空氣壓縮機后冷卻器設(shè)計化工原理課程設(shè)計(編輯修改稿)
2025-07-11 07:37 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 符合實際生產(chǎn)要求。 壁溫核算 因管壁很薄，且管壁熱阻很小，故管壁溫度可按 《化工單元過程及設(shè)備課程設(shè)計》 P77，公式 342計算。該換熱器用自來水作為冷卻水，設(shè)定冷卻水進口溫度為 25℃，出口溫度為33℃來計算傳熱管壁溫。由于傳熱管內(nèi)側(cè)污垢熱阻較大， 會使傳熱管壁溫升高，降低了殼體和傳熱管壁溫之差。但在操作早期，污垢熱阻較小，殼體和傳熱管間壁溫差可能較大。計算中，應(yīng)按最不利的操作條件考慮。因此，取兩側(cè)污垢熱阻為零計算傳熱管壁溫。于是按式342有 hchmcmw hh hthTt /1/1 // ??? 式中，液體的 平均溫度 tm和氣體的平均溫度 Tm分別按 《化工單元過程及設(shè)備課程設(shè)計》P77，公式 34 345計算 tm= 33+ 25=℃ Tm=（ 148+42） =95℃ hc = ho = W/ (m2℃ ) hh = hi = (m2℃ ) 傳熱管平均壁溫 9 5 / 6 4 0 8 . 1 0 2 8 . 2 / 2 8 1 . 7 41 / 6 4 0 8 . 1 0 1 / 2 8 1 . 7 4wt ?? ?=℃ 殼體壁溫，可近似取為殼程流體的平均溫度，即 T= ℃ 殼體壁溫和傳熱管壁溫之差為 △t= － = ℃ 該溫差 不 大，故 不 需 要 設(shè)溫度補償裝置。 (壓降 ) (1)管程 流動阻力 依《化工單元過程及設(shè)備課程設(shè)計》 P78，公式 347～ 349可得 管內(nèi)流體： Re= 105 由柏拉休斯公式：λ i==≈ 空氣壓縮機后冷卻器設(shè)計 設(shè)計 說明書 第 9 頁 共 18 頁 直管部分的壓降： △ p1=iiii udl ?? 22 = 22 7 .9 50 .0 1 8 6 1 2 .5 10 .0 2 2? ? ? = Pa 熱空氣在冷卻器內(nèi)流動時，出現(xiàn)兩次突然擴大與兩 次突然縮 小，所以 ? ＝ +1++1＝ 3 彎管回路中的壓降： △ p2＝i22?? iu = ??＝ Pa 總壓降： ∑ △ pi＝（△ p1+△ p2） Ft Ns Np＝（ +） 1 2 ＝ 9800 Pa（符合設(shè)計要求） 其中， Ft為結(jié)垢校正系數(shù)，取 ； Ns為串聯(lián)殼程數(shù)，取 1； Np為管程數(shù)，取 2。 (2)殼程阻力 ： 由《傳熱力學與傳熱》 P209，公式 412 4122，得： 流體橫過管束的壓 降： △ ’ p1=Ffonc(NB+1) 22oou? 其中： F= fo=（ ） = nc=10 NB=12 uo= m/s △ ’ p1= 10 (12+1) ( )/2 ＝ Pa △ ’ p2＝ NB（ － DB2 ） 22oou? ＝ 12（ － 2 ? ） ( )/2＝ 總壓降： ∑ △p o＝（ △ ’ p1＋ △ ’ p2） Fs Ns ＝（ ＋ ） 1 ＝ 9810 Pa（符合設(shè)計要求） 其中， Fs為殼程壓強降的校正系數(shù)，對于液體取 ； Ns為串聯(lián)的殼程數(shù)，取 1。 五、主要構(gòu)件的設(shè)計計算及選型 殼體直徑 空氣壓縮機后冷卻器設(shè)計 設(shè)計 說明書 第 10 頁 共 18 頁 根據(jù)前面的工藝計算，本次設(shè)計采用的換熱器殼體內(nèi)徑 Di＝ 450 mm。 查閱《結(jié)構(gòu)與零部件（上） 》 P123，表 1186 的無縫鋼管制作筒體時容器的公稱直徑，本次采用公稱直徑為 DN＝ 450mm 8mm的殼體，則 Do＝ 466mm， Di＝ 450 mm。 殼體壁厚 查閱《化工設(shè)備機械基礎(chǔ)》 P126，表 93，采用 鋼板 (GB3274)，其中鋼密度＝ 7850kg m3 由 Po＝ MPa， Di＝ 500mm，再查閱《化工設(shè)備機械基礎(chǔ)》 P124，表 96,對殼 體與管板采用單面焊，當全部無損探傷時，焊接接頭系數(shù) ? ＝ 。 查閱《化工設(shè)備機械基礎(chǔ)》 P124，表 94 碳素鋼、普通低合金鋼板許用應(yīng)力，得：[? ]t=113MPa ， σ s＝ 235MPa otio PDP ?? ??? ][2 ＝ 113 ?? ? ? ≈ (mm) 查閱《化工設(shè)備機械基礎(chǔ)》 P127，表 910鋼板厚度負偏差，取 C1＝ ， C2＝ 1mm。圓整后： δ n=++1＋△ ≈ 8(mm) 水壓校核 由《過程設(shè)備設(shè)計》 P193，公式（ 488），（ 489），得： )(2 )]([ C CDp n niTT ? ??? ? ?? 1 . 2 5 0 . 4 [ 0 . 4 5 ( 0 . 0 0 8 0 . 0 0 1 0 . 0 0 0 8 ) ]2 ( 0 . 0 0 8 0 . 0 0 1 0 . 0 0 0 8 )? ? ? ? ?? ? ? ? ＝ MPa 而 s= 235= MPa 因為 T? s，所以水壓試驗時強度足夠。 殼體質(zhì)量 殼體長度 = 質(zhì)量 =7850 （ － ） /4 = 注：個別數(shù)據(jù)來源于后續(xù)步驟。詳見附圖。 管板參數(shù) 根據(jù)殼體內(nèi)徑尺寸，查閱《換熱器設(shè)計手冊》 P161，表 169 管板尺寸表，由于沒有適合本次設(shè)計的標準管板，根據(jù) 非標準設(shè)計 得管板相關(guān)參數(shù)。具體參數(shù)列于下表： 管板參數(shù) （ 管板按非標準設(shè)計 ） 參數(shù)名稱 參數(shù)值 管板直徑 Da/mm 450 空氣壓縮機后冷卻器設(shè)計 設(shè)計 說明書 第 11 頁 共 18 頁 管板外徑 D/mm 565 管板厚度 ba/mm 38 螺栓孔直徑 d2/mm 18 螺栓規(guī)格 M16 80 螺栓數(shù)量 n2/個 12 螺栓孔高度 bf/mm 28 管板螺栓孔間距 D1/mm 530 管板法蘭直徑 Df /mm 565 管板螺栓內(nèi)側(cè)邊間距 D4/mm 487 管孔直徑 d1/mm 19 管孔數(shù) /個 100 換熱管外伸長度 /mm 5 管板體積 /m3 管板質(zhì)量 /kg 注：管板體積 ? ?? ?1212242222 nbdDDbndDV aaff ????? ? = ? ?2 2 2 2 23 . 1 4 0 . 5 6 5 0 . 0 1 8 1 2 0 . 0 2 8 0 . 0 0 6 0 . 4 8 7 0 . 0 0 4 0 . 4 5 0 . 0 1 9 0 . 0 3 8 1 0 04 ??? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ??? = 3m 單塊管板 質(zhì)量： m= 7850＝ 管板與殼體的連接 管板兼作法蘭，固定板與殼體采用不可拆焊接式，管板與封頭采用法蘭連接。 管子在管板上的固定方式
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