列管換熱器課程設(shè)計(jì)(已修改)
2025-01-28 08:46 本頁面
【正文】 目錄一． 設(shè)計(jì)任務(wù)書……………………………………………………………………2二． 設(shè)計(jì)方案簡介 ………………………………………………………………3 ……………………………………………………………………………3 ………………………………………………………………4 ………………………………………………………………………8 ……………………………………………………………………9 ……………………………………………………………………9……………………………………………………………………9…………………………………………………………………… 98．殼程結(jié)構(gòu)……………………………………………………………………10三．工藝計(jì)算及主要設(shè)備設(shè)計(jì)……………………………………………………12…………………………………………………………………12…………………………………………………………………13 …………………………………………………………14 、確定管程數(shù)和總管數(shù)……………………………………………15 …………………………………………………15……………………………………………………16 ………………………………………………………………………16 …………………………………………………………………………17四．換熱器主要傳熱參數(shù)核算……………………………………………………17 ……………………………………………………………………17 ………………………………………………………………………20 ……………………………………………………21五．換熱器主要結(jié)構(gòu)尺寸和計(jì)算結(jié)果……………………………………………24六 .附圖………………………………………………………………………… 25七． 主要符號(hào)介紹………………………………………………………………… 26七．自我評(píng)價(jià)……………………………………………………………………… 26八 參考資料…………………………………………………………………………272列管式換熱器設(shè)計(jì)任務(wù)書（一）設(shè)計(jì)題目 列管式換熱器設(shè)計(jì)（二）設(shè)計(jì)任務(wù)及操作條件處理能力 104噸/年設(shè)備型式 列管式換熱器操作條件（1）釜?dú)堃海褐赜?，入口溫?02℃，出口溫度40℃（2）冷卻介質(zhì)：井水（3）換熱器的管程和殼程壓強(qiáng)降：不大于50k Pa（4）重油平均溫度下的物性參數(shù)：名稱（kg/m3）Cp (kJ/㎏.℃)（） (W/m.℃)重油986 103 （5）一年工作時(shí)間按330天計(jì)算，每天工作24小時(shí)二、設(shè)計(jì)方案簡介1 概述完善的換熱器在設(shè)計(jì)或選型時(shí)應(yīng)滿足以下各項(xiàng)基本要求： （1） 合理地實(shí)現(xiàn)所規(guī)定的工藝條件 傳熱量、流體的熱力學(xué)參數(shù)（溫度、壓力、流量、相態(tài)等）與物理化學(xué)性質(zhì)（密度、粘度、腐蝕性等）是工藝過程所規(guī)定的條件。設(shè)計(jì)者應(yīng)根據(jù)這些條件進(jìn)行熱力學(xué)和流體力學(xué)的計(jì)算，經(jīng)過反復(fù)比較，使所設(shè)計(jì)的換熱器具有盡可能小的傳熱面積，在單位時(shí)間內(nèi)傳遞盡可能多的熱量。其具體做法如下： ①增大傳熱系數(shù)。在綜合考慮流體阻力及不發(fā)生流體誘發(fā)振動(dòng)的前提下，盡量選擇高的流速。 ②提高平均溫差。對(duì)于無相變的流體，盡量采用接近逆流的傳熱方式。因?yàn)檫@樣不僅可提高平均溫差，還有助于減少結(jié)構(gòu)中的溫差應(yīng)力。在允許的條件時(shí)，可提高熱流體的進(jìn)口溫度或降低冷流體的進(jìn)口溫度。 ③妥善布置傳熱面。例如在管殼式換熱器中，采用合適的管間距或排列方式，不僅可以加大單位空間內(nèi)的傳熱面積，還可以改善流體的流動(dòng)特性。錯(cuò)列管束的傳熱方式比并列管束的好。如果換熱器中的一側(cè)有相變，另一側(cè)流體為氣相，可在氣相一側(cè)的傳熱面上加翅片以增大傳熱面積，更有利于熱量的傳遞。 （2）安全可靠 換熱器是壓力容器，在進(jìn)行強(qiáng)度、剛度、溫差應(yīng)力以及疲勞壽命計(jì)算時(shí)，應(yīng)遵照我國《鋼制石油化工壓力容器設(shè)計(jì)規(guī)定》與《鋼制管殼式換熱器設(shè)計(jì)規(guī)定》等有關(guān)規(guī)定與標(biāo)準(zhǔn)。這對(duì)保證設(shè)備的安全可靠起著重要的作用。 （3）有利于安裝、操作與維修 直立設(shè)備的安裝費(fèi)往往低于水平或傾斜的設(shè)備。設(shè)備與部件應(yīng)便于運(yùn)輸與裝拆，在廠房移動(dòng)時(shí)不會(huì)受到樓梯、梁、柱的妨礙，根據(jù)需要可添置氣、液排放口，檢查孔與敷設(shè)保溫層。 （4）經(jīng)濟(jì)合理 評(píng)價(jià)換熱器的最終指標(biāo)是在一定的時(shí)間內(nèi)（通常為1年）固定費(fèi)用（設(shè)備的購置費(fèi)、安裝費(fèi)等）與操作費(fèi)（動(dòng)力費(fèi)、清洗費(fèi)、維修費(fèi)等）的總和為最小。在設(shè)計(jì)或選型時(shí)，如果有幾種換熱器都能完成生產(chǎn)任務(wù)的需要，這一指標(biāo)尤為重要。 動(dòng)力消耗與流速的平方成正比，而流速的提高又有利于傳熱，因此存在一最適宜的流速。 傳熱面上垢層的產(chǎn)生和增厚，使傳熱系數(shù)不斷降低，傳熱量隨之而減少，故有必要停止操作進(jìn)行清洗。在清洗時(shí)不僅無法傳遞熱量，還要支付清洗費(fèi)，這部分費(fèi)用必須從清洗后傳熱條件的改善得到補(bǔ)償，因此存在一最適宜的運(yùn)行周期。 嚴(yán)格地講，如果孤立地僅從換熱器本身來進(jìn)行經(jīng)濟(jì)核算以確定適宜的操作條件與適宜的尺寸是不夠全面的，應(yīng)以整個(gè)系統(tǒng)中全部設(shè)備為對(duì)象進(jìn)行經(jīng)濟(jì)核算或設(shè)備的優(yōu)化。但要解決這樣的問題難度很大，當(dāng)影響換熱器的各項(xiàng)因素改變后對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的效益關(guān)系影響不大時(shí)，按照上述觀點(diǎn)單獨(dú)地對(duì)換熱器進(jìn)行經(jīng)濟(jì)核算仍然是可行的。選擇換熱器的類型在不同溫度的流體間傳遞熱能的裝置稱為熱交換器，簡稱為換熱器。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，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，但它的基本原理與上述情形并無本質(zhì)上的差別。在食品、化工、石油、動(dòng)力、制冷等行業(yè)中廣泛使用各種換熱器，它不僅可以單獨(dú)作為加熱器、冷卻器等使用，而且是一些化工單元操作的重要附屬設(shè)備，因此在化工生產(chǎn)中占有重要地位。隨著換熱器在工業(yè)生產(chǎn)中的地位和作用不同，換熱器的類型也多種多樣，不同類型的換熱器各有優(yōu)缺點(diǎn)，性能各異。在換熱器設(shè)計(jì)中，首先應(yīng)根據(jù)工藝要求選擇適用的類型然后計(jì)算換熱所需傳熱面積，并確定換熱器的結(jié)構(gòu)尺寸。換熱器的種類很多，根據(jù)其熱量傳遞的方法的不同，可以分為3種形式：堅(jiān)壁式、直接接觸式和蓄熱式。
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