合成氨冷却器设计
课程设计说明书
目录
目录 (1)
1换热器概述 (3)
1.1列管换热器结构 (3)
1. 2列管换热器分类 (4)
1. 3列管换热器主要部件 (5)
2换热器工艺设计 (6)
2.1换热器工艺方案确定 (6)
2.1.1冷却介质选择 (6)
2.1.2换热器类型选择及流体流动路径选择 (6)
2.1.3 流体流速选择 (6)
2.2列管式换热器的工艺计算 (6)
2.2.1确定物性数据 (6)
2.2.2初算换热器传热面积 (7)
3主要工艺及基本参数计算 (8)
3.1换热管相关设计 (8)
3.2其他部件相关设计及计算 (8)
4换热器核算 (9)
4.1传热能力核算 (9)
4. 2换热器压降计算及校核 (11)
5换热器主要工艺结构参数和计算结果一览表 (12)
参考文献 (14)
化工原理课程设计任务书
1 设计题目—合成氨车间变换气冷却器设计
设计一台列管式换热器以完成合成氨车间用冷却水冷却变换气的任务。
2 设计条件
（1）变换气
处理量：6000Nm3/h
入口温度145℃，出口温度57℃；
允许压降：不超过4000Pa；
（2）变换气物性数据
分子量：17；密度为0.925kg/m3；粘度为：0.0155mPa.S；
比热容为：1.9 kJ/（kg. ℃）；导热系数为：0.058 W/（m. ℃）；
（3）冷却水
水质：处理过的软水
全年最高温度：30℃
3 设计要求
完成换热器的工艺设计，主要包括：
（1）设计方案的确定：逆流或并流，冷却水进出口温度、流体流速择等；
（2）换热器形式和流体的空间确定；
（3）物料衡算和能量衡算：传热量，冷却水消耗量，平均温差；
（4）换热器结构设计：管程和壳程，传热面积，管长和管子数，壳体直径，管板和折流板；
（5）传热系数K的计算与校核，压降计算与校核；
（6）编写设计说明书，画换热器工艺条件图；
（7）对设计过程的评述和有关问题的讨论。
4 成果提供
（1）设计说明书一份；
（2）换热器工艺条件图一张（2#）。
1 换热器概述
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的通用设备，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，应用更加广泛。换热器种类很多，但根据冷、热流体热量交换的原理和方式基本上可分三大类即：间壁式、混合式和蓄热式。在三类换热器中，间壁式换热器应用最多。列管式换热器是间壁式换热器的主要类型。
1.1列管换热器结构
管壳式换热器又称列管式换热器。是以封闭在壳体中管束的壁面作为传热面的间壁式换热器。管壳式换热器主要由壳体、管束、折流板、管板和封头等部件组成。壳体多为圆筒形，内部装有管束，管束安装在壳体内，两端固定在管板上。封头用螺栓与壳体两端的法兰相连。它的主要优点是单位体积所具有的传热面积大、结构紧凑、传热效果好。结构坚固，而且可以选用的结构材料范围广，故适应性强、操作弹性较大。与其它品种换热器比较,管壳式换热器的最大缺点是传热效率低。
进行换热的冷热两种流体，一种在管内流动，称为管程流体；另一种在管外流动，称为壳程流体。为提高管外流体的传热分系数，通常在壳体内安装若干挡板。挡板可提高壳程流体速度，迫使流体按规定路程多次横向通过管束，增强流
体湍流程度。
1. 2列管换热器分类
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
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。
固定管板式换热器有结构简单、排管多、紧凑、造价便宜，等优点。但由于结构紧凑，固定管板式换热器的壳侧不易清洗，而且当管束和壳体之间的温差太大时，管子和管板易发生脱离，故不适用与温差大的场合。
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，难以伸缩，失去温差补偿的作用，就应考虑其他结构。
（2）浮头式换热器
浮头式换热器针对固定管板式换热器的缺陷进行了改进，浮头式换热器的一块管板用法兰与外壳相连接，另一块管板不与外壳连接，以使管子受热或冷却时可以自由伸缩，但在这块管板上连接一个顶盖，称之为“浮头”，所以这种换热器叫做浮头式换热器。其优点是：管束可以拉出，易于清洗和检修，所以能适用于管壳壁间温差较大，或易于腐蚀和易于结垢的场合；管束的膨胀不变壳体约束，因而当两种换热器介质的温差大时，不会因管束与壳体的热膨胀量的不同而产生温差应力。但其结构复杂、笨重、造价高限制了它的使用。
（3）填料函式换热器
填料函式换热器也只有一端与壳体固定，另一端采用填料函密封。它的管束也可自由膨胀，结构比浮头式简单，造价较低。但填料函易泄露，故壳程压力不宜过高，也不宜用于易挥发、易燃、易爆、有毒的场合。
（4）U型管式换热器
U形管式换热器，每根管子都弯成U形，两端固定在同一块管板上，每根管子皆可自由伸缩，从而解决热补偿问题。管程至少为两程，管束可以抽出清洗，管子可以自由膨胀。其缺点是管子内壁清洗困难，管子更换困难，管板上排列的管子少。优点是结构简单，质量轻，适用于高温高压条件。
1. 3 列管换热器主要部件
（1）换热管
换热管的尺寸和形状对传热有很大影响，管径越小，单位体积设备的传热面积就越大，这意味着设备越紧凑，体积则越小，对流传热系数较高。但制造麻烦，且小管易结垢，不易机械清洗。所以对清洁的流体小管子为宜，对粘度大或易结垢的液体管径则取大些。目前我国列管式换热器系列标准中，所采用的无缝钢管规格多为φ19mm×2mm和φ25mm×2.5mm两种。换热器一般用光管，这样结构简单，制造容易，但对流传热系数较低。
换热管在管板上可按等边三角形、正方形直列和正方形错列排列。等边三角形排列较紧凑，管外流体湍动程度高，传热分系数大；正方形排列管外清洁方便。
（2）管板
列管式换热器的管板一般用圆平板，在上面开孔以装设换热管束，管板又与壳体连接。管板与壳体的连接方法与换热器的形式有关。对固定管板式换热器，常采用不可拆连接方式，即直接将两端管板焊接在壳体。对浮头式、U形管式换热器，由于管束要从壳体中抽出，故常用可拆连接方式，即把管板夹于壳体法兰与顶盖法兰之间，用螺栓紧固，必要时卸下顶盖就可把管板连同管束从壳体中抽出。
（3）折流挡板
为了加大壳程流体的速度，增强湍动程度，以提高壳程流体的对流传热系数，往往在壳程内装置折流挡板。另外折流挡板对换热管束还起着支撑作用，可防止管子的变形。不利的是挡板的存在使流体阻力增加，另外挡板和壳体间、挡板和管束间的间隙如过大，部分流体会从问隙中流过，产生旁流，严重时反而会使对流传热系数减小。
折流挡板形式较多，主要有两种，一种是横向折流挡板，壳程流体横向流动；另一种是纵向折流挡板，壳程流体平行流过管束。
在合成氨生产过程中，换热器应用十分广泛，主要用于热量的交换和回收。合成氨变换工段中主要涉及一氧化碳的转化和能量的回收利用，列管换热器在传
热效率，紧凑性和金属耗量虽不及某些换热器，但它具有结构简单，坚固耐用，适用性强，制造材料广泛等独特优点。因而，在合成氨变换工段选择列管式换热器。
2 换热器工艺设计
2.1 换热器工艺方案确定
2.1.1冷却介质选择
根据设计任务选择处理后冷水作为冷却介质。选择冷却水循环水入口温度30℃，出口温度40℃。
2.1.2 换热器类型选择及流体流动路径选择
两流体的温度变化情况如下：
（1）变换气：入口温度150℃，出口温度57℃；
（2）冷却介质：处理后软水，入口温度30℃，出口温度40℃；
由于变换气被冷却且要求压力降不允许超过5000N/㎡，所以按变换气走管内考虑；而冷却水为处理后冷水，结垢不严重，安排走管间（壳程）。且考虑冬季操作时，其进口温度会降低，估计所需换热器的管壁温度和壳体温度之差较大，需考虑热膨胀的影响，相应地进行热膨胀的补偿，故而初步确定选用带有膨胀节的固定管板式换热器。
2.1.3流体流速选择
增加流体在换热器中的流速，将增大对流传热系数，减少污垢热阻，使总传热系数增大，从而减少换热器的传热面积。但流速增加使流体阻力增加，动力消耗增多。所以适宜的流速要通过经济衡算得出。一般流体尽可能使Re>104 ,粘度高的流体常按滞流设计。根据工业上常用的流速范围选取变换气在管内流速u i=20m/s。
2.2列管式换热器的工艺计算
2.2.1确定物性数据
水的定性温度取进出口温度的平均值:
t m=30℃+40℃
=35℃
2
查物性数据，得下表1
表1 两流体在定性温度下的物性数据
已知换热器的体积流量为6000Nm3/h,无法设计出符合工业生产标准的换热器,故将其换算为其进口温度时的体积流量
V i=6000×150+272
273
=9296.7m3/
2.2.2初算换热器传热面积
（1）热负荷及冷却介质消耗量计算热负荷
Q=ViCpi(T2?T1)=9296.7×0.925×1.9×150℃?57℃
=1.5196×106kj/ =422.08kw
冷却水消耗量：
V o=
Q
ρO C PO t
2?t1
=
1.5196×106
4.08×994×40?30
=37.467m3/
（2）计算平均温差，并确定管程数
先取逆流流向，先按单壳程单管程考虑，计算出平均温度差?t m
?t m′=?t2??t1
ln
?t2
?t1
=
150℃?40℃?(57℃?30℃)
ln
150℃?40℃
(57℃?30℃)
=59.09℃
相关参数
R=T1?T2
21
=
150℃?57℃
=9.3
P=t2?t1
T1?t1
=
40℃?30℃
150℃?30℃
=0.0833
根据
ψ=（R2+1)
R?1
ln
1?P
1?PR
代入数据得ψ=0.969
ψ=0.969>0.8，可见用单壳程单管程合适。因此平均温度差?t m=ψ×?t m′=0.969×59.09=57.2℃（3）按经验数值初选总传热系数K
估
选取K
估
=120W/m2.℃
（4）初算出所需传热面积S
S=
Q
K?t m
=
422.08
120×59.09
=59.53m2
3 主要工艺及基本参数计算
3.1换热管相关设计
（1）换热管规格及材质的选定
选用?25mm×2.5mm钢管，管内流速u
i
=20m/s （2）换热管数量及长度的确定
管数
N=
m si
π
4d i2u i
=
9296.7÷3600
π
4×0.022×20
=429根
管长
L=
S
Nπd0
=
59.53
429×3.14×0.025
=1.8m
按商品管长系列规格，取去管长L=2m
（3）管子排列方式
管子的排列方式，采用正三角形排列。壳体内径采用以下公式计算
D i=t n c?1+2b′
式中管中心距t=1.25d o=1.25×25mm=32mm；
横过管中心线数n c=1.1N=1.1429=22.8取整n c=23根；管
束中心线最外层管的中心至壳体内壁的距离b′=1.5×d o=1.5×0.025m= 0.038m。
3.2其他部件相关设计及计算
（1）壳体内径计算
壳体内径采用以下公式计算
D i=t n c?1+2b′
式中管中心距t=1.25d o=1.25×25mm=32mm；
横过管中心线数n c=1.1N=1.1429=22.8取整n c=23根；
管束中心线最外层管的中心至壳体内壁的距离
b′=1.5d o=1.5×0.025m=0.038m。
（2）折流板
采用弓形折流板，取弓形折流板圆缺高度为壳体内径的25%，则切去的圆缺高度为h=0.25×800=200mm，取h=200mm。
去折流板间距为B=0.3D i=0.3×800=240mm，取240mm。则折流板数
N B=
传热管长
折流板间距
?1=
2000
?1=7.33≈7块
折流板圆缺水平面安装。（3）温度补偿圈选用
150℃+57℃
2?
30℃+40℃
2
=103.5℃?35℃=68.5℃>50℃
故需考虑设置补偿圈，设置波形膨胀节进行补偿。
（4）其他附件
选用?12mm钢拉杆，数量6根。根据GB/T 8163-2008流体输送用无缝钢管，采用?25mm×2.5mm的定距管。
4换热器核算
4.1传热能力核算
（1）壳程对流给热系数αo的计算
对于圆缺形折流板采用科恩公式计算
α0=0.36λ
d e
R e0.55P r
1
3?w0.14
式中当量直径由正三角形排列得
d e=4
3
2t
2?π
4d o
2
o
=
4
3
20.032
2?π
4×0.025
2
=0.020m
壳程流通截面积S o=BD1?d0
t =0.24×0.8×1?0.025
0.032
=0.042m2
u o=v o
S o
=
37.467÷3600
0.042
=0.248m/s
雷诺数
Re o=d e u oρo
o
=
0.020×0.248×994
=6800
普朗特数
Pr o=c po u o
λo
=
4.08×103×0.725×10?3
0.626
=4.73
取粘度校正系数
?w0.14=1.05则
α0=0.360.626
×68000.55×4.73
1
3×1.05=2546.07W/m2?℃
（2）管程对流给热系数αo的计算
αi=0.023λi
i
R ei0.8P ri0.3
式中管程流通截面积
S i=πN d i2=3.14×0.0202×429=0.135管程流体流速、雷诺数及普朗特数分别为
u i=v i
S i
=
9296.7÷3600
0.135
=20.0m/s
Re i=d i u iρi
μi
=
0.020×20.0×0.925
0.0155×10?3
=23871
Pr i=c pi u i
λi
=
1.9×103×0.0155×10?3
0.058
=0.508
αi=0.0230.058
0.02
238710.80.5080.3=193.53 W/m2?℃
总传热系数由下式计算
K 计=
1
1
αo+R so+
d o
αi d i+
R si d o
d i+
bd o
λd m
式中取水侧和变换气侧污垢热阻均为0.26×10?3m2?℃/W 碳钢导热系数λ=45W/m?℃
d m=d o+d i
2
=
25+20
2
0.0225mK
计
=
1
1
2546.07+026×10?3+
25
193.53×20+
0.26×10?3×25
20+
0.025×0.0025
45×0.225
=121.93W/m2?℃
(3)传热面积的计算
理论传热面积
A=
Q
计m =
422.08×103
=60.48m2
该换热器的实际传热面积
A p=πd o LN T=3.14×0.025×2?0.1×429=64.0m2面积裕度为
H=A p?A
A
×100%=
64.0?60.48
60.48
×100%=6%
4. 2换热器压降计算及校核
（1）管程压降校验（变换气）
?P i=?P1+?P2F t N S N P
式中，N S，N P—管程和壳程数均为1；
F t—?25mm×2.5mm的管子结垢系数为1.4；
?P2—换热器为单程管，故?P2=0；
?P1—流体流经直管段（进、出口压力降）的压力降
?P1= λi L
i
+ξ
ρi u i2
换热管为新无缝钢管，所以取换热管壁粗糙度为ε=0.1mm,则εd
i
=0.005,而R e i≈2.5×104,查图得λi=0.033,流速u i=20m/s,密度ρi=0.925kg/m3.
所以：
?P1=0.033
2
0.02
+1.5
0.925×202
2
=888N/m2
?P i=888+0×1.4×1×1=1243.2N/m2<5000Pa ∴管程压降满足要求。
（2）壳程压降校验（冷却水）
?P o=?P1′+?P2′F s N S
F s—液体结垢校正系数为1.15；
N S—管程数为1；
?P1′—流体流经管束的阻力为：?P1′=Ff o N C N B+1ρo u o2
2
, F—为管子的排列方式对压力降的校正系数，正三角形排列F=0.5；n c—横过管中心线数为23；
N B—折流板数为7；u o=0.248m/s；
则
?P1′=0.5×0.669×23×7+1×994×0.2482
=1881.4N/m2
?P2′—流体流经折流板缺口的阻力：
?P2′=N B 3.5?2Bρo u2
=7× 3.5?
2×0.24994×0.2482
=620.52N/m2
?P o=1881.4+620.521.15×1=2877.2N/m2<5000Pa ∴壳程压降满足要求
5 换热器主要工艺结构参数和计算结果一览表
表2 换热器主要工艺结构参数和计算结果一览表
参考文献
[1]付家新，王为国，肖稳发.化工原理课程设计.北京：化学工业出版社，
2010.
[2]谭天恩，窦梅等.化工原理（上册）.第4版.北京：化学工业出版社，2013.
[3]赵军，张有忱，段成红.化工设备机械基础.第2版. 北京：化学工业出
版社，2007.
[4]李芳.化工原理及设备课程设计.北京：化学工业出版社，2011.
[5]陈声宗.化工设计.北京：化学工业出版社，2012.
冷风机设计计算
第二章冷空气参数计算 人工制冷是指借助于制冷装置，以消耗机械能或电磁能、热能、太阳能的呢过形式的能量为代价，把热量从低温系统向高温系统转移而得到低温，并维持这个低温。目前常用的制冷方式有蒸汽压缩式制冷、蒸汽吸收式制冷、蒸汽喷射式制冷、吸附式制冷、电热制冷、磁制冷、涡流管制冷和热声制冷等，其中最为常用的是蒸汽压缩式制冷。蒸汽压缩式制冷是利用气体的节流效应，通过绝热膨胀来制冷的。 蒸汽压缩式制冷由分为单机蒸汽压缩式制冷循环和多级蒸汽压缩式制冷循环及其许多发展形式，这里为了研究方便，采用最简单的单级蒸气压缩式制冷循环。单机压缩式制冷循环系统主要由压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器四大部件组成，如下图所示。对制冷剂蒸汽只进行一次压缩，故称为单机蒸汽压缩。整个 循环过程主要由压缩过程、冷凝过程、节流过程以及蒸发过程四个过程组成，每个过程在不同的部件中完成，制冷剂在每个过程中的状态又各不相同。 对于冷风机的设计计算，要对循环的主要参数进行设计计算，并主要关注与蒸发器相关的循环参数。 在冷风机的设计过程中,首先要根据所给条件计算出冷空气参数,冷空气参
数是冷风机设计计算的基础和依据，其计算结果直接影响冷风机的选型和设计，因此其计算要求较高的精度，具有重要的意义。冷空气计算主要是依据相关经验公式和查表所得进行的。计算的内容可大概分为回风参数和送风参数，回风参数是冷风机蒸发器的进口空气参数，送风参数是冷风机的出口空气参数也即要进入室内的空气参数；计算主要涉及冷空气的焓值、含湿量、密度、粘度、饱和蒸汽压等。 2.1制冷循环相关计算 2.11已知条件： 已知：回风干球温度：0℃ 回风相对湿度：90% 送风干球温度：-3℃ 送风相对湿度：95% 大气压： 10132Pa 制冷量： 5.4kw 制冷剂： R22 2.12相关计算： 1.查表得R22的汽化潜热为210.55kJ/kg 2.制冷剂循环量： 代入数据计算得，制冷剂循环量为115.412kg/h 2.2冷空气参数计算 1.热力学温度： T=t+273.15 回风温度：273.15 送风温度：270.15 2.水蒸气饱和压力： 2195768 .2)1(4287.0)1(50475.1lg 028.5)1(79574.10lg 10 1010 10) 1(76955.452969.840 00--??+-??+?--?=- ?-? --T T b T T T T P T T P 其中，P ：水蒸气饱和压力 P b ：大气压力 T ：冷空气温度 T 0：绝对零度
循环水冷却器
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)
SKLN系列逆流式颗粒冷却器说明书
一、型号组成含义及名称 SKLN4逆流式冷却器 S KL N 4 表示冷却器容积4M2 表示逆流式 表示颗粒冷却 表示饲料机械 二、适用范围及性能特点 1、适用范围 SKLN系列逆流式冷却器主要用于大中型饲料厂制粒工段中颗粒饲料的冷却，使从制粒机出来的温度高达80～90℃、水分含量17～18%的颗粒饲料冷却到比室温略高的温度，水分降至12～13%，从而便于运输，储贮和保管。 2、性能特点 SKLN系列逆流式冷却器，采用合理冷却原理，经消化吸收国际先进技术研制而成，它由进料段、壳体支架、出料门机构部分组成。 该机机体容量大，只需改变料位器位置，即可适用于不同产量（在规定范围内）要求，出料机构采用气动或电动，无震动。该机冷却室采用锥体网板，根据不同型号均布有6-8个冷却区域，可使物料分布在各个冷却区域内，因此在各冷却区域内有大量的冷空气相互串流，物料冷却速度快、效果好，从而保证了冷却产品的最终高品质。该机型布局合理，结构简单、装拆方便、能耗低、自动化程度高、生产效率
高，是我国目前理想的颗粒冷却设备。 三、主要规格和技术参数 表1.各型号的技术参数 四、工作原理 1、工作原理 从制粒机出来的湿热颗粒料，经进料机构进入冷却器，通过分料器向冷却器四周均布，SKLN6以上的采用电机自动布料。当物料堆积高度达到料位器的位置，料位器发出信号，这时气缸正向充气或电机通电。在推杆的作用下料门开启，经过冷却的物料从出料门排出，在时间继电器的定时作用下，料门在排料一定时间后关闭。冷却空气通过冷却器下部各冷却区域网板孔进入，气流穿过物料从上出风口排出，当颗粒料又堆积到料位器高度时，料门又重复运动，从而达到定时定量出料的目的。在控制系统中装有手动装置，当制粒机停止工作时，物料不能接触料位器，这时可用手动开关将物料全部排出。 2、主要结构 （1）整体结构（图1） 主要部件结构
化工原理课程设计(循环水冷却器设计说明书)
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)
换热器设计计算范例
列管式换热器的设计和选用的计算步骤 设有流量为m h的热流体，需从温度T1冷却至T2，可用的冷却介质入口温度t1，出口温度选定为t2。由此已知条件可算出换热器的热流量Q和逆流操作的平均推动力。根据 传热速率基本方程： 当Q和已知时，要求取传热面积A必须知K和则是由传热面积A的大小和换热器结构决定的。可见，在冷、热流体的流量及进、出口温度皆已知的条件下，选用或设计换 热器必须通过试差计算，按以下步骤进行。 ◎初选换热器的规格尺寸 ◆ 初步选定换热器的流动方式，保证温差修正系数大于0.8，否则应改变流动方式， 重新计算。 ◆ 计算热流量Q及平均传热温差△t m，根据经验估计总传热系数K估，初估传热面积A 估。 ◆ 选取管程适宜流速，估算管程数，并根据A估的数值，确定换热管直径、长度及排 列。◎计算管、壳程阻力 在选择管程流体与壳程流体以及初步确定了换热器主要尺寸的基础上，就可以计算管、壳程流速和阻力，看是否合理。或者先选定流速以确定管程数N P和折流板间距B再计算压力降是否合理。这时N P与B是可以调整的参数，如仍不能满足要求，可另选壳径再进行计 算，直到合理为止。 ◎核算总传热系数 分别计算管、壳程表面传热系数，确定污垢热阻，求出总传系数K计，并与估算时所取用的传热系数K估进行比较。如果相差较多，应重新估算。 ◎计算传热面积并求裕度 根据计算的K计值、热流量Q及平均温度差△t m，由总传热速率方程计算传热面积A0，一般应使所选用或设计的实际传热面积A P大于A020%左右为宜。即裕度为20%左右，裕度的 计算式为： 某有机合成厂的乙醇车间在节能改造中，为回收系统内第一萃取塔釜液的热量，用其釜液将原料液从95℃预热至128℃，原料液及釜液均为乙醇，水溶液，其操作条件列表如下： 表4-18 设计条件数据 物料流量 kg/h 组成（含乙醇量） mol% 温度℃操作压力 MPa 进口出口 釜液 3.31450.9
循环水冷却器设计
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。
循环水冷却器
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
化工原理-甲醇冷却器设计
设计题目：甲醇冷凝冷却器的设计 系别 专业： 学生姓名: 学号: 起迄日期: 2015年06 月 03日~2015年06 月 13 日指导教师:
化工原理课程设计任务书
化工原理课程设计任务书 2．对课程设计成果的要求〔包括图表、实物等硬件要求〕：图表 物料甲醇水 入口6430 温度℃ 出口5040 质量流量kg/h106009562 设计压力(MPa)常压 3．主要参考文献： 柴诚敬主编化工原理（高等教育出版社） 贾绍义柴诚敬主编化工原理课程设计（天津大学出版社） 4．课程设计工作进度计划： 序号起迄日期工作内容 1设计实验内容和要求 2按设计任务和条件计算实验结果3完成电子稿的设计
课程设计说明书 设计名称化工原理课程设计 2015 年 6 月 3 日 化工原理课程设计说明书 目录 （一）课程设计的任务和要求：设计方案 (1)
（二）对课程设计成果的要求：图表 (2) （三）主要参考文献 (2) （四）课程设计工作计划进度 (2) （五）设计计算过程...................................................5~11（六）计算结果列表 (12) 1、设计题目 甲醇冷凝冷却器的设计 2、设计任务及操作条件 处理能力10600kg/h甲醇。 设备形式列管式换热器 操作条件 ①甲醇：入口温度64℃，出口温度50℃，压力为常压。 ②冷却介质：循环水，入口温度30℃，出口温度40℃，压力为。 ③允许压降：不大于105 Pa。 ④每年按330天计，每天24小时连续运作。 3、设计要求
选择适宜的列管式换热器并进行核算。 设 计 方 案 1．确定设计方案 （1）选择换热器的类型 两流体温度变化情况： 热流体进口温度64℃，出口温度50℃冷流体。 冷流体进口温度30℃，出口温度40℃。 从两流体温度来看，换热器的管壁温度和壳体壁温之差不会很大，因此初步确定选用列管式换热器。 （2）流动空间及流速的确定 由于循环冷却水易结垢，为便于清洗，应使冷却水走管程，甲醇走壳程。另外，这样的选择可以使甲醇通过壳体壁面向空气中散热，提高冷却效果。同时，在此选择逆流。选用φ25mm ×的碳钢管，管内流速取u i = s 。 2、确定物性数据 定性温度：可取流体进出口温度的平均值。 壳程甲醇的定性温度为： 6450572 +T ==℃ 管程循环水的定性温度为： ℃＝＋＝352 4030t 根据定性温度，分别查取壳程和管程流体的有关物性数据。 甲醇在57℃下的有关物性数据如下： 密度 ρo = kg/m 3 定压比热容 c p o =(kg ·℃) 导热系数 λo =(m ·℃) 粘度 μo = Pa ·s 循环水在35℃下的物性数据：
闭式循环水冷却器
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．
苯冷却器设计
化工原理课程设计任务书一、设计题目 苯冷却器的设计 二、设计任务及操作条件 1.设计任务 处理能力：100000 吨/年 操作周期：7200小时/年 2.操作条件 苯：入口温度80℃，出口温度40℃。 冷却介质：循环水，入口温度25℃。 允许压强降：不大于50KPa。 3.设备型式：管壳式换热器 4.厂址：张掖地区 三、设计内容 1.设计方案的选择及流程说明 2.管壳式换热器的工艺计算：确定换热器的传热面积 3.管壳式换热器的主要结构尺寸设计 4.辅助设备选型和计算 5.设计结果汇总 6.绘制流程图及换热器设备工艺条件图 7.对本设计进行评述
目录 1设计概况 (1) 1.1热量传递的概念和意义 (1) 1.2化学工业和热传递的关系 (1) 1.3传热的基本方式 (1) 1.4换热器的种类 (2) 1.4.1间壁式换热器的类型 (2) 1.4.2混合式换热器 (3) 1.4.3蓄热式换热器 (4) 1.5列管式换热器设计一般要求 (4) 1.6流体通道的选择原则 (4) 1.7管壳式换热器的简介 (5) 2试算并初选换热器规格 (6) 2.1选择换热器类型 (6) 2.2流体流动途径的确定 (6) 2.3确定流体的定性温度 (6) 2.4计算热负荷和冷却水流量 (7) 2.5计算两流体的平均温度差 (7) 3工艺结构尺寸计算 (8) 3.1管径和管内的流速 (9) 3.2管程数和传热管数 (9) 3.3壳体内径 (9) 3.4传热管排列和分程方法 (9) 3.5折流板: (10) 3.6接管 (10) 4核算总传热系数 (11) 4.1计算管程对流传热系数 (11) 4.2计算壳程对流传热系数 (11)
循环水冷却器
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)
热水冷却器的设计
华东交通大学 课程设计说明书 设计题目：热水冷却器的设计 学院：基础科学学院专业班级：应用化学一班学生姓名：王业贵 学号：211 指导教师：周枚花老师 完成日期：2013.6.28
目录 任务书 (3) 一、设计题目： (3) 二、设计目的： (3) 三、设计任务及操作条件 (3) 四、设计内容 (3) 五、课程设计说明书的内容 (4) 六、主要参考书 (4) 七、设计时间 (4) 前言 (5) 一、设计方案简介 (6) 1.1换热器的选择 (6) 1.2设计概述 (7) 1.3设计方案 (7) 1.4管程安排 (8) 二、确定物性数据 (8) 三、主要工艺参数计算 (9) 3.1热负荷 (9) 3.2平均传热温差 (9) 3.3冷却水用量 (9) 3.4初算传热面积 (9) 3.5工艺结构尺寸 (10) 3.5.1管径和管内流速 (10) 3.5.3平均传热温差校正及壳程数 (10) 3.5.4传热管排列和分程方法 (11) 3.5.5壳体直径 (11) 3.5.6折流板 (11) 3.5.7接管 (12) 四、压降核算 (12) 4.1传热面积校核 (12) 4.1.1管程传热膜系数 (12) 4.1.2壳程传热膜系数 (13) 4.1.3污垢热阻和管壁热阻 (14) 4.1.4总传热系数K (14) 4.1.5传热面积校核 (14) 4.2换热器内压降的核算 (15) 4.2.1管程阻力 (15) 4.2.2壳程阻力 (16) 五、主要结构尺寸和计算结果 (17) 六、心得体会 (18) 七、参考文献 (18) 八、附图（工艺流程、主体设备工艺条件图） (18)
直接蒸发式空气冷却器设计的优化汇总
直接蒸发式空气冷却器设计的优化 摘要：本文对直接蒸发式空气冷却器的换热特性进行了分析，采用计算机编程模拟了直接蒸发式空气冷却器的一些性能，为制冷系统的优化提供参考。关键词：接蒸发式空气冷却器流速压降优化分段分析法直接蒸发式空气冷却器选用合适的风速和制冷剂质 摘要：本文对直接蒸发式空气冷却器的换热特性进行了分析，采用计算机编程模拟了直接蒸发式空气冷却器的一些性能，为制冷系统的优化提供参考。 关键词：接蒸发式空气冷却器流速压降优化分段分析法 直接蒸发式空气冷却器选用合适的风速和制冷剂质量流速对于其换热性能及能耗有重要的影响。本文利用计算机采用分段分析法模拟了直接蒸发式空气冷却器的一些性能，为制冷系统的优化提供参考。 1 直接蒸发式空气冷却器的结构 空气冷却器的表面式蒸发器都采用翅片管式。氟利昂翅片管式蒸发器的结构常用紫铜管外套铝片制成。铜管直径由至，铝片厚。在以上工作的蒸发器翅片节距在之间，并采用整套片式。空调用空冷器由于传热系数高，因而排数少，一般不超过6排。 2 直接蒸发式空气冷却器的传热过程 空冷器中的传热过程包括：管内制冷剂的流动沸腾换热；通过金属壁、垢层的导热过程；管外空气的放热过程（对流换热）。 2.1 制冷剂侧的换热 制冷剂侧沸腾换热采用分段分析法，即按照干度来分段计算。每一段的制冷剂侧的沸腾换热系数的求法按照文献 [2]推荐的公式计算。 2.2 空气横向掠过肋管管束时的换热 空气横向掠过肋管管束时的换热系数的计算按照文献[3]中提供的公式计算。这里就不做重复了。
2.3 通过管壁与垢层的附加热阻 管壁热阻为（），对于铜管，由于其导热系数很高，该项热阻可以不计。但对于钢管则应予以考虑，本论文的想象程序中取为。 油膜热阻的考虑，若为氟里昂制冷剂，一般控制含油浓度，想象时可以不考虑。 直接蒸发式空气冷却器肋管外表面积灰等造成的附加热阻，计算时一般取 0.0003～0.0001 。 3 采用分段分析法对直接蒸发式空气冷却器计算机模拟的计算步骤 在这里，我们只给出制冷剂为纯质时的直接蒸发式空气冷却器计算机模拟的计算步骤： 1）输入已知蒸发器入口制冷剂参数，蒸发压力或蒸发温度，并求入口焓； 2）输入结构参数及物性参数：结构参数中需给出基管外径，壁厚，肋片厚度，肋片节距，排列方式，管中心距；物性参数中需给出空气的导热系数，动力粘性系数，密度，比热，空气的进口状态参数，空气的出口状态参数和冷却空气量，并调用湿空气的热物性计算程序来计算空气进出口的其余参数； 3）计算空气侧换热系数，初步确定沿气流方向的管子排深数； 4）确定制冷剂循环量及每排并联的肋管根数； 5）根据干度分段，，分为段； 6）计算局部微元段换热量 ； 7）假设局部微元段长度，可求局部微元面积； 8）局部微元段热流密度（以管内表面积为基准），是计算制冷剂侧换热系数的必需已知量； 9）调用制冷剂侧换热系数计算程序，算； 10）计算局部传热系数（以管内表面积为基准）
循环水冷却器设计
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
冷凝器设计计算
冷凝器换热计算 第一部分:设计计算一、设计计算流程图
二、 设计计算（以HLR ４5S 为例） 1、已知参数 换热参数: 冷凝负荷:Ｑk =６１０00W 冷凝温度：t k =50℃ 环境风温度：t a1＝３5℃ 冷凝器结构参数： 铜管排列方式:正三角形叉排 翅片型式:开窗片，亲水膜 铜管型式:光管 铜管水平间距：S 1=25.4ｍm 铜管竖直方向间距:S 2＝22m ｍ 紫铜光管外径:d ０=9.52ｍm 铜管厚度:δt =0。35ｍm 翅片厚度：δf ＝0。１15m ｍ 翅片间距：S f =１.8ｍm 冷凝器尺寸参数 排数：N C ＝3排 每排管数:N B ＝５2排 2、计算过程 1)冷凝器的几何参数计算 翅片管外径:f b d d δ20+== 9。75 ｍm 铜管内径:t i d d δ-=0＝8．８2 mm 当量直径:) ()(2))((4411f f b f f b eq S d S S d S U A d δδ-+---===３.04 ｍｍ 单位长度翅片面积:32 2110/)4(2－?-=f b f S d S S f π＝0．５37 m 2/m 单位长度翅片间管外表面积：310/)(－?-=f f f b b s S d f δπ＝０.0286 ｍ２／m
单位长度翅片管总面积:b f t f f f +==0。5６666 m 2/m 翅片管肋化系数:i t i t d f f f πβ== ＝２０.46 ２)空气侧换热系数 迎面风速假定:f w ＝2.6 m/s 最窄截面处风速:))(/(11max b f f f f d S S w S S w --=δ=4.5 m/ｓ 冷凝器空气入口温度为:t ａ1=3５℃ 取出冷凝器时的温度为:t a2=43℃ 确定空气物性的温度为：2/)(21a a m t t t +=＝39℃ 在tm ＝39℃下，空气热物性: v f =17。５×10－6m ２/s,λf =0。02６4W ／ｍK ，ρf =１。09５5k ｇ/m ３,C Ｐa ＝1.１03k Ｊ/（k ｇ＊℃) 空气侧的雷诺数:f eq f v d w /Re max = ＝783．7 由《制冷原理与设备》中公式(7－3６),空气侧换热系数 m eq eq n f f O d d C ???? ??=γλαRe '=50.3 W/m 2K 其中： 362)(103)(000425.0)(02315.0518.0eq eq eq d d d A γγγ -?-+-=＝0。185２ ????? ??-=1000Re 24.036.1f A C =0.217 eq d n γ0066 .045.0+==0.59３1 ? ?1000Re 08.028.0f m +-==-0。21７ 铜管差排的修正系数为1。１,开窗片的修正系数为1。2,则空气侧换热系数为：(开窗片、波纹片的修正系数有待实验验证） 'o o αα=×1.1×1．２=６6．４1 W/m ２K
冷却器毕业设计
冷却器毕业设计 篇一：换热器冷却器课程设计 课程设计任务书 1、设计题目：年处理量20万吨柴油冷却器的设计 2、操作条件： （1）柴油：入口温度175℃；出口温度90℃； （2）冷却介质：采用循环水，入口温度20℃，出口温度50℃； （3）允许压降：不大于105Pa； （4）柴油定性温度下的物性数据： ?c＝720kg/m3 ?c?6.6?10-4Pa.S cpc?2.48kJ/(kg.0c) ?c?0.133w/(m.0c) （5）每年按330天计，每天24小时连续生产。 3、设计任务： （1）处理能力：XX00t/a柴油； （2）设备型式：列管式换热器； （3）选择适宜的列管换热器并进行核算； （4）绘制带控制点的工艺流程图和设备结构图，并编写设计说明书。 摘要
柴油冷却器是帮助柴油散热的一个装置。本次课程设计采用浮头式换热器来实现柴油冷却。在设计中，主要以循环水为冷却剂，在给定的操作条件下对柴油冷却器进行设计。 本设计的内容包括：1、设计方案的确定：换热器类型的选择、流动空间的选择等。2、换热器的工艺计算：换热器面积的估算、换热器工艺尺寸的计算、换热器的核算等。 3、操作条件图等内容。 目录 摘要 ................................................ ................................................... ................................................... (2) ABSTRACT .......................................... ................................................... ................................ 错误！未定义书签。 第1章绪论 ................................................ ................................................... ................................................... . (3) 1.1换热器技术概
换热器基本知识与设计(答案解析)
GDOU-B-11-302 班 级 ： 姓 名 ： 学 号 ： 试 题 共 4 页 加 白 纸 3 张
10. 在廷克流动模型中ABCDE5股流体中，真正横向流过管束的流路为B股流体,设置旁路挡板可以改善C股流体对传热的不利影响。
二．选择题（20分。每空2分） 1.管外横向冲刷换热所遵循侧传热准则数为(C ) A. 努赛尔准则数 B. 普朗特准则数 C. 柯尔本传热因子 D. 格拉肖夫数 2.以下哪种翅片为三维翅片管( C ) A. 锯齿形翅片 B. 百叶窗翅片 C. C管翅片 D. 缩放管 3.以下换热器中的比表面积最小( A ) A．大管径换热器B．小管径换热器 C．微通道换热器 D. 板式换热器 4. 对于板式换热器，如何减小换热器的阻力(C ) A．增加流程数B．采用串联方式 C．减小流程数 D. 减小流道数。 5.对于板翅式换热器，下列哪种说法是正确的( C ) A．翅片高度越高，翅片效率越高 B．翅片厚度越小，翅片效率越高 C．可用于多种流体换热。 D. 换热面积没有得到有效增加。 6.对于场协同理论，当速度梯度和温度梯度夹角为( A )，强化传热效果最好。 A．0度B．45度 C.90度 D. 120度 7. 对于大温差加热流体(A ) A．对于液体，粘度减小B．对于气体，粘度减小C．对于液体，传热系数减小 D. 对于气体，传热系数增大8. 对于下列管壳式换热器，哪种换热器不能进行温差应力补偿( B ) A．浮头式换热器B．固定管板式换热器 C．U型管换热器 D. 填料函式换热器。 9. 对于下列管束排列方式，换热系数最大的排列方式为( A ) A．正三角形排列B．转置三角形排列 C．正方形排列 D. 转正正方形排列。 10. 换热器内流体温度高于1000℃时，应采用以下何种换热器(A )
空气冷却器管箱的应力分析
空气冷却器管箱的应力分析 发表时间：2019-05-07T16:41:10.307Z 来源：《知识-力量》2019年8月24期作者：杨善斌1 郑贤中1 杨侠1 龚雪1 刘根战2 [导读] 本文主要根据力学理论对空气冷却器管箱进行分析与校核，并使用ANSYS软件建立有限元模型并对空气冷却器管箱的管板，管束与接管进行应力分析与评估（1.武汉工程大学机电工程学院，湖北武汉 430200；2.西安航天发动机有限公司，陕西西安 710100）摘要：本文主要根据力学理论对空气冷却器管箱进行分析与校核，并使用ANSYS软件建立有限元模型并对空气冷却器管箱的管板，管束与 接管进行应力分析与评估，以美国工程协会(AMES)中“应力分类的例子”与“应力类别与等效应力的极限”为基础，对管箱进行了一次和二次应力评估，通过有限元分析发现管箱出现最大应力的部位位于管板上，且结果与其他部件相同，是符合校核条件的，分析其原因,并提出减小该部位应力及位移变形的一些方法，相关结果也为该空气冷却器的设计制造提供了理论依据。关键词：空气冷却器；管束；有限元分析；应力 1模型建立及有限元分析 1.1设计参数 空气冷却器管箱的管束与管板通过焊接，所有焊缝均保证全焊透，全熔合，管箱结合紧密，单元相互连接。 空冷器的材料参数如表1所示。 1.2网格划分 有限元模型采用六面体185单元进行分析，该有限元模型共划分159,161个单元和221,302个节点。 1.3边界条件及载荷 (1)边界条件 对连接角下面的所有节点进行全约束。 (2)载荷 最大允许工作压力(MAWP)P3： P1=1.5MPa(1) 接管a/b的等效压力P2： 式(2)与(3)中，D0代表接管与管束的外径，Di代表接管与管束的内径。 接管的局部载荷如表4所示。 表4接管的局部载荷 2结果分析及应力评估 2.1有限元分析
换热器设计计算步骤
换热器设计计算步骤 1. 管外自然对流换热 2. 管外强制对流换热 3. 管外凝结换热 已知：管程油水混合物流量 G ( m 3/d)，管程管道长度 L (m)，管子外径do (m)， 管子内径di (m)，热水温度 t ℃， 油水混合物进口温度 t 1’, 油水混合物出口温度 t 2” ℃。 1. 管外自然对流换热 1.1 壁面温度设定 首先设定壁面温度，一般取热水温度和油水混合物出口温度的平均值，t w ℃， 热水温度为t ℃，油水混合进口温度为'1t ℃，油水混合物出口温度为"1t ℃。 "w 11 t ()2 t t =+ 1.2 定性温度和物性参数计算 管程外为水，其定性温度为1()K -℃ 21 ()2 w t t t =+ 管程外为油水混合物，定性温度为'2t ℃ ''"2111 ()2t t t =+ 根据表1油水物性参数表，可以查得对应温度下的油水物性参数值 一般需要查出的为密度ρ (3/kg m ),导热系数λ(/())W m K ?，运动粘度2(/)m s ，体积膨胀系数a 1()K -，普朗特数Pr 。
表1 油水物性参数表 水 t ρ λ v a Pr 10 999.7 0.574 0.000001306 0.000087 9.52 20 998.2 0.599 0.000001006 0.000209 7.02 30 995.6 0.618 0.000000805 0.000305 5.42 40 992.2 0.635 0.000000659 0.000386 4.31 50 998 0.648 0.000000556 0.000457 3.54 60 983.2 0.659 0.000000478 0.000522 2.99 70 997.7 0.668 0.000000415 0.000583 2.55 80 971.8 0.674 0.000000365 0.00064 2.21 90 965.3 0.68 0.000000326 0.000696 1.95 100 958.4 0.683 0.000000295 0.00075 1.75 油 t ρ λ v a Pr 10 898.8 0.1441 0.000564 6591 20 892.7 0.1432 0.00028 0.00069 3335 30 886.6 0.1423 0.000153 1859 40 880.6 0.1414 9.07E-05 1121 50 874.6 0.1405 5.74E-05 723 60 868.8 0.1396 3.84E-05 493 70 863.1 0.1387 0.000027 354 80 857.4 0.1379 1.97E-05 263 90 851.8 0.137 1.49E-05 203 100 846.2 0.1361 1.15E-05 160 1.3 设计总传热量和实际换热量计算 0m v Q Cq t Cq t ρ=?=?v v C q t C q t αρβρ=?+?油油水水 C 为比热容/()j kg K ?，v q 为总体积流量3 /m s ，αβ分别为在油水混合物中 油和水所占的百分比，t ?油水混合物温差，m q 为总的质量流量/kg s 。 实际换热量Q 0Q Q *1.1/0.9= 0.9为换热器效率，1.1为换热余量。 1.4 逆流平均温差计算
冷却器设计
本科毕业设计 (论文) 轻质燃油冷却器设计 Design of Light Fuel Oil Cooler 学院：机械工程学院 专业班级：过程装备与控制工程装备091 学生姓名： xxx 学号： 010912xxx 指导教师：张志文（副教授） 2013 年6 月
目录 1 绪论 (1) 2 结构设计 (2) 2.1 换热器类型的确定 (2) 2.2换热管结构尺寸设计 (2) 2.3壳体和管箱结构设计 (3) 2.4分程结构设计 (4) 2.5折流板和支持板结构 (4) 2.6拉杆和定距管 (5) 2.7防冲板和旁路挡板 (6) 2.8接管及其法兰的选择 (6) 3 强度计算和校核 (7) 3.1筒体和封头设计 (7) 3.2温差应力和管子拉脱力计算 (8) 3.3法兰装置的设计及选型 (10) 3.4固定管板的设计和计算 (12) 3.5开孔补强的校核 (22) 3.6支座设计及选型 (26) 结论 (28) 致谢 (29) 参考文献 (30)
1 绪论 1.1 换热器简介 换热器是一种非常重要的换热设备，能够把热量从一种介质传递给另一种介质，在各种工业领域中有很广泛的应用。尤其在化工、能源、交通、机械、制冷、空调等领域应用更广泛。换热器能够充分利用工业的二次能源，并且能够实现余热回收和节能。 1.2 换热器分类 换热器的种类很多，根据不同的工业领域可以选用不同的换热器，可以更大的发挥换热器的传递热量的作用。现在由于人们追求换热器重量轻、占地面积少、使用经济性高，从而推动了紧凑式换热表面的发展，所以紧凑式换热器在实际应用中种类很多。管壳式的换热器在过程工业中的应用很广泛。除了工业中用到的主要换热器种类，如紧凑式换热器、管壳式换热器、再生器和板式换热器外，还有其他特殊的换热器，如双套管、热管、螺旋式、板壳式、夹套式等。 1.3 换热器的发展趋势 近年来,随着全球能源形势的日趋紧张，常规能源的日益减少，节能降耗越来越受到人们的重视。换热器是化工、石油、钢铁、汽车、食品及许多其他工业部门的通用设备，是调节工艺介质温度以满足工艺需求以及回收余热以实现节能降耗的关键设备，其换热性能和动力消耗关系到生产效率和节能降耗水平，其重量和造价决定了整个生产系统的投资。根据统计，热交换器的吨位约占整个工艺设备的20%有的甚至高达30%，在现代石油化工企业中换热器的投资约占全部投资的30%-40%，其重要性可想而知。国内对换热器强化换热技术的研究，主要集中在对换热器内流体液态变化以及对各部件的参数优化两方面。而其他各国对强化技术研究的侧重点不同。 换热器是一个量大而品种繁多的产品，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。近年来我国在发展不锈钢铜合金复合材料、铝镁合金及碳化硅等非金属材料等方面都有不同程度的进展，其中尤以钛材发展较快。未来，国内市场需求将呈现以下特点：对产品质量水平提出了更高的要求，如环保、节能型产品将是今后发展的重点；要求产品性价比提高；对产品的个性化、多样化的需求趋势强烈；逐渐注意品牌产品的选用；大工程项目青睐大企业或企业集团产品。 本课题所设计的轻质燃油冷却器是针对给定的设计参数，按照相关规定的要求，通过壁厚计算和强度校核等，设计换热器产品，熟悉压力容器设计的基本要求，掌握固定管板式换热器的常规设计方法，把所学的知识应用到实际的工程设计中去，为以后的工作和学习打下扎实基础。