′=463.5×10-6kg/(m*s)水侧换热系数h1求解：Re=ρ1w1d/μ1=971.8×0.5×0.019/0.0003565=25896.5Nu=0.027Re0.8Pr0.3(μ1′/μT)0.14=0.027×25896.50.8×2.220.3×（463.5/356.5）0.14=151.3h 1=Nuλ1/d=151.3×0.675/0.019=5375.1 W/(m2﹒℃)空气侧换热系数h2求解：h2=412 w20.718=412×10.718=412 W/(m2﹒℃)传热系数1/K=1/h1+δ/k+1/h2解得 K=376.5W/(m2﹒℃)估算传热面积F= Q1/KΔtm=49000/(376.5×17.61)=7.4m²管程所需流通截面积At =M1/ρ1w1=0.6/(971.8×0.5)=0.00123 m²按单程计算每程管数n=4At/πd²=4×0.00123/(3.14×0.019²)=4.34 取n=5每根管长L=F/nZtπd=7.4/5×4π×0.019=6.2m 取L=6m取传热管长l=3m，则管程数为Np=L/l=6/3=2传热管总根数N=5×2=10（根）管子排列方式选等边三角形。
空冷器的设计
第四章空冷器的设计4.1 空冷器的设计条件4.1-1 设计条件1. 空气设计温度设计气温系指设计空冷器时所采用的空气入口温度。
采用干式空冷器时，设计气温应按当地夏季平均每年不保证五天的日平均气温[1][2][3]。
采用湿式空冷器时，将干式空冷器的设计气温作为干球温度，然后按相对湿度查出湿球温度，该温度即为湿式空冷器的设计气温。
我国各主要城市的气温列于附表4－1。
从该表可见我国绝大多数地区夏季平均每年不保证五天的日平均气温低于35℃。
当接近温度大于15－20℃时，采用干式空冷器比较合理。
在干燥炎热的地区，为了降低空气入口温度可以采用湿式空冷器。
2. 介质条件（1）适宜空冷器的介质条件适于采用空冷器的介质有石油化工过程中的气体,液体，水和水蒸汽等。
3.热流的操作条件（1）流量。
根据工艺要求而定。
（2）操作压力。
根据国家标准“空冷式换热器”的规定，最高的设计压为35 Mpa，这个压力可以满足石油化行业空冷器的操作要求。
（3）入口温度热流的入口温度越高其对数平均温差越大，因而所需要的传热面积就越小，这是比较经济的。
但是，考虑能量回收的可能性，入口温度不宜高，一般控制在120～130℃以下，超过该温度的那部分热量应尽量采用换热方式回收。
在个别情况下，如回收热量有困难或经济上不合算时，可适当介质入口温度。
就空冷器本身而言，考虑到介质温度升高会导致热阻的增加，传热效率下降，绕片式翅片管的工作温度可用到165℃而锒片式翅片管可用到200℃如果热流入口温度较低（低于70~80℃），可考虑用湿式空冷器。
（4）出口温度与接近温度对于干式空冷器出口温度一般以不低于55~65℃为宜[3]，若不能满足工艺要求，可增设后湿空冷，或采用干－湿联合空冷。
接近温度系指热流出口温度与设计气温之差值。
干式空冷器的最低值应不低于15℃[3]，否则将导致空冷器的面积过大，这是不经济的。
上述的设计数据应填入表4.1-1的”空气冷却器规格表”内.表41-1 空冷器设计规格表构架数量化学清洗片距架中心距特殊接管法兰面型式印记有无百叶窗自动手动温度表振动切换开关有无压力表机械设备风机型号驱动机型式减速机型式风机台数驱动机台数减速机台数风机直径驱动机转数转/分传动比风机功率驱动机功率功率调节型式: 手调自调调频转数:转/分支架支座材料: 叶片轮毂控制发生故障时的风机角度最大最小锁住百叶窗控制发生故障时的风机速度最大最小锁住出口温度控制精度±℃空气再再循环内循环外循环蒸汽盘管有无占地面积M2 总重kg运输重kg图号4.2翅片管参数的优化翅片管是空气冷却器的传热元件，翅片管的参数对空冷器的传热效率、功率消耗和噪声等有直接的关系[4]。
空气冷却器设计资料
Design and SelectionPass Arrangements for Flow Through T ubesThe simplest flow pattern through the tubes is for the fluidto enter at one end and exit at the other, this is a singlepass bundle. This configuration is required when atemperature cross is experienced in the process. However,conditions generally do not make a single pass on the tubeside a preferred choice.Increasing flow velocity and turbulence prevent formationof stagnant films of fluid on the tube surfaces. Thus, highervelocities improve the heat transfer rate. This meansincreasing the number of tube side passes - that is,directing the flow back and forth through the tubes in thebundle with partitions built into the heads of the exchanger.There are some limitations on how the different types ofheat exchangers can be partitioned to provide variousnumbers of passes.With the “U”-tube exchanger, a single pass is not possiblebecause the fluid must traverse the bundle at least twice.Any practical even number of the passes can be obtainedby building partition plates in the front head.With the floating head pull-through bundle type, anypractical even number of passes is possible. For singlepass operation, however, a packed joint must be installedon the floating head.The fixed tubesheet type can be used for any practicalnumber of passes, odd or even. For multi-passarrangements, partitions are built into both heads.Shell Side Fluid FlowTube supportsThe tubes in heat exchangers are somewhat flexible since they are long and relatively thin-walled. Consequently they must have supports at intervals in the shell to prevent sagging and minimize vibration.Tube supports impart some directional effect to shellside flow but are primarily used to support the tubes ina bundle.BafflesBaffles are used to modify shell side flow conditionsso that an optimum coefficient of heat transfer can beachieved.Without baffles, fluid would enter at one end of theshell, distribute itself across the tube bundle, and flowslowly, generally parallel to the tubes, to the outletend.Design and SelectionHeat Exchanger Designs and SelectionsShell and Tube Heat Exchangers are simple devices with nomoving parts which function on the principal that heat isexchanged between one fluid or vapor flowing through thetubes and another fluid or vapor flowing in the space aroundthe tubes within the shell.There are four basic considerations in choosing amechanical arrangement that provides for efficient heattransfer between the two fluids or vapors, while taking care ofsuch practical matters as preventing leakage from one intothe other.These are:• Consideration for differential thermal expansion of tube andshell• Means of directing fluid through the tubes• Methods of controlling fluid flow through the shell• Consideration for ease of maintenance and servicingVarious types of heat exchangers have been developed withdifferent approaches to these fundamental design factors. The following will show how the three principal types of heat exchangers meet these design basics.Differential Thermal ExpansionSince fluid in the shell is at a different temperature than the fluid in the tubes, there are corresponding differences in expansion of shell and tubes. Some provision must be made in design to compensate for this difference in thermal expansion.“U”-Tube DesignIn the “U” -tube exchanger, the shape of the tubes takes care of differential expansion. As the name implies, the tubes have a “hairpin” shape, with both ends of the tube fastened to one tubesheet. This “U” bend design allows each tube to expand and contract independently.Floating Head DesignsThis type meets the expansion problem by having one stationarytubesheet, and one free to move - “float” - back and forth as thetubes expand and contract under the influence of temperaturechanges.Fixed Tubesheet DesignThe fixed tubesheet heat exchanger employs straight tubessecured at both ends into tubesheets, which are welded to theshell. When a thermal expansion problem exists, an expansion jointis incorporated in the shell. This permits the shell to expand andcontract.When the possibility of intermixing of the shell side and tube sidefluids cannot be tolerated, double tubesheet construction will offerpositive assurance against one fluid leaking into the other at a tubeto tubesheet joint. A second tubesheet is installed with a smallspace between tubesheets - usually open to the atmosphere.Design and SelectionHeat Exchanger TubesTubing used for heat exchanger service may be either welded or seamless. The welded tube is rolled into cylindrical shape from strip material and welded automatically under precisely controlled manufacturing conditions.A seamless tube may be extruded or hot pierced and drawn. Both are high quality products. Copper alloys are available only as seamless products, whereas most commercial metals are offered in both welded and seamless.Tube size is specified by outside diameter and wallthickness. Almost all heat exchanger tubes range between a 3/8 inch and a 2 inch outside diameter. Most popular are the 5/8-inch and 3/4 inch sizes. These sizes give best all-around performance and are most economical in many applications.Impingement Plates (based on application)When the impact factor exceeds the TEMA (Tubular Exchanger Manufacturers Association) limits and when corrosive, erosive, or two-phase fluids enter the bundle, impingement protection isrecommended. Most frequently used for impact protection is the impingement plate (impact plate).Maintenance and Servicing ConsiderationsTubesheet arrangements are designed so as to include as many tubes as possible within the shell for maximum heat transfer surface. Sometimes a layout must beselected which also permits access to the tubes for cleaning as required by process conditions.Principal ComponentsThe main components of a heat exchanger are the front head, shell section and rear head. Each component is available in a number of varying standard designs.Front and Rear Head DesignsHead designs can vary from plain standard castings to fabricated assemblies with many special features. In many cases, the requirements of an installation may dictate the choice of the more elaborate design.Shell Section DesignsHeat exchanger shells are manufactured in most standard sizes, materials, and thickness. Small sizes are usually fabricated of standard size pipe. Larger sizes are fabricated of plate.Selection of a particular size shell depends, of course, on the requirements of a given installation.Design and SelectionMaterials of ConstructionThe materials of construction used in heat exchangersdepend on the fluids or vapor being handled, processconditions, such as pressures, temperatures, etc., anda balance of initial cost against expected life andmaintenance requirements.Any component or the entire unit can be made ofmaterials such as carbon steel, stainless steel, copperalloys, nickel, nickel alloys or other special alloys.Selection of materials involves careful evaluation offactors other than the basic cost of possible metalscompatible with the application.Economic Considerations in Heat ExchangerSelectionAt the flow diagram stage there are usually manyvariables, such as temperatures, pressures, flow ratesand the like, which can be changed within limits. Lateron, these factors become set as fixed quantities. It is well to recognize during the design of the system that they do have an influence on the size and cost of heat exchange equipment.•Temperatures of heating and cooling mediaA higher heating media temperature results in a smaller heat exchanger for a given heating load. Limitations of materials must be kept in mind here.•Pressure drops permitted by the system affect heat exchanger sizeThe highest allowable pressure drop will result in substantial savings in heat exchanger size.•Length restriction sometimes affect heat exchanger costsHowever, there are so many exceptions and limiting conditions that we cannot simply say ‘‘the longer the cheaper.”•Materials of constructionCorrosive tendencies and purity requirements of fluids being handled. Often, the choice here is based on reliable data and experience.Heat Exchanger Rating Versus Expected LoadsA well designed shell and tube heat exchanger will handle its rated load under the conditions for which it was specified.Emergencies occur in some processes, and it may be advantageous to have some extra margin of heat exchanger capacity to take care of them. The cost of such a safety factor can be modest compared to the protection it will afford to valuable material in process or to other expensive equipment in the system.Fouling affects capacity, and this factor sometimes accounts for a certain amount of confusion when ratings are compared.There is no economy in assuming an optimistically low fouling factor even if it seems to make a smaller heat exchanger feasible. Later on, difficulties with reduced capacity; low process yields frequent shutdown for cleaning and extra maintenance can dissipate this saving very quickly.A Combination of Three Factors Governs Load CapacityHow large a heat exchanger must be to handle a given load depends on the following:•Over-all heat transfer coefficient•Temperature difference between the two fluids or vaporThe surface of a heat exchanger is its total heat transfer area. Load capacity will be proportioned to this area, but the other two factors can vary so widely that it is most helpful to consider the combination of all factors together. q = U MTD A Where:q = load, BTU/hr.U = design over-all heat transfer coefficient, BTU/hr./sq. ft./ºFMTD = mean temperature difference between hot and cold fluids, degrees F A = effective outside area of tubes, square feetThis relationship can be expressed also in words, and the equation is then stated:The rate that heat is transferred in a shell and tube heat exchanger is the product of three factors: (1) over-all heat transfer coefficient, (2) corrected mean temperaturedifference between the hot and cold fluids, (3) effective outside area of tubes and other heating surfaces. To represent a practical application situation, the equation should be transposed so that A stands alone:Design and SelectionFundamental Heat TransferComplicated calculations are required in heat exchanger design and application. Some of them involve elaborate theoretical work, some entail multitudes of separate computations.Most of the thermal and mechanical calculations are beyond the scope of this site.However, a few of the basic formulas and mathematical concepts are quite useful, They provide a good working grasp of the heat exchanger application problem. Also, their understanding has proved most helpful to people whose specialties lie in other fields, but who have occasions to participate in the selection and procurement of heat exchanger equipment.For those reasons, the fundamental mathematical expressions are outlined here. T erms are defined in an informal way, and their significance is discussed briefly . If your work requires a more complete discussion of this topic, we recommend that you refer to textbooks on heat transfer - or contact CMS directly.Load is the Measure of Heat TransferredMost heat exchanger studies begin with a given flow rate and temperature change. A certain amount of heat must be taken out of a flow of material or put into it per unit of time. This is the load.Using common terms, we measure heat in BTU or British Thermal Units, and we express heat transfer rate on an hourly basis. Then, load - termed q in the following equations - is expressed in BTU/hr.In heat exchanger design two flows of materials are involved - one in the tubes and one on the shell side surrounding the tubes - we assume that all the heat given up by one material goes into the other material. It does not matter which flow of material we use to measure load if that assumption is made.If either fluid vaporizes or is condensed from a vapor in the heat exchanging operation, then temperature differences alone do not account for the load. A large amount of heat - usually the greatest part of it - will be latent heat used or given up during this change of state.Heat Transfer Coefficient (U) Depends on Many Variables The over-all heat transfer coefficient is a measure of performance. It evaluates the ability of the tube in a given mechanical arrangement to transmit heat from one fluid to another.A clearer concept of heat transfer can be gained by considering the reciprocal of heat transfer coefficient, which we may term heat flow resistance. The advantage of this mathematical inversion lies in the fact that over-all resistance is the simple sum of five individualresistances. These are the resistance to the flow of heat through the tube side fluid, tube side scale, tube metal, shell side scale and shell side fluid.Usually the smallest individual resistance to heat transfer is that of the metal tube wall itself.How the various heat flow resistances affect U, the heat transfer coefficient, can be shown in the equation:Where:= resistance to flow of heat through the tube side fluid film= resistance to flow of heat through scale deposits inside the tube -Fouling resistance = resistance to flow of heat through metal tube wall= resistance to flow of heat through scale deposits outside the tube -fouling resistance = resistance to flow of heat through shell side fluid filmDesign and SelectionArea is the Total Effective Tube AreaThe end result of choosing the most advantageous combination of all factors is the mosteconomical value for A, the effective tube surface area. This area gives an answer to the question: “How big a unit must we provide in order to meet our requirement?”The effective tube area is that portion within the shell exposed to the shell side fluid.It is common practice to figure the area in square feet using the outside diameter of the tubing instead of an inside or mean diameter. This is merely forconvenience, because the area per foot of a given O.D. tube is the same for all wall thickness.At CMS Industries we’ll put our years of heat transfer “know-how” to work for you. In addition to sizing a shell & tube heat exchanger for your specific heat transfer needs, our engineers incorporate measures to insure ease of maintenance and longer equipment life - this equates to both smaller initial capital and maintenance costs over the years.Code conformance and certificationOur products are engineered to meet rigid standards, and quality is always the first priority . Units can be provided in accordance with ASME Sect. VIII, Sect. V and Sect. IX of the Boiler and Pressure Vessel Code, TEMA, API, HEI, and 3A standards. In addition, our designs can incorporate all of your specifications to insure compliance with your plant standards.Engineering supportMechanical designProcess designIt is our engineering department’s primary goal to provide the best technical support required to solve your heat transfer problems. With the aid of state-of-the-art integrated software our engineers can rate and size the appropriate equipment for your application.Our products can be fabricated in a variety of materials including cupro-nickel, carbon and stainless steels and nickel alloys. Correct material selection will insure long life of the exchanger even in the most corrosive services. In addition, our engineers will incorporate the appropriate configuration in the design of your unit to insure ease of maintenance and the ability to withstand the most vigorous thermal and mechanical demands.At CMS we have the expertise to solve all of your process heat transfer needs. With the use of state-of-the-art software, we can size and rate a shell and tube heat exchanger to your exact specifications. Single and two-phase-flows, liquid-to-liquid, single and multiple condensable in the presence of or absence of non-condensables, no process is too complex. Our engineers will provide the technical support to insure a proper design. It’s like having a process engineer on staff.For “Those Problems That Won’t Go Away”• • • Custom DesignProcess Design Support Design of AllShell and Tube Heat Exchangers•••••••• Oil CoolersFuel Oil Pre-Heaters AftercoolersSteam Converters Condensers KettlesThermo-Syphon Reboilers Falling Film EvaporatorsFor “Old Reliable”••••• Replacement Bundles XLE UnitsGenerator CoolersOEM Replacement Units Retubing & ReconditioningService beyond the expectedExperienced in all phases of heat exchangetechnologiesTEMA ConfigurationsCMS Heat Transfer Inc.。
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空气冷却器设计2、应完成的项目：______________________________________________________________________(1)了解换热器在各行业的用途;(2)换热器机械计算;(3)传热工艺计算;(4)画施工图，折合为3张以上0号图，其中总装图为0号图;(5)按规定和规范翻译参考文献5000汉字，并写毕业论文。
3、参考资料以及说明：__________________________________________________________________(1)《GB151-99钢制管壳式换热器》国家技术监督局发布(2)《GB151-98钢制管壳式换热器》国家技术监督局发布(3)《AutoCAD2005压力容器设计》_____________ 栾春远编著，化学工业出版社(4)《过程设备设计》郑津洋等著，化学工业出版社___________________________________(5)《化工设备设计手册》上下卷朱有庭，曲文海，于浦义主编(6)《机械设计手册》，化学工业出版社(7)《化工原理》上下册，邹华生等主编，华南理工大学出版社(8)压力容器安全技术监察规程.国家技术监督局(9)换热器设计.上海科学技术出版社，1987(10)流体力学与传热.华南理工大学出版社，2006摘要本文主要围绕空气冷却器，即卧式固定管板式换热器的设计展开说明，本说明共分五章。
第一章为绪论，主要介绍本设计课题的选题背景，选题意义以及调研情况，并对本设计的主要工作进行规划。
第二章为方案论证，对换热器的传热原理进行了简述。
并对换热器进行了分类，并对各类换热器作了简短的描述，最后着重介绍了本次设计主题，固定管板式换热器。
第三章为设计论述，对固定管板式换热器的主要部件的设计作了详细的描述，其中包括：管程的设计，筒体的设计与强度校核，折流板的设计，管箱的设计与强度校核，封头的设计与强度校核，管板的设计与强度校核，是否安装膨胀节的判定，鞍式支座的选取与开孔补强的计算。
第四章为结果的汇总与分析，主要将第三章的计算内容进行了汇总并作了补充说明，然后对其他的标准附件进行了选择。
第五章为总结，总结了本次设计的不足，介绍了换热器在近期的发展与未来的趋势。
关键词：空气冷却器，固定管板式换热器，传热，管板，发展AbstractThis task is the design of air cooler. Air cooler have another namethat is fixed tube heat exchanger. The specification of the design contains five chapter.The first chapter is introduction. It introduces the topic of the design background, the significance of the topic and the Fact finding, and the design plan of the main work.The second chapter is demonstration program. It introduced the principle of heat transfer heat exchanger. And it introduced heatexchanger different types of heat exchange and finally focuses on the theme of fixed plate heat exchanger.The third chapter discusses the design of fixed tube heat exchanger main components. It contains: the design of tube side, design and strength check of cylinder, the design of baffles, design and strength check of tube box, design and strength check of head, design and strength check of tube plate, to determine whether to install expansion joints, the selection of saddle supports and opening reinforcement calculations.The fourth chapter is a summary and analysis of the results. It mainly summarizes the calculation of the third chapter and give a supplement. Then it has a choice off other standard accessoriesThe five chapter is summary. It summarizes the shortcomings of this design, and introduces the future of the heat exchanger.Keyword : Air cooler, Fixed plate heat exchanger, Heat transfer, Tube plate, The future目录摘要 (II)Abstract (III)第一章绪论 (1)1.1选题背景 (1)1.2选题意义 (1)1.3调研情况 (1)1.3.1国际资源形式 (1)1.3.2国内资源形式 (2)1.3.3换热器对于我们的重大意义 (3)1.4 主要工作 (4)第二章方案论证 (5)2.1传热的基本方式及其机理 (5)2.1.1热传导 (5)2.1.2对流传热 (5)2.1.3辐射传热 (5)2.2冷、热流体热量传递方式及换热设备 (6)2.2.1间壁式传热 (6)2.2.2混合式传热 (6)2.2.3蓄热式传热 (7)2.3列管式换热器 (7)2.4固定管板式换热器 (7)2.5本章小结 (9)第三章设计论述 (10)3.1初始数据与数据处理 (10)3.2管程的设计 (10)3.2.1换热管规格与尺寸的选择 (10)3.2.2排管 (11)3.3 筒体设计 (12)3.3.1筒体壁厚的确定 (12)3.3.2筒体强度的校核 (12)3.4 折流板的设计 (14)3.5管箱的设计与长颈法兰的选择 (15)3.5.1管箱筒体的设计 (15)3.5.2长颈法兰的选择 (15)3.5.3封头的计算 (15)3.6管板的设计与强度校核 (16)3.6.1管板的设计 (16)3.6.2管板厚度的校核 (17)3.7膨胀节判定 (20)3.8鞍式支座的选用 (21)3.9开孔补强的计算 (22)3.9.1壳体管接头处开孔补强 (22)3.9.2封头管接头处开孔补强 (24)3.9.3管箱管接头处开孔补强 (26)3.10本章小结 (28)第四章结果汇总与分析 (28)4.1计算结果汇总 (28)4.2其他附件的设计与选择 (29)4.3本章小结 (30)第五章总结 (30)5.1设计中存在的问题 (30)5.1.1换热管的设计问题 (30)5.1.2折流板的设计问题 (31)5.1.3材料选择问题 (31)5.2换热器的发展前景 (31)5.2.1新型换热器的发展 (31)5.2.2近期国内外的研究方向 (32)参考文献 (33)附录 (34)附录一符号说明 (34)附录二金属需用应力 (36)附录三折流板或支撑板的最小厚度表 (36)致谢 (37)第一章绪论1.1选题背景空气冷却器在化工生产中，有着广泛的应用，同样也起着重要的作用。
它的作用是：冷却或冷凝。
主要应用于：炼油、石油化工塔顶蒸气的冷凝；回流油、塔底油的冷却；各种反应生成物的冷却；循环气体的冷却和电站汽轮机排气的冷凝。
工作压力可达69 兆帕但耗电量、噪声和占地面积均大，冷却效果受气候变化影响较大。
采用空冷器可节省大量工业用水，减少环境污染，降低基建费用。
特别在缺水地区，以空冷代替水冷，可以缓和水源不足的矛盾。
1.2选题意义空气冷却器，是以空气作为冷却剂的换热器。
换热器，是将热流体的部分热量传递给冷流体的设备，又称热交换器。
换热器是化工、石油、动力、食品及其它许多工业部门应用较为广泛的单元设备之一，在生产中占有重要地位。
在化工生产中换热器可作为加热器、冷却器、冷凝器、蒸发器和再沸器等应用。
据统计，在现代化学工业生产中，换热器的投资大约占设备总投资的30%，在炼油厂中，换热器占全部工艺设备的40%左右，海水淡化工艺装置，则全部由换热器组成。
能源危机，是现在社会发展，需要重视的关键问题之一，随着社会的快速发展，尤其是工业革命之后，石油，煤矿等不可再生资源由于巨大的消耗，存量已日益减少，上个世纪70 年代初发生的世界性能源危机，有力促进了传热强化技术的发展。
为了节能降耗，提高工业生产的经济效益，则换热器的应用，发展与研究就成为了一个人们所关注的课题。
1.3调研情况1.3.1国际资源形式工业革命之后，机械化的生产与生活走入了人们的生活，石油、天然气、煤炭成为了人类社会生存与发展不可或缺的化石原料。
但是作为不可再生的资源，随着开采量的日益增大，和储存量的日益减少，能源危机已经是一个讨论越来越热烈的问题。
现代社会在经济、科技、文化等领域快速的发展。
而这个发展，得益于化石能源，如石油、天然气、煤炭与核裂变能的广泛的投入应用。
自工业革命之后，机械化的生产与生活走入了人们的生活，石油、天然气、煤炭成为了人类社会生存与发展不可或缺的化石原料，因而它是建筑在化石能源基础之上的一种发展。
然而，由于这一经济的资源载体将在21 世纪上半叶迅速地接近枯竭。
石油储量的综合估算，可支配的化石能源的极限，大约为1180~1510 亿吨，以1995 年世界石油的年开采量33.2 亿吨计算，石油储量大约在2050 年左右宣告枯竭。
天然气储备估计在131800~152900 兆立方米。
年开采量维持在2300 兆立方米，将在57~65 年内枯竭。
煤的储量约为5600 亿吨。
1995 年煤炭开采量为33 亿吨，可以供应169 年。
铀的年开采量目前为每年6 万吨，根据1993 年世界能源委员会的估计可维持到21 世纪30 年代中期。