正戊烷課程設(shè)計(jì)--正戊烷冷凝器設(shè)計(jì)

1、<p>　　化工原理課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)</p><p>　　化學(xué)與環(huán)境工程 學(xué)院 化工 系</p><p>　　化學(xué)工程與工藝 專業(yè)</p><p>　　題目：正戊烷冷凝器設(shè)計(jì)</p><p><b>　　姓 名： </b></p><p><b>　　學(xué)

2、 號(hào)：</b></p><p><b>　　指導(dǎo)老師：</b></p><p><b>　　起止時(shí)間：</b></p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　一、化工原理課程設(shè)計(jì)書(shū)</p><p>　　1、正戊烷冷凝器的

3、工藝設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)</p><p><b>　　二、概述</b></p><p><b>　　1、換熱器概述</b></p><p>　　2、列管式換熱器結(jié)構(gòu)</p><p><b>　　三、設(shè)計(jì)內(nèi)容</b></p><p><b>　　1、換熱器

4、類型初選</b></p><p>　　2、確定物性計(jì)算傳熱面積</p><p><b>　　3、傳熱系數(shù)校正</b></p><p><b>　　4、壓力降校核</b></p><p>　　5、換熱器結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)一覽</p><p><b>　　四、換熱

5、器設(shè)備圖</b></p><p><b>　　五、參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　六、化工原理課程設(shè)計(jì)心得</p><p><b>　　化工原理課程設(shè)計(jì)書(shū)</b></p><p>　　一、正戊烷冷凝器的設(shè)計(jì)</p><p>　　二、設(shè)計(jì)條件1． 操作條件

6、（1） 正戊烷冷凝溫度為51.7℃，冷凝液于飽和液體下離開(kāi)冷凝器；（2） 冷卻介質(zhì)為地下水，流量為70000kg/h，入口溫度：20℃~30℃(任選)此處選擇26℃；（3） 允許壓強(qiáng)降不大于105Pa；（4） 每年按300天計(jì)；每天24 h連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。2． 處理能力： （1.6,1.8,2.0,2.2,2.4,2.8,3.0,3.2）此處選擇2.2×104t/a正戊烷；3． 設(shè)備型式 立式列管冷凝器三、設(shè)計(jì)內(nèi)容1、

7、設(shè)計(jì)方案簡(jiǎn)介；</p><p>　　2、換熱器的工藝計(jì)算；</p><p>　　3、換熱器的主要結(jié)構(gòu)尺寸的設(shè)計(jì)計(jì)算；</p><p>　　4、校核計(jì)算。四、設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)內(nèi)容1. 目錄2. 概述3. 熱力計(jì)算（包括選擇結(jié)構(gòu)，傳熱計(jì)算，壓力核算等）4. 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與說(shuō)明5. 設(shè)計(jì)總結(jié)6. 參考文獻(xiàn)7. 附工藝流程圖及冷凝器裝配圖一張 </p

8、><p><b>　　二、概述</b></p><p><b>　　第一節(jié) 換熱器概述</b></p><p><b>　　1.1換熱器簡(jiǎn)介</b></p><p>　　不同溫度的流體間傳遞熱能的裝置稱為熱交換器，簡(jiǎn)稱為換熱器。在換熱器中至少要有兩種溫度不同的流體，一種流體溫度較高

9、，放出熱量；另一種流體則溫度較低，吸收熱量。在工程實(shí)踐中有時(shí)也會(huì)存在兩種以上流體參加換熱的換熱器，但它的基本原理與前一種情形并無(wú)本質(zhì)上的差別。</p><p>　　英語(yǔ)翻譯：heat exchanger </p><p>　　換熱器是化工,石油,動(dòng)力,食品及其它許多工業(yè)部門(mén)的通用設(shè)備,在生產(chǎn)中占有重要地位.換熱器的設(shè)計(jì)、制造、結(jié)構(gòu)改進(jìn)及傳熱機(jī)理的研究十分活躍，一些新型高效換熱器相繼問(wèn)世。&

10、lt;/p><p>　　列管式換熱器的應(yīng)用已有很悠久的歷史?，F(xiàn)在，它被當(dāng)作一種傳統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)換熱設(shè)備在很多工業(yè)部門(mén)中大量使用，尤其在化工、石油、能源設(shè)備等部門(mén)所使用的換熱設(shè)備中，列管式換熱器仍處于主導(dǎo)地位。同時(shí)板式換熱器也已成為高效、緊湊的換熱設(shè)備，大量地應(yīng)用于工業(yè)中。 </p><p>　　1.2列管式換熱器的種類</p><p>　　列管式換熱器種類很多，目前廣泛使用的

11、按其溫差補(bǔ)償結(jié)構(gòu)來(lái)分，主要有以下幾種： </p><p>　　固定管板式換熱器： </p><p>　　1-擋板 2-補(bǔ)償圈 3-放氣嘴</p><p>　　固定管板式換熱器的示意圖</p><p>　　這類換熱器的結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單、緊湊、造價(jià)便宜，但管外不能機(jī)械清洗。此種換熱器管束連接在管板上，管板分別焊在外殼兩端，并在其上連接有

12、頂蓋，頂蓋和殼體裝有流體進(jìn)出口接管。通常在管外裝置一系列垂直于管束的擋板。同時(shí)管子和管板與外殼的連接都是剛性的，而管內(nèi)管外是兩種不同溫度的流體。因此，當(dāng)管壁與殼壁溫差較大時(shí)，由于兩者的熱膨脹不同，產(chǎn)生了很大的溫差應(yīng)力，以至管子扭彎或使管子從管板上松脫，甚至毀壞換熱器。 </p><p>　　為了克服溫差應(yīng)力必須有溫差補(bǔ)償裝置，一般在管壁與殼壁溫度相差50℃以上時(shí)，為安全起見(jiàn)，換熱器應(yīng)有溫差補(bǔ)償裝置。但補(bǔ)償裝置（膨

13、脹節(jié)）只能用在殼壁與管壁溫差低于60～70℃和殼程流體壓強(qiáng)不高的情況。一般殼程壓強(qiáng)超過(guò)0.6Mpa時(shí)由于補(bǔ)償圈過(guò)厚，難以伸縮，失去溫差補(bǔ)償?shù)淖饔?，就?yīng)考慮其他結(jié)構(gòu)。 </p><p>　　2． 浮頭式換熱器： </p><p>　　優(yōu)點(diǎn)：1)管束可以抽出，以方便清洗管程、殼程；2)殼程壁與管壁不受溫差限制；3)可在高溫、高壓下工作，一般溫度T≤450℃，P ≤6.4MPa;4)可用

14、于結(jié)垢比較嚴(yán)重的場(chǎng)合;5)可用于管程腐蝕場(chǎng)合.</p><p><b>　　缺點(diǎn):</b></p><p>　　1)浮頭端易發(fā)生內(nèi)漏；</p><p>　　2)金屬材料耗量大，成本高20%；</p><p><b>　　3)結(jié)構(gòu)復(fù)雜。</b></p><p><b&g

15、t;　　可用的場(chǎng)合：</b></p><p>　　1）管殼程金屬溫差很大場(chǎng)合；</p><p>　　2）殼程介質(zhì)易結(jié)垢要求經(jīng)常清洗的場(chǎng)合；</p><p>　　換熱器的一塊管板用法蘭與外殼相連接，另一塊管板不與外殼連接，以使管子受熱或冷卻時(shí)可以自由伸縮，但在這塊管板上連接一個(gè)頂蓋，稱之為“浮頭”，所以這種換熱器叫做浮頭式換熱器。其優(yōu)點(diǎn)是：管束可以拉出，以

16、便清洗；管束的膨脹不變殼體約束，因而當(dāng)兩種換熱器介質(zhì)的溫差大時(shí)，不會(huì)因管束與殼體的熱膨脹量的不同而產(chǎn)生溫差應(yīng)力。其缺點(diǎn)為結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價(jià)高。</p><p><b>　　填料函式換熱器： </b></p><p>　　這類換熱器管束一端可以自由膨脹，結(jié)構(gòu)比浮頭式簡(jiǎn)單，造價(jià)也比浮頭式低。但殼程內(nèi)介質(zhì)有外漏的可能，殼程中不應(yīng)處理易揮發(fā)、易燃、易爆和有毒的介質(zhì)。 </p

17、><p><b>　　U型管式換熱器： </b></p><p>　　優(yōu)點(diǎn)： １）管束可抽出來(lái)機(jī)械清洗； ２）殼體與管壁不受溫差限制； ３）可在高溫、高壓下工作，一般適用于T≤500℃，P ≤10MPa; 4）可用于殼程結(jié)垢比較嚴(yán)重的場(chǎng)合; 5)可用于管程易腐蝕場(chǎng)合.</p><p><b>　　缺點(diǎn):<

18、;/b></p><p>　　1)在管子的U型處易沖蝕，應(yīng)控制管內(nèi)流速;</p><p>　　2)管程不適用于結(jié)垢較重的場(chǎng)合;</p><p><b>　　可用的場(chǎng)合:</b></p><p>　　1)管程走清潔流體;</p><p>　　2)管程壓力特別高;</p><

19、p>　　3)管殼程金屬溫差很大,固定管板換熱器連設(shè)置膨脹節(jié)都無(wú)法滿足要求的場(chǎng)合.</p><p>　　U形管式換熱器，每根管子都彎成U形，兩端固定在同一塊管板上，每根管子皆可自由伸縮，從而解決熱補(bǔ)償問(wèn)題。管程至少為兩程，管束可以抽出清洗，管子可以自由膨脹。其缺點(diǎn)是管子內(nèi)壁清洗困難，管子更換困難，管板上排列的管子少。優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，質(zhì)量輕，適用于高溫高壓條件。 </p><p>　　1

20、.3列管式換熱器的設(shè)計(jì)步驟</p><p>　　本設(shè)計(jì)按以下幾個(gè)階段進(jìn)行： </p><p>　　（1）設(shè)計(jì)方案確定和說(shuō)明。根據(jù)給定任務(wù)，對(duì)列管式換熱器的操作條件、主要設(shè)備型式及其材質(zhì)的選取等進(jìn)行論述 </p><p>　

21、?。?）列管式換熱器的工藝計(jì)算。</p><p>　　（3）列管式換熱器設(shè)計(jì)：計(jì)算列管式換熱器各主要工藝尺寸，進(jìn)行流體力學(xué)校核計(jì)算，并畫(huà)出列管式換熱器的操作性能圖。</p><p><b>　　（4）抄寫(xiě)說(shuō)明書(shū)。</b></p><p>　?。?）繪制列管式換熱器的設(shè)備圖。</p><p>　　第二節(jié) 設(shè)計(jì)方案的確定&

22、lt;/p><p>　　2.1流動(dòng)空間的選擇</p><p>　　在管殼式換熱器的計(jì)算中，首先需決定和中流體走管程，何種流體走殼程，這需遵守一些一般原則。</p><p>　?。?）應(yīng)盡量提高兩側(cè)傳熱系數(shù)較小的一個(gè)，使傳熱面兩側(cè)的傳熱系數(shù)接近。</p><p>　?。?）在運(yùn)行高溫的換熱器中，應(yīng)盡量減少熱量損失，而對(duì)于一些制冷裝置，應(yīng)盡量減少其冷

23、量損失。</p><p>　?。?）管、殼程的決定應(yīng)做到便于清洗除垢和修理，以保證運(yùn)行的可靠性。</p><p>　?。?）應(yīng)減小管子的殼體因受熱不同而產(chǎn)生的熱應(yīng)力。從這個(gè)角度來(lái)說(shuō)，順流式就是優(yōu)于逆流式，因?yàn)轫樍魇竭M(jìn)出口端的溫度比較平均，不像逆流式那樣，熱、冷流體的高溫部分均集中于一端，易于因兩端漲縮不同而產(chǎn)生熱應(yīng)力。</p><p>　?。?）對(duì)于有毒的介質(zhì)或氣相

24、介質(zhì)，必使其不泄漏，應(yīng)特別注意其密封，密封不僅要可靠，而且還應(yīng)要求方便及簡(jiǎn)單。</p><p>　　（6）應(yīng)盡量避免采用貴金屬，以減低成本。</p><p>　　2.1.1宜于通入管內(nèi)空間的流體</p><p>　?。?）不潔凈的流體。</p><p>　?。?）體積小的流體。</p><p>　?。?）有壓力的流體。

25、</p><p>　?。?）腐蝕性強(qiáng)的流體。</p><p>　?。?）與外界溫差大的流體。</p><p>　　2.1.2易于通入管間空間的流體</p><p>　?。?）當(dāng)兩流體溫度相差較大時(shí)，a值大的流體走管間。</p><p>　?。?）若兩流體給熱性能相差較大時(shí)a值小的流體走管間。</p>&l

26、t;p><b>　?。?）飽和蒸汽。</b></p><p>　　（4）黏度大的流體。</p><p>　?。?）泄漏后危險(xiǎn)性大的流體。</p><p><b>　　2.2.流速的確定</b></p><p>　　冷、熱流體流動(dòng)通道的選擇在換熱器中，哪一種流體流經(jīng)管程，哪一種流經(jīng)殼程，下列幾

27、點(diǎn)可作為選擇的一般原則：</p><p>　　a) 不潔凈或易結(jié)垢的液體宜在管程，因管內(nèi)清洗方便。b) 腐蝕性流體宜在管程，以免管束和殼體同時(shí)受到腐蝕。c) 壓力高的流體宜在管內(nèi)，以免殼體承受壓力。d) 飽和蒸汽宜走殼程，因飽和蒸汽比較清潔，表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)與流速無(wú)關(guān)，而且冷凝液容易排出。e) 流量小而粘度大（）的流體一般以殼程為宜，因在殼程Re>100即可達(dá)到湍流。但這不是絕對(duì)的，如流動(dòng)阻力損失允許，

28、將這類流體通入管內(nèi)并采用多管程結(jié)構(gòu)，亦可得到較高的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)。f) 若兩流體溫差較大，對(duì)于剛性結(jié)構(gòu)的換熱器，宜將表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)大的流體通入殼程，以減小熱應(yīng)力。g) 需要被冷卻物料一般選殼程，便于散熱?！　∫陨细鼽c(diǎn)常常不可能同時(shí)滿足，應(yīng)抓住主要方面，例如首先從流體的壓力、防腐蝕及清洗等要求來(lái)考慮，然后再?gòu)膶?duì)阻力降低或其他要求予以校核選定。流速的選擇　　流體在管程或殼程中的流速，不僅直接影響表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)，而且影響污垢熱阻，從而影響

29、傳熱系數(shù)的大小，特別對(duì)于含有泥沙等較易沉積顆粒的流體，流速過(guò)低甚至可能導(dǎo)致管路堵塞，嚴(yán)重影響到設(shè)備的使用，但流速增大，又將使流體阻力增大。因此選擇適宜的流速是十分重要的。</p><p>　　當(dāng)流體不發(fā)生相變時(shí)，介質(zhì)的流速高，換熱強(qiáng)度大，從而可使患熱面積減少、結(jié)構(gòu)緊湊、成本降低，一般也可以抑制污垢的產(chǎn)生。但流速大也會(huì)帶來(lái)一些不利的影響，諸如壓強(qiáng)降p增加，泵功率增大，且加劇了對(duì)傳熱面的沖刷。</p>

30、<p>　　換熱器常用流速的范圍見(jiàn)下表</p><p><b>　　表：2-1</b></p><p>　　2.3加熱劑、冷卻劑的選擇</p><p>　　在換熱過(guò)程中加熱劑和冷卻劑的選用根據(jù)實(shí)際情況而定。除應(yīng)滿足加熱和冷卻溫度外，還應(yīng)考慮來(lái)源方便，價(jià)格低廉，使用安全。在化工生產(chǎn)中常用的加熱劑有飽和水蒸氣、導(dǎo)熱油，冷卻劑有水。<

31、/p><p>　　2.4流體出口溫度的確定</p><p>　　工藝流體的進(jìn)出口溫度是由工藝條件決定的，加熱劑或冷卻劑的進(jìn)出口溫度也是確定的，出口的溫度是由設(shè)計(jì)者自己確定的。該溫度直接影響加熱劑或冷卻劑的消耗和換熱器的大小，所以此溫度的確定有一個(gè)優(yōu)化問(wèn)題。</p><p>　　2.5流動(dòng)方式的選擇</p><p>　　除逆流和并流之外，在列管式換

32、熱器中冷、熱流體還可以作各種多管程多殼程的復(fù)雜流動(dòng)。當(dāng)流量一定時(shí)，管程或殼程越多，表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)越大，對(duì)傳熱過(guò)程越有利。但是，采用多管程或多殼程必導(dǎo)致流體阻力損失，即輸送流體的動(dòng)力費(fèi)用增加。因此，在決定換熱器的程數(shù)時(shí)，需權(quán)衡傳熱和流體輸送兩方面的損失?！　‘?dāng)采用多管程或多殼程時(shí)，列管式換熱器內(nèi)的流動(dòng)形式復(fù)雜，對(duì)數(shù)平均值的溫差要加以修正，具體修正方法見(jiàn)計(jì)算過(guò)程</p><p><b>　　2.6材質(zhì)的選擇

33、</b></p><p>　　在進(jìn)行換熱器設(shè)計(jì)時(shí)，換熱器各種零件部件的材料，應(yīng)根據(jù)設(shè)備的操作壓力，操作溫度、流體的腐蝕性能以及對(duì)材料的制造工藝性能等的要求來(lái)選取。還要考慮材料的經(jīng)濟(jì)合理性。</p><p>　　一般換熱器常采用的材料，有碳鋼和不銹鋼。碳鋼價(jià)格低，強(qiáng)度較高對(duì)堿性介質(zhì)的化學(xué)腐蝕比價(jià)穩(wěn)定，很容易被酸腐蝕在無(wú)耐腐蝕性要求的環(huán)境中應(yīng)用合理。不銹鋼具有良好的耐腐蝕性和冷加工

34、性能。</p><p>　　第三節(jié) 列管式換熱器的結(jié)構(gòu)</p><p><b>　　3.1管程結(jié)構(gòu)</b></p><p>　　介質(zhì)流經(jīng)傳熱管內(nèi)的通道部分稱為管程。</p><p>　　3.1.1換熱管布置和排列間距</p><p>　　常用換熱器規(guī)格有19*2mm、25*2mm、25*2.5m

35、m.換熱管管板上的排列方式有正方形直列、正方形錯(cuò)列、三角形直列、三角形錯(cuò)列和同心圓排列。</p><p>　　正三角形排列結(jié)構(gòu)緊湊；正方形排列便于機(jī)械清洗；同心圓排列用于小殼徑換熱器，外圓管布管均勻，結(jié)構(gòu)更為緊湊。我國(guó)換熱器系列中，固定板管式多彩用正三角形排列。</p><p>　　3.1.2換熱管規(guī)格和排列的選擇　　換熱管直徑越小，換熱器單位體積的傳熱面積越大。因此，對(duì)于潔凈的流體管徑

36、可取小些。但對(duì)于不潔凈或易結(jié)垢的流體，管徑應(yīng)取得大些，以免堵塞。考慮到制造和維修的方便，加熱管的規(guī)格不宜過(guò)多。目前我國(guó)試行的系列標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定采用Φ25×2.5，Φ19×2兩種規(guī)格，對(duì)一般流體是適應(yīng)的。此外，還有Φ38×2.5，Φ57×2.5的無(wú)縫鋼管和Φ25×2，Φ38×2.5的耐酸不銹鋼管。</p><p><b>　　3.1.3管板</b

37、></p><p>　　管板的作用是將受熱管束連接在一起，并將管程和殼程的流體分割開(kāi)來(lái)。</p><p>　　管板與管子的連接可脹接或焊接。焊接法在高溫高壓條件下能保證接頭的嚴(yán)密性。</p><p>　　管板與殼體的連接有可拆連接和不可拆連接兩種。固定管板常采用不可拆連接。</p><p>　　3.1.4封頭和管箱</p>

38、<p>　　封頭和管箱位于殼體兩端，其作用是控制及分配管程流體。</p><p>　?。?）封頭 當(dāng)殼體直徑較小時(shí)常采用封頭。</p><p>　　（2）管箱 殼徑較大的換熱器大多采用管箱結(jié)構(gòu)。</p><p>　?。?）分程隔板 當(dāng)需要的換熱面很大時(shí)，可采用多管程換熱器。 </p><p>

39、;　　3.2殼程結(jié)構(gòu) </p><p>　　換熱器介質(zhì)流經(jīng)傳熱管外面的通道部分稱為殼程 。</p><p>　　殼程內(nèi)的結(jié)構(gòu)，主要有折流板、支承板、縱向隔板、旁路擋板及緩沖板等元件組成。各元件在殼程的設(shè)置，按其不同的作用可分為兩類：一類是為了殼側(cè)介質(zhì)對(duì)傳熱管最有效的流動(dòng)，來(lái)提高換熱設(shè)備的傳熱效果而設(shè)置的各種擋板：另一類是為了管束的安裝及保護(hù)列管而設(shè)置的支承板、管束的導(dǎo)軌以及

40、緩沖板等。</p><p><b>　　3.2.1殼體</b></p><p>　　殼體是一個(gè)圓筒形的容器，殼壁上焊有接管，供殼程流體進(jìn)入和排出之用。殼體材料根據(jù)工作溫度選擇，有防腐要求是，大多考慮使用符合金屬板。介質(zhì)在殼程的流動(dòng)方式有多種型式。</p><p><b>　　3.2.2折流板</b></p>

41、<p>　　在殼程管束中，一般都裝有橫向折流板，用以引導(dǎo)流體橫向劉國(guó)管束，增加流體流速，以增強(qiáng)傳熱；同時(shí)支撐起管束、防止管束震動(dòng)和管子彎曲的作用。</p><p>　　折流板的型式有圓缺型、防止管束震動(dòng)和孔流型等。</p><p>　　圓缺型折流板又稱弓形折流板是常用的折流板，有水平圓缺和垂直圓缺兩種。環(huán)盤(pán)型折流板是由圓板和環(huán)形組成，壓降較小，但傳熱也差些?？琢餍驼哿靼迨沽黧w穿過(guò)

42、折流板孔和管子之間的縫隙流動(dòng)，壓降大，僅適用于清潔流體。</p><p>　　管子的排列方式有等邊三角形和正方形兩種（圖4.7.11a，圖4.7.11b）。與正方形相比，等邊三角形排列比較緊湊，管外流體湍動(dòng)程度高，表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)大。正方形排列雖比較松散，傳熱效果也較差，但管外清洗方便，對(duì)易結(jié)垢流體更為適用。如將正方形排列的管束斜轉(zhuǎn)45°安裝（圖4.7.11c），可在一定程度上提高表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)。 </

43、p><p>　　圖4.7.11 管子在管板上的排列折流擋板　　安裝折流擋板的目的是為提高管外表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)，為取得良好的效果，擋板的形狀和間距必須適當(dāng)。　　對(duì)圓缺形擋板而言，弓形缺口的大小對(duì)殼程流體的流動(dòng)情況有重要影響。由圖4.7.12可以看出，弓形缺口太大或太小都會(huì)產(chǎn)生"死區(qū)"，既不利于傳熱，又往往增加流體阻力。 　　　a.切除過(guò)少　　　b.切除適當(dāng) 　　c.切除過(guò)多　　　　　　圖4.

44、7.12　擋板切除對(duì)流動(dòng)的影響　　擋板的間距對(duì)殼體的流動(dòng)亦有重要的影響。間距太大，不能保證流體垂直流過(guò)管束，使管外表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)下降；間距太小，不便于制造和檢修，阻力損失亦大。一般取擋板間距為殼體內(nèi)徑的0.2～1.0倍。我國(guó)系列標(biāo)準(zhǔn)中采用的擋板間距為：　　固定管板式有100，150，200，300，450，600，700mm七種 浮頭式有100，150，200，250，300，350，450（或480），600mm八種。<

45、;/p><p><b>　　3.2.3緩沖板</b></p><p>　　在殼程進(jìn)口接管處常裝有防沖擋板，或稱緩沖板。它可以防止進(jìn)口流體直接沖擊管束而造成管子的侵蝕和管束振動(dòng)，還有使流體沿管束均勻分布的作用。也有在管束兩端放置導(dǎo)流筒，不僅起防沖板的作用，還可以改善兩端流體的分布，提高傳熱效率。</p><p>　　3.2.4其他主要附件</p

46、><p><b>　　（1）旁通擋板</b></p><p><b>　?。?）假管</b></p><p><b>　　（3）拉桿和定距管</b></p><p><b>　　三、設(shè)計(jì)內(nèi)容</b></p><p><b>　

47、?。ㄒ唬┰O(shè)計(jì)目的</b></p><p>　　通過(guò)對(duì)正戊烷冷凝器設(shè)計(jì)，達(dá)到讓學(xué)生了解該換熱器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，并能根據(jù)工藝要求選擇適當(dāng)?shù)念愋?，同時(shí)還能根據(jù)傳熱的基本原理，選擇流程，確定換熱器的基本尺寸，計(jì)算傳熱面積以及計(jì)算流體阻力。</p><p>　　總之，通過(guò)設(shè)計(jì)達(dá)到讓學(xué)生自己動(dòng)手進(jìn)行設(shè)計(jì)的實(shí)踐，獲取從事工程技術(shù)工作的能力。</p><p>　?。ǘ┰O(shè)計(jì)

48、的指導(dǎo)思想</p><p>　　1.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)滿足工藝要求</p><p>　　2.結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單合理，操作調(diào)節(jié)方便，運(yùn)行安全可靠</p><p>　　3.設(shè)計(jì)符合現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)等</p><p><b>　　4.安裝、維修方便</b></p><p><b>　?。ㄈ┰O(shè)計(jì)要求</b&g

49、t;</p><p>　　1.計(jì)算正確，分析認(rèn)證充分，準(zhǔn)確</p><p>　　2.條理清晰，文字流暢，語(yǔ)言簡(jiǎn)煉，字跡工整</p><p>　　3.圖紙要求，圖紙、尺寸標(biāo)準(zhǔn)，圖框，圖簽字規(guī)范</p><p><b>　　4.獨(dú)立完成</b></p><p>　?。ㄋ模┰O(shè)計(jì)課題工程背景</p

50、><p>　　在石油化工生產(chǎn)過(guò)程中，常常需要將各種石油產(chǎn)品（如汽油、煤油、柴油等）進(jìn)行冷卻，本設(shè)計(jì)以正戊烷為例，讓學(xué)生熟悉列管式換熱器的設(shè)計(jì)過(guò)程。</p><p>　?。ǘQ熱器設(shè)計(jì)計(jì)算</p><p><b>　　1.選擇換熱器類型</b></p><p><b>　　處理量 </b></p&

51、gt;<p>　　入口溫度 t1 =26℃</p><p>　　出口溫度 t2 =℃</p><p><b>　　定性溫度 ℃</b></p><p>　　所以選取固定板式換熱器</p><p><b>　　Δ</b></p><p><b>　　冷卻

52、水用量 </b></p><p>　　通過(guò)化工原理后附錄計(jì)算和化學(xué)化工物性數(shù)據(jù)手冊(cè)</p><p><b>　　整理常得下表</b></p><p><b>　　表3-1</b></p><p><b>　　由化工原理P363</b></p><

53、p>　　管殼式換熱器總傳熱系數(shù)K的推薦如表所示</p><p>　　由以下截取的部分表 設(shè)總傳熱系數(shù)K</p><p><b>　　表3-2</b></p><p><b>　　表3-1中</b></p><p>　　正戊烷粘度：0.00018</p><p>　　設(shè)K

54、=440 W/·℃</p><p><b>　　換熱面積 S=</b></p><p><b>　　，</b></p><p><b>　　初選換熱器</b></p><p>　　規(guī)格：Φ25×2.5</p><p>　　換熱器面積：

55、28.7</p><p>　　查表 L=3000mm </p><p><b>　　D=450mm </b></p><p>　　管流通面積 0.0198</p><p>　　管程數(shù)：2 冷卻水 </p><p>　　殼程數(shù)：1 正戊烷</p><p><b>

56、　　管子根數(shù)：126</b></p><p>　　排列方式：正三角形錯(cuò)列</p><p><b>　　此時(shí) = W/·℃</b></p><p><b>　　校正總傳熱系數(shù)</b></p><p>　　1038 W/·℃

57、 </p><p><b>　　U=</b></p><p><b>　　W/·℃</b></p><p><b>　　=524 W/·℃</b></p><p>　　<28.7 成立</p><p

58、><b>　　面積裕度： </b></p><p>　　在1.15—1.25之間</p><p><b>　　傳熱系數(shù)裕度： </b></p><p>　　在1.15—1.25之間</p><p>　　相對(duì)粗糙度： 查圖 λ=0.034</p><p><

59、b>　?。ǘ航敌：?lt;/b></p><p><b>　　計(jì)算管程壓力降</b></p><p><b>　　對(duì)的管子有 </b></p><p><b>　　<</b></p><p><b>　　計(jì)算殼程壓力降</b><

60、/p><p><b>　　折流板</b></p><p><b>　　采用弓形折流板</b></p><p>　　取弓形折流板圓缺高度為殼體內(nèi)徑20%切去高度h為</p><p><b>　　h=0.2</b></p><p>　　取折流板間距 B=0.3D

61、</p><p>　　B=0.3×450=135mm </p><p><b>　　取B=150mm</b></p><p><b>　　折流板數(shù) </b></p><p>　　排列方式正三角形：,F=0.5</p><p><b>　　=19（3.5-&

62、lt;/b></p><p><b>　　<Pa</b></p><p><b>　?。ㄈ┕に嚱Y(jié)構(gòu)尺寸</b></p><p>　　管心距：取t=1.25</p><p><b>　　mm</b></p><p><b>　　取t

63、=32mm</b></p><p><b>　　S=mm</b></p><p>　　各程相鄰管心距：2s=44mm</p><p>　　查化工課程設(shè)計(jì)一書(shū) 殼體標(biāo)準(zhǔn)尺寸</p><p><b>　　表3-3：</b></p><p>　　殼程流體進(jìn)出口接管 &

64、lt;/p><p><b>　　接管： =</b></p><p><b>　　管程流體進(jìn)出口接管</b></p><p><b>　　接管：d = =</b></p><p>　　換熱器固定板類型：固定板式</p><p>　　規(guī)格：Φ25×2.

65、5</p><p>　　換熱器面積：28.7</p><p>　　管程數(shù)：2 冷卻水 殼程數(shù)：1 正戊烷</p><p>　　總傳熱系數(shù)：524 W/·℃</p><p>　　管程流通面積：0.0198</p><p><b>　　中心排管數(shù)：12</b></p><

66、;p><b>　　管子根數(shù)：126</b></p><p>　　公稱壓力：2.50 MPa</p><p>　　公稱直徑：450 mm</p><p>　　排列方式：正三角形錯(cuò)列</p><p><b>　　折流板個(gè)數(shù)：19個(gè)</b></p><p>　　折流板間距：1

67、50 mm</p><p>　　換熱器形式：固定板式換熱器</p><p><b>　　工藝參數(shù)如下表</b></p><p><b>　　表3-4：</b></p><p><b>　　四、換熱器設(shè)備圖</b></p><p>　　另附圖紙?jiān)O(shè)備圖紙一張

68、。</p><p><b>　　五、參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　《化工原理》 第2版 天津大學(xué)出版社 夏清 賈紹義主編 P210-P294</p><p>　　《工程常用物質(zhì)熱物理性質(zhì)手冊(cè)》 新時(shí)代出版社 </p><p>　　《化學(xué)化工物性數(shù)據(jù)手冊(cè)》 化學(xué)工業(yè)出版社 劉光啟 馬連湘 劉杰</p>

69、;<p>　　《化學(xué)物性算圖手冊(cè)》 化學(xué)工業(yè)出版社 劉光啟 馬連湘 劉杰</p><p>　　《化工傳遞與單元操作設(shè)計(jì)》天津大學(xué)出版社 賈紹義 柴誠(chéng)敬 P37-P59</p><p>　　《化工單元操作及課程設(shè)計(jì)》化學(xué)工業(yè)出版社 匡國(guó)柱 史啟才 P62-P87</p><p>　　《化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)》第二版 科學(xué)出版社 潘永亮 P179-

70、P209</p><p>　　《化工制圖》 化學(xué)工業(yè)出版社 熊潔羽 P381-P383</p><p>　　《化工原理課程設(shè)計(jì)》 化學(xué)工業(yè)出版社 付家新 王為國(guó) 肖穩(wěn)發(fā) P43-P93</p><p>　　《GB151-1999》 管殼式換熱器 P2-42 附錄P69-85</p><p>　　六、化工原理課程設(shè)計(jì)心得</p>

71、<p>　　通過(guò)為期兩個(gè)星期的化工原理課程設(shè)計(jì)我受益良多。這個(gè)是我們第一次做課程設(shè)計(jì)，老師給我們分配的任務(wù)書(shū)是正戊烷冷凝器的設(shè)計(jì)。一開(kāi)始接到這個(gè)任務(wù)書(shū)的時(shí)候我有些不以為然，想著不就是個(gè)換熱器的設(shè)計(jì)嗎，換熱器不就是那么幾個(gè)參數(shù)樣式能難到哪里去?？墒堑鹊揭粋€(gè)星期過(guò)了一半的時(shí)候，周圍的每一個(gè)人都在為課程設(shè)計(jì)忙的一籌莫展的時(shí)候，我才意識(shí)到我把問(wèn)題看簡(jiǎn)單了。于是立即跟著同學(xué)去圖書(shū)館著手設(shè)計(jì)。</p><p>　　

72、剛開(kāi)始設(shè)計(jì)的時(shí)候說(shuō)實(shí)話我對(duì)著簡(jiǎn)簡(jiǎn)單單的任務(wù)書(shū)腦海一片空白真是不知如何下手好。這才發(fā)現(xiàn)當(dāng)把平時(shí)所學(xué)的理論應(yīng)用到實(shí)際設(shè)計(jì)生產(chǎn)的時(shí)候真的是讓人無(wú)所適從，何況我平時(shí)學(xué)的壓根就不扎實(shí)。想著想著時(shí)間就過(guò)去了一下午，于是我從網(wǎng)上下了幾個(gè)類似的設(shè)計(jì)模板依次瀏覽分析，才找到了進(jìn)行這類課程設(shè)計(jì)的思路和方法。</p><p>　　找到思路之后就開(kāi)始動(dòng)手了，第一步是根據(jù)條件和后面計(jì)算的需要把幾種物質(zhì)不同溫度下的物性參數(shù)查找或計(jì)算出來(lái)。剛

73、開(kāi)始計(jì)算水的時(shí)候還很順利，很多參數(shù)課本后面都有，可是正戊烷的幾個(gè)物性參數(shù)怎么也找不到，圖書(shū)館的相關(guān)方面的書(shū)早就被別人借走了，于是在網(wǎng)上找了好幾本化工手冊(cè)和物性手冊(cè)，一兩千多面的電子書(shū)用PDF一頁(yè)頁(yè)的翻著找，就為了找了那一兩個(gè)參數(shù)，找了中英三四本化工物性手冊(cè)，終于皇天不負(fù)苦心人在花了一天多的時(shí)間之后終于找到了。把水和正戊烷的物性列表之后便開(kāi)始計(jì)算，計(jì)算是一項(xiàng)枯燥而又繁瑣的工作，因?yàn)橛写罅康臄?shù)據(jù)和結(jié)果要處理，而且每一個(gè)數(shù)據(jù)之間都是相關(guān)聯(lián)的，

74、所以往往算錯(cuò)一個(gè)數(shù)前面所有算的東西都要推倒重來(lái)。粘度，速度，比熱容這些數(shù)據(jù)我都算錯(cuò)過(guò)，因此重算了不少次，有時(shí)候得出的最終結(jié)果很可觀但是因?yàn)榘l(fā)現(xiàn)前面的錯(cuò)誤不得不將其劃掉重來(lái)，這個(gè)過(guò)程無(wú)疑是殘酷和絕望的。同時(shí)在計(jì)算的過(guò)程中往往會(huì)因?yàn)橐獫M足各個(gè)方面的要求而重新計(jì)算，換熱面積滿足了速度不滿足，速度滿足要求了傳熱系數(shù)又不行，好不容易幾個(gè)都滿足了，最后L比D的值卻太離譜。就計(jì)算這一步我們一行人在圖書(shū)館整整算了兩天半，從早上六點(diǎn)半去占位子開(kāi)始算到晚上

75、九點(diǎn)，計(jì)算器按</p><p>　　找到合適的尺寸之后還要畫(huà)圖，畫(huà)圖是一項(xiàng)比計(jì)算更難的任務(wù)，因?yàn)橛?jì)算好歹還知道公式知道套路無(wú)非是重復(fù)繁瑣的選擇和校對(duì)工作罷了。可是在畫(huà)圖的過(guò)程中有很多未知的定位和尺寸有待我們自己去查找和計(jì)算，之前的計(jì)算只是算出換熱器的粗略形狀，還有出入口的管徑，隔板的厚度，法蘭的選擇和封頭的選擇等等。又是一番艱難的查找和探索過(guò)程，把各個(gè)部分的尺寸定好終于把圖畫(huà)了出來(lái)。</p><

76、;p>　　回想整個(gè)課程設(shè)計(jì)的過(guò)程，其實(shí)真的不是我之前想象的那么簡(jiǎn)單，它甚至比各種各樣的考試還要難，無(wú)論是計(jì)算，校核，還是畫(huà)設(shè)備圖，每一步都是對(duì)我們綜合素質(zhì)的考察，在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，要膽大敢想心細(xì)，一個(gè)膽大的設(shè)想能使你盡早排除矛盾找準(zhǔn)方向，一次稍不小心的出錯(cuò)都會(huì)使你之前的努力付諸東流，。一個(gè)多星期早起晚睡泡圖書(shū)館查資料的日子真是終生回憶。通過(guò)這次的課程設(shè)計(jì)，我明白了理論和應(yīng)用的差距，學(xué)會(huì)了做事的認(rèn)真嚴(yán)謹(jǐn)?？偠灾?，這次的化工原理課程設(shè)