列管換熱器課程設(shè)計(jì)

1、<p>　　列管式換熱器設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)</p><p>　?。ㄒ唬?、設(shè)計(jì)題目： 列管式換熱器設(shè)計(jì) （二）、設(shè)計(jì)任務(wù)及操作條件 1、設(shè)計(jì)任務(wù) 處理能力： 26萬(wàn)噸/年 </p><p>　　設(shè)備型式： 列管式 </p><p><b>　　2、操作條件</b>&

2、lt;/p><p>　　（1）煤 油：入口溫度 104℃ 出口溫度 38℃ </p><p>　?。?）冷卻介質(zhì)：井水 入口溫度 23℃ 出口溫度 38℃ </p><p>　?。?）允許壓降：不大于50kPa</p><p>　　（4）煤油定性溫度下的物性數(shù)據(jù)</p><p>　?。ㄈ?、設(shè)計(jì)內(nèi)容

3、1、概述</p><p><b>　　2、設(shè)計(jì)方案的選擇</b></p><p>　　3、確定物理性質(zhì)數(shù)據(jù)</p><p><b>　　4、設(shè)計(jì)計(jì)算</b></p><p><b>　　計(jì)算總傳熱系數(shù)</b></p><p><b>　　計(jì)算

4、傳熱面積</b></p><p>　　5、主要設(shè)備工藝尺寸設(shè)計(jì)（1）管徑尺寸和管內(nèi)流速的確定</p><p>　　（2）傳熱面積、管程數(shù)、管數(shù)和殼程數(shù)的確定</p><p>　　（3）接管尺寸的確定6、設(shè)計(jì)結(jié)果匯總</p><p>　　7、工藝流程圖及換熱器工藝條件圖8、設(shè)計(jì)評(píng)述</p><p>&l

5、t;b>　?。ㄋ模D紙要求</b></p><p><b>　　A3圖紙</b></p><p><b>　　一、目錄</b></p><p><b>　　1、概述</b></p><p>　　1.1、換熱器………………………………5</p>

6、<p>　　1.2、換熱器的類(lèi)型………………………5</p><p>　　1.3、換熱器的選擇………………………6</p><p>　　2、工藝設(shè)計(jì)及主要設(shè)備設(shè)計(jì)</p><p>　　2.1確定設(shè)計(jì)方案…………………………………8</p><p>　　2.2確定物理性質(zhì)數(shù)據(jù)……………………………9</p><p&

7、gt;　　2.3估算傳熱面積…………………………………9</p><p>　　2.4主體構(gòu)件的工藝結(jié)構(gòu)尺寸……………………11</p><p>　　2.5換熱器主要傳熱參數(shù)核算……………………13</p><p>　　3、設(shè)計(jì)結(jié)果匯總………………………………21</p><p>　　4、設(shè)計(jì)評(píng)述……………………………………23</p&g

8、t;<p>　　5、主要參考文獻(xiàn)………………………………24</p><p>　　6、主要符號(hào)說(shuō)明………………………………………24</p><p><b>　　7、附錄</b></p><p><b>　　1、工藝流程簡(jiǎn)圖</b></p><p>　　2、主體設(shè)備結(jié)構(gòu)工藝圖</

9、p><p><b>　　一、概述</b></p><p><b>　　1.1換熱器</b></p><p>　　列管式換熱器又稱(chēng)為管殼式換熱器，是最典型的間壁式換熱器，歷史悠久，占據(jù)主導(dǎo)作用，主要有殼體、管束、管板、折流擋板和封頭等組成。一種流體在關(guān)內(nèi)流動(dòng)，其行程稱(chēng)為管程；另一種流體在管外流動(dòng)，其行程稱(chēng)為殼程。管束的壁面即為傳

10、熱面。</p><p>　　其主要優(yōu)點(diǎn)是單位體積所具有的傳熱面積大，傳熱效果好，結(jié)構(gòu)堅(jiān)固，可選用的結(jié)構(gòu)材料范圍寬廣，操作彈性大，因此在高溫、高壓和大型裝置上多采用列管式換熱器。為提高殼程流體流速，往往在殼體內(nèi)安裝一定數(shù)目與管束相互垂直的折流擋板。折流擋板不僅可防止流體短路、增加流體流速，還迫使流體按規(guī)定路徑多次錯(cuò)流通過(guò)管束，使湍流程度大為增加。</p><p>　　列管式換熱器中，由于兩流

11、體的溫度不同，使管束和殼體的溫度也不相同，因此它們的熱膨脹程度也有差別。若兩流體溫差較大（50℃以上）時(shí)，就可能由于熱應(yīng)力而引起設(shè)備的變形，甚至彎曲或破裂，因此必須考慮這種熱膨脹的影響。</p><p><b>　　1.2換熱器的類(lèi)型</b></p><p>　　換熱器是化工、石油、食品及其他許多工業(yè)部門(mén)的通用設(shè)備，在生產(chǎn)中占有重要地位。由于生產(chǎn)規(guī)模、物料的性質(zhì)、傳熱

12、的要求等各不相同，故換熱器的類(lèi)型也是多種多樣。</p><p>　　按用途它可分為加熱器、冷卻器、冷凝器、蒸發(fā)器和再沸器等。根據(jù)冷、熱流體熱量交換的原理和方式可分為三大類(lèi)：混合式、蓄熱式、間壁式。</p><p>　　間壁式換熱器又稱(chēng)表面式換熱器或間接式換熱器。在這類(lèi)換熱器中，冷、熱流體被固體壁面隔開(kāi)，互不接觸，熱量從熱流體穿過(guò)壁面?zhèn)鹘o冷流體。該類(lèi)換熱器適用于冷、熱流體不允許直接接觸的場(chǎng)合

13、。間壁式換熱器的應(yīng)用廣泛，形式繁多。將在后面做重點(diǎn)介紹。</p><p>　　直接接觸式換熱器又稱(chēng)混合式換熱器。在此類(lèi)換熱器中，冷、熱流體相互接觸，相互混合傳遞熱量。該類(lèi)換熱器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，傳熱效率高，適用于冷、熱流體允許直接接觸和混合的場(chǎng)合。常見(jiàn)的設(shè)備有涼水塔、洗滌塔、文氏管及噴射冷凝器等。</p><p>　　蓄熱式換熱器又稱(chēng)回流式換熱器或蓄熱器。此類(lèi)換熱器是借助于熱容量較大的固體蓄熱體，

14、將熱量由熱流體傳給冷流體。當(dāng)蓄熱體與熱流體接觸時(shí)，從熱流體處接受熱量，蓄熱體溫度升高后，再與冷流體接觸，將熱量傳給冷流體，蓄熱體溫度下降，從而達(dá)到換熱的目的。此類(lèi)換熱器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可耐高溫，常用于高溫氣體熱量的回收或冷卻。其缺點(diǎn)是設(shè)備的體積龐大，且不能完全避免兩種流體的混合。</p><p>　　工業(yè)上最常見(jiàn)的換熱器是間壁式換熱器。根據(jù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，間壁式換熱器可以分為管殼式換熱器和緊湊式換熱器。</p>

15、<p>　　緊湊式換熱器主要包括螺旋板式換熱器、板式換熱器等。</p><p>　　管殼式換熱器包括了廣泛使用的列管式換熱器以及夾套式、套管式、蛇管式等類(lèi)型的換熱器。其中，列管式換熱器被作為一種傳統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)換熱設(shè)備，在許多工業(yè)部門(mén)被大量采用。列管式換熱器的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)牢固，能承受高溫高壓，換熱表面清洗方便，制造工藝成熟，選材范圍廣泛，適應(yīng)性強(qiáng)及處理能力大等。這使得它在各種換熱設(shè)備的競(jìng)相發(fā)展中得以繼續(xù)存在下

16、來(lái)。</p><p>　　使用最為廣泛的列管式換熱器把管子按一定方式固定在管板上，而管板則安裝在殼體內(nèi)。因此，這種換熱器也稱(chēng)為管殼式換熱器。常見(jiàn)的列管換熱器主要有固定管板式、帶膨脹節(jié)的固定管板式、浮頭式和U形管式等幾種類(lèi)型。</p><p>　　1.3 換熱器類(lèi)型的選擇</p><p>　　根據(jù)列管式換熱器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，主要分為以下四種。以下根據(jù)本次的設(shè)計(jì)要求，介紹幾

17、種常見(jiàn)的列管式換熱器。</p><p>　　1． 固定管板式換熱器</p><p>　　這類(lèi)換熱器如圖1-1所示。固定管辦事?lián)Q熱器的兩端和殼體連為一體，管子則固定于管板上，它的結(jié)余構(gòu)簡(jiǎn)單；在相同的殼體直徑內(nèi)，排管最多，比較緊湊；由于這種結(jié)構(gòu)式殼測(cè)清洗困難，所以殼程宜用于不易結(jié)垢和清潔的流體。當(dāng)管束和殼體之間的溫差太大而產(chǎn)生不同的熱膨脹時(shí)，用使用管子于管板的接口脫開(kāi)，從而發(fā)生介質(zhì)的泄漏。&l

18、t;/p><p><b>　　2.U型管換熱器</b></p><p>　　U型管換熱器結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是只有一塊管板，換熱管為U型，管子的兩端固定在同一塊管板上，其管程至少為兩程。管束可以自由伸縮，當(dāng)殼體與U型環(huán)熱管由溫差時(shí)，不會(huì)產(chǎn)生溫差應(yīng)力。U型管式換熱器的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，只有一塊管板，密封面少，運(yùn)行可靠；管束可以抽出，管間清洗方便。其缺點(diǎn)是管內(nèi)清洗困難；喲由于管子需要一定的

19、彎曲半徑，故管板的利用率較低；管束最內(nèi)程管間距大，殼程易短路；內(nèi)程管子壞了不能更換，因而報(bào)廢率較高。此外，其造價(jià)比管定管板式高10%左右。</p><p>　　3. 浮頭式換熱器</p><p>　　浮頭式換熱器的結(jié)構(gòu)如下圖1-3所示。其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是兩端管板之一不與外科固定連接，可在殼體內(nèi)沿軸向自由伸縮，該端稱(chēng)為浮頭。浮頭式換熱器的優(yōu)點(diǎn)是黨環(huán)熱管與殼體間有溫差存在，殼體或環(huán)熱管膨脹時(shí)，互不

20、約束，不會(huì)產(chǎn)生溫差應(yīng)力；管束可以從殼體內(nèi)抽搐，便與管內(nèi)管間的清洗。其缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，用材量大，造價(jià)高；浮頭蓋與浮動(dòng)管板間若密封不嚴(yán)，易發(fā)生泄漏，造成兩種介質(zhì)的混合。</p><p><b>　　4.填料函式換熱器</b></p><p>　　填料函式換熱器的結(jié)構(gòu)如圖1-4所示。其特點(diǎn)是管板只有一端與殼體固定連接，另一端采用填料函密封。管束可以自由伸縮，不會(huì)產(chǎn)生因殼壁

21、與管壁溫差而引起的溫差應(yīng)力。填料函式換熱器的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)較浮頭式換熱器簡(jiǎn)單，制造方便，耗材少，造價(jià)也比浮頭式的低；管束可以從殼體內(nèi)抽出，管內(nèi)管間均能進(jìn)行清洗，維修方便。其缺點(diǎn)是填料函乃嚴(yán)不高，殼程介質(zhì)可能通過(guò)填料函外樓，對(duì)于易燃、易爆、有度和貴重的介質(zhì)不適用。</p><p>　　二、工藝設(shè)計(jì)及主要設(shè)備設(shè)計(jì)</p><p><b>　　2.1確定設(shè)計(jì)方案</b><

22、/p><p>　　2.1.1選擇換熱器的類(lèi)型[4] 在本次設(shè)計(jì)任務(wù)中，兩流體溫度變化情況：熱流體（煤油）進(jìn)口溫度104℃，出口溫度38℃；冷流體(循環(huán)水)進(jìn)口溫度23℃，出口溫度38℃。該換熱器用循環(huán)水冷卻介質(zhì)，受環(huán)境影響，進(jìn)口溫度會(huì)降低，考慮到這一因素，估計(jì)該換熱器的管壁溫和殼體壁溫之差較大，且管束與管殼之間的溫差較大會(huì)產(chǎn)生不同熱膨脹，因此初步確定選用帶膨脹節(jié)的固定管板式換熱器。 &l

23、t;/p><p><b>　　2.1.2流程安排</b></p><p>　　在固定管板式式換熱器中，對(duì)于流體流徑的選擇一般可以考慮以下幾點(diǎn)： </p><p>　　(1) 不潔凈和易結(jié)垢的流體宜走管內(nèi)，以便于清洗管子。</p><p>　　(2) 腐蝕性的流體宜走管內(nèi)，以免殼體和管子同時(shí)受腐蝕，而且管子

24、也便于 清洗和檢修。 </p><p>　　(3) 壓強(qiáng)高的流體宜走管內(nèi)，以免殼體受壓。 </p><p>　　(4) 飽和蒸氣宜走管間，以便于及時(shí)排除冷凝液，且蒸氣較潔凈，冷凝傳熱系數(shù)與流速關(guān)系不大。</p><p>　　(5) 被冷卻的流體宜走管間，可利用外殼向外的散熱作用，以

25、增強(qiáng)冷卻效果。</p><p>　　(6) 需要提高流速以增大其對(duì)流傳熱系數(shù)的流體宜走管內(nèi)，因管程流通面積常小于殼程，且可采用多管程以增大流速。</p><p>　　(7) 粘度大的液體或流量較小的流體，宜走管間，因流體在有折流擋板的殼程流動(dòng)時(shí)，由于流速和流向的不斷改變，在低Re(Re>100)下即可達(dá)到湍流，以提高對(duì)流傳熱系數(shù)。</p><p

26、>　　從兩物流的操作壓力看，應(yīng)使煤油走管程，冷卻水走殼程。但由于冷卻水較易結(jié)垢，若其流速太低，將會(huì)加快污垢增長(zhǎng)速度，使換熱器的熱流量下賤，所以從總體考慮，應(yīng)使自來(lái)水走管程，煤油走殼程。2.2確定物理性質(zhì)數(shù)據(jù) 定性溫度：可取流體進(jìn)口溫度的平均值。</p><p>　　殼程流體煤油的定性溫度為 </p><p>　　管程流體

27、水的定性溫度為 </p><p>　　根據(jù)定性溫度，分別查取殼程和管程流體的有關(guān)物性數(shù)據(jù)。</p><p>　　煤油在71℃的有關(guān)物性數(shù)據(jù)如下：</p><p>　　水在30.5℃的有關(guān)物性數(shù)據(jù)如下：</p><p><b>　　2.3估算傳熱面積</b></p><p>　　2.3.1計(jì)算熱負(fù)

28、荷和冷卻水流量</p><p>　　考慮到節(jié)假日以及設(shè)備檢修等，把一年的實(shí)際設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間折合為，一年330天，一天24小時(shí)。</p><p><b>　　煤油流量</b></p><p><b>　　冷卻水流量</b></p><p>　　2.3.2計(jì)算兩流體的平均傳熱溫差</p>&

29、lt;p>　　按單殼程多管程進(jìn)行計(jì)算，對(duì)逆流傳熱溫度差進(jìn)行校正</p><p>　　根據(jù)《化工原理[1]（上）》 P213，公式（4-45）得逆流傳熱溫差為</p><p><b>　　而 </b></p><p>　　所以修正后的傳熱溫度差為</p><p>　　2.3.3估算傳熱面積</p&g

30、t;<p>　　由《常用化工單元設(shè)備設(shè)計(jì)》表1-6，查得水與煤油之間的傳熱系數(shù)在290-698w/(m2.oC)，初步設(shè)定K=520w/(m2.oC)。</p><p>　　根據(jù)《化工原理（上）》P235，公式（4-44a）估算的傳熱面積為</p><p>　　2.4主體構(gòu)件的工藝結(jié)構(gòu)尺寸</p><p>　　2.4.1管徑和管內(nèi)流速</p>

31、;<p>　　選用Φ25×2.5的傳熱管（碳鋼管），管內(nèi)徑di=0.025-0.0025×2=0.02，取管內(nèi)流速u(mài)i=1.2m/s</p><p>　　2.4.2管程數(shù)和傳熱管數(shù)</p><p>　　根據(jù)《化工原理課程設(shè)計(jì)[7]》P62，公式3-9可依據(jù)傳熱內(nèi)徑和流速確定單程傳熱管數(shù)</p><p>　　按單管程計(jì)算，所需的傳熱管

32、長(zhǎng)度為</p><p>　　按單管程設(shè)計(jì)，傳熱管過(guò)長(zhǎng)，現(xiàn)取傳熱管長(zhǎng)l=6，則該換熱器管程數(shù)為</p><p>　　熱管總根數(shù) N=107×4=428(根） </p><p>　　2.4.3傳熱管的排列和分程方法</p><

33、p>　　采用組合排列法，即每程內(nèi)均按正三角形排列，隔板兩側(cè)采用正方形排列。其中，每程內(nèi)的正三角形排列，其優(yōu)點(diǎn)為管板強(qiáng)度高，流體走短路的機(jī)會(huì)少，且管外流體擾動(dòng)較大，因而對(duì)流傳熱系數(shù)較高，相同的殼程內(nèi)可排列更多的管子。由《化工過(guò)程及設(shè)備課程設(shè)計(jì)》圖3-13取管心距t=1.25d0，則t=1.25×25=31.25≈32(mm)。</p><p>　　由《化工原理[2]（上）》P282，公式（4-119

34、），得橫過(guò)管束中心線的管數(shù)為</p><p>　　由《化工單元過(guò)程及設(shè)備課程設(shè)計(jì)》P67頁(yè)，公式（3-16），隔板中心到離其最近一排中心距離，取各程相鄰管的管心距為44mm。其前后箱中隔板設(shè)置和介質(zhì)的流通順序按《化工過(guò)程及設(shè)備課程設(shè)計(jì)》圖3-14選取。</p><p><b>　　2.4.4殼體內(nèi)徑</b></p><p>　　采用多管程結(jié)構(gòu)，

35、取管板利用率 η=0.7，由《流體力學(xué)與傳熱》P206，公式4-115，得殼體內(nèi)徑為</p><p>　　圓整可取 D=900mm。</p><p><b>　　2.4.5折流板</b></p><p>　　采用弓形折流板，取弓形折流板圓缺高度為殼體內(nèi)徑的25%，則切去的圓缺高度為</p><p>　　取折流板間距 B=

36、0.4D，則B=0.4×900=240mm 取板間距B=300mm</p><p><b>　　折流板數(shù) </b></p><p><b>　　2.4.6接管</b></p><p>　　殼程流體進(jìn)出口接管：取接管內(nèi)煤油流速為 u＝1.0 m/s，則接管內(nèi)徑為 </p><p>　　d==

37、=0.1085m</p><p>　　經(jīng)圓整采用Φ127mm×9.5mm 熱軋無(wú)縫鋼管(GB8163-87) ,取標(biāo)準(zhǔn)管徑為127mm。</p><p>　　管程流體進(jìn)出口接管：取接管內(nèi)循環(huán)水流速 u＝1.5 m/s，則接管內(nèi)徑為</p><p>　　d===0.185m </p><p>　　經(jīng)圓整采用Φ219mm×

38、17mm 熱軋無(wú)縫鋼管( GB8163-87) ,取標(biāo)準(zhǔn)管徑為219mm.</p><p>　　2.5換熱器主要傳熱參數(shù)核算</p><p>　　2.5.1熱流量核算</p><p>　　2.5.1.1 殼程對(duì)流傳熱系數(shù)</p><p>　　可采用克恩公式，由《化工原理[3]（上）》P253，公式（4-77a）得</p><

39、;p><b>　　其中：</b></p><p><b>　　取</b></p><p>　　當(dāng)量直徑de，由于是正三角形排列，由《化工原理（上）》P253，公式（4-79）得</p><p>　　殼程流通截面積A0，由《化工原理（上）》P253，公式（4-80），得</p><p>　　殼程

40、流體流速及其雷諾系數(shù)分別為</p><p>　　普蘭特準(zhǔn)數(shù) </p><p>　　粘度校正 </p><p>　　2.5.1.2管程對(duì)流傳熱系數(shù)</p><p>　　由《化工原理（上）》P248，公式（4-70a），水在管程中是被加熱，所以公式中的n=0.4，得 </p><p><

41、b>　　其中：</b></p><p><b>　　管程流通截面積</b></p><p>　　管程流體流速以及其雷諾數(shù)分別為</p><p><b>　　普朗特準(zhǔn)數(shù)</b></p><p><b>　　故管程對(duì)流換熱系數(shù)</b></p><

42、;p>　　2.5.1.3污垢熱阻和管壁熱阻</p><p>　　查閱《化工原理（上）》P354，附錄20，得</p><p>　　煤油側(cè)的熱阻 R0=0.000176m2o C/w</p><p>　　循環(huán)水側(cè)的熱阻 Ri=0.00058 m2oC/w</p><p>　　鋼的導(dǎo)熱系數(shù)為 λ=45</p><p>

43、;　　2.5.1.4傳熱系數(shù)K</p><p>　　根據(jù)《化工原理[2]（上）》P227，公式（4-41）</p><p>　　解得K=568.5 W/(m2.OC)</p><p><b>　　傳熱面積</b></p><p>　　所選用的換熱器的實(shí)際傳熱面積 m2</p><p>　　2.5.

44、1.5傳熱面積裕度</p><p>　　根據(jù)《化工單元過(guò)程及設(shè)備課程設(shè)計(jì)》P76，公式（3-36）</p><p>　　該換熱器的面積裕度為</p><p>　　處于要求的15%~20%的范圍內(nèi)，該換熱器符合實(shí)際生產(chǎn)要求 2.5.2壁溫核算 </p><p>　　因?yàn)楣鼙诤鼙。冶跓嶙韬苄?。冬季操作時(shí)，循環(huán)水的進(jìn)口溫度將會(huì)

45、降低。為確?？煽浚⊙h(huán)冷卻水進(jìn)口溫度為20℃，出口溫度為40℃計(jì)算傳熱管壁溫。另外，由于傳熱管內(nèi)側(cè)污垢熱阻較大，會(huì)使傳熱管壁溫升高，降低了殼體和傳熱管壁溫之差。但在操作初期，污垢熱阻較小，殼體和傳熱管間壁溫差可能較大。計(jì)算中，應(yīng)該按最不利的操作條件考慮，因此，取兩側(cè)污垢熱阻為零計(jì)算傳熱管</p><p>　　壁溫。于是有: ,式中液體的平均溫度和氣體的平均溫度分別計(jì)算為:</p><p>

46、;　　0.4×38+0.6×23=29℃</p><p>　　0.4×104+0.6×38=64.4℃</p><p><b>　　5318.6 </b></p><p><b>　　1781.7 </b></p><p><b>　　傳熱管平均壁

47、溫為℃</b></p><p>　　殼體壁溫，可近似取為殼程流體的平均溫度，即T=90℃。殼體壁溫和傳熱管壁溫之差為 ℃＜50℃。該溫差正好.</p><p>　　2.5.3換熱器內(nèi)流體的流動(dòng)阻力（壓強(qiáng)降）</p><p>　　2.5.3.1管程流動(dòng)阻力</p><p>　　根據(jù)《化工原理[3]（上）》P284，公式（4-121）

48、得</p><p>　　∑△pi＝（△p1+△p2）Ft Ns Np</p><p><b>　　其中：</b></p><p>　　ΣΔPi———管程總壓力降, Pa; </p><p>　　ΔP1 、ΔP2 ———分別為單程直管阻力與局部阻力, Pa ;</p><p>　　Ft———污垢校正

49、系數(shù),對(duì)于Φ25mm×2 . 5mm 管子,取Ft = 1 . 4;對(duì)于?</p><p>　　Φ19mm×2mm 管子, 取Ft = 1 . 5;這里取Ft = 1 . 4；</p><p>　　Ns———?dú)こ虜?shù)，Ns=1 ;</p><p>　　Np ———管程數(shù)， Np=4。</p><p>　　其中流體流過(guò)直管段由

50、于摩擦所引起的壓力降可由下式計(jì)算:</p><p>　　流體流過(guò)回彎管(進(jìn)、出口阻力忽略不計(jì))因摩擦所引起的壓力降可由下式計(jì)算:</p><p><b>　　式中：</b></p><p>　　λ———摩擦阻力系數(shù); </p><p>　　l———傳熱管長(zhǎng)度, m;</p><p>　　di ——

51、—傳熱管內(nèi)徑, m;</p><p>　　ui ———管內(nèi)流速, m s;</p><p>　　ρ———流體密度, kg m3 。</p><p>　　由Re=38693<105，設(shè)管壁粗糙度ε=0.1mm，則相對(duì)粗糙度ε/di=0.005，查莫狄圖得λi=0.03W/m·℃，流速u(mài)i=1.2m/s，ρ=995.</p><p&g

52、t;<b>　　△P1=0.03×</b></p><p><b>　　總壓強(qiáng)降：</b></p><p>　　2.5.3.2殼程流動(dòng)阻力（壓強(qiáng)降）</p><p>　　∑△po＝（△’p1＋△’p2）Fs Ns[6]</p><p><b>　　其中：</b><

53、;/p><p>　　ΣΔP0———?dú)こ炭倝毫? Pa ; </p><p>　　ΔP′1 ———流體流過(guò)管束的壓力降, Pa;</p><p>　　ΔP′2 ———流體流過(guò)折流板缺口的壓力降, Pa;</p><p>　　Fs———結(jié)垢校正系數(shù), 對(duì)于液體, Fs = 1 . 15 ; 對(duì)于氣體或可凝蒸汽, Fs = 1 . 0，這里取Fs =

54、 1 . 15;</p><p>　　Ns———?dú)こ虜?shù)，Ns=1。</p><p>　　其中, 流體流過(guò)管束的壓力降</p><p>　　流體通過(guò)折流板缺口的壓力降</p><p><b>　　式中</b></p><p>　　N———每一殼程的管子數(shù)目; </p><p>

55、;　　NB———折流板數(shù)目;</p><p>　　B———折流板間距, m;</p><p>　　D———?dú)んw內(nèi)徑, m;</p><p>　　F———管子排列方式對(duì)壓力降的校正因數(shù), 對(duì)于正三角形排列, F = 0 . 5; 對(duì)于正方形斜轉(zhuǎn)45°, F = 0 . 4;</p><p>　　f0———?dú)こ塘黧w的摩擦系數(shù),當(dāng)Re&g

56、t; 500 時(shí), f0 = 5.0</p><p>　　;其中, Re= ( deuρ)/ μ。</p><p>　　nc———橫過(guò)管束中心線的管數(shù),管子按正三角形排列: nc = 1 . 1 N ;管子按正方形排列: nc = 1 . 19 ;</p><p>　　u0 ———?dú)こ塘黧w橫過(guò)管束的最小流速, m /s , </p><p>

57、　　Vs———?dú)こ塘黧w的體積流量, m3 s。</p><p>　　根據(jù)管子排列方法（這里是正三角形），取F=0.5</p><p>　　Re=4272.7 f0=5.0Re0=0.74</p><p>　　B=400mm D=900mm ρ=986kg/m3 u0=0.117m/s</p><p><

58、b>　　總壓強(qiáng)降：</b></p><p><b>　　符合設(shè)計(jì)要求。</b></p><p>　　三、設(shè)計(jì)結(jié)果匯總 換熱器主要結(jié)構(gòu)尺寸和計(jì)算結(jié)果見(jiàn)下表：</p><p><b>　　四、設(shè)計(jì)評(píng)述</b></p>&

59、lt;p>　　化工原理課程設(shè)計(jì)是培養(yǎng)個(gè)人綜合運(yùn)用本門(mén)課程及有關(guān)選修課程的基本知識(shí)去解決某一設(shè)計(jì)任務(wù)的一次訓(xùn)練，也起著培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立工作能力的重要作用。</p><p>　　這次化工原理課程設(shè)計(jì)是以小組為單位，然后組員各自進(jìn)行相應(yīng)的確定實(shí)驗(yàn)方案、選擇流程、查取資料、進(jìn)行過(guò)程和設(shè)備的計(jì)算，并要對(duì)自己的選擇做出論證和核算，經(jīng)過(guò)反復(fù)的分析比較，擇優(yōu)選定最理想的方案和合理的設(shè)計(jì)。</p><p>

60、;　　在換熱器的設(shè)計(jì)過(guò)程中,我感覺(jué)我的理論運(yùn)用于實(shí)際的能力得到了提升，主要有以下幾點(diǎn)：</p><p>　　在計(jì)算方面，這是設(shè)計(jì)第一階段的主要任務(wù)，數(shù)據(jù)計(jì)算的準(zhǔn)確性直接影響到后面的各階段，這就需要我們具有極大的耐心。從拿到原始設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)到確定最終參數(shù)，持續(xù)了將近一周，確定需要求的參數(shù)，查質(zhì)料找公式，標(biāo)準(zhǔn)值等，一步一步計(jì)算。 </p><p>　　在查找資料方面，通過(guò)本次設(shè)計(jì)，我學(xué)會(huì)了根據(jù)工藝

61、過(guò)程的條件查找相關(guān)資料，并從各種資料中篩選出較適合的資料，根據(jù)資料確定主要工藝流程，主要設(shè)備，以及如何計(jì)算出主要設(shè)備及輔助設(shè)備的各項(xiàng)參數(shù)及數(shù)據(jù)。通過(guò)課程設(shè)計(jì)可以鞏固對(duì)主體設(shè)備圖的了解，以及學(xué)習(xí)到工藝流程圖的制法。對(duì)化工原理設(shè)計(jì)的有關(guān)步驟及相關(guān)內(nèi)容有一定的了解。通過(guò)本次設(shè)計(jì)熟悉了化工原理課程設(shè)計(jì)的流程，加深了對(duì)冷卻器設(shè)備的了解。在設(shè)計(jì)的過(guò)程培養(yǎng)了大膽假設(shè)，小心求證的學(xué)習(xí)態(tài)度。</p><p>　　耐心、細(xì)心、決心—

62、—是本次課程設(shè)計(jì)最大的感受。</p><p><b>　　七</b></p><p><b>　　五、主要參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 陳敏恒 化工原理（上下冊(cè)）（第二版）[M]. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2000.</p><p>　　[2]《換熱器》蘭州石油機(jī)械研究所主編，烴加工

63、出版社,1986.</p><p>　　[3]《化工基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)》福建師范大學(xué)化學(xué)與材料學(xué)院編，2010.</p><p>　　[4]《化工原理》夏清 陳常貴 主編，姚玉英 主審，天津大學(xué)出版社,2005.[5]《化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)》董大勤編，化學(xué)工業(yè)出版社（2006）</p><p>　　[6]《化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)》第三冊(cè)，化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)

64、編寫(xiě)組編，石油化學(xué)工業(yè)出版社,1978.</p><p>　　[7]《化工原理課程設(shè)計(jì)》賈紹義編，天津大學(xué)出版社，2002。</p><p>　　[8]《化工單元過(guò)程及設(shè)備課程設(shè)計(jì)》 匡國(guó)柱，北京，化學(xué)工業(yè)出版社,2002.</p><p>　　[9]《常用化工單元設(shè)備設(shè)計(jì)》李功樣 陳蘭英 崔英德 編，華南理工大學(xué)出版社,2003.</p><p

65、><b>　　六、主要符號(hào)說(shuō)明</b></p><p>　　P——壓力，Pa ; Q——傳熱速率，W；</p><p>　　R——熱阻，㎡·℃/W； Re——雷諾準(zhǔn)數(shù)；</p><p>　　S——傳熱面積，㎡；

66、 t——冷流體溫度，℃；</p><p>　　T——熱流體溫度，℃； u——流速，m/s;</p><p>　　W——質(zhì)量流量，㎏/s; ——對(duì)流傳熱系數(shù)W/(㎡·℃); ——導(dǎo)熱系數(shù)，W/(m·

67、℃) ——校正系數(shù);</p><p>　　——粘度，Pa·s; ——密度，㎏/m3;</p><p>　　——實(shí)際傳熱面積， Pr——普郎特系數(shù)</p><p>　　n——板數(shù)，塊