油冷卻器課程項(xiàng)目設(shè)計(jì)方案(編輯修改稿)
2025-05-23 12:39 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ，水的初溫應(yīng)當(dāng)由當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件決定；此外，應(yīng)注意：①水與被冷卻流體冷端之間一般需有5 ～ 35℃的溫度差。②水的出口溫度不宜太高，如出口溫度超過(guò)50℃時(shí)，溶解于水中的無(wú)機(jī)鹽要析出在壁面上形成污垢。因此，用未經(jīng)處理過(guò)的河水作冷卻劑時(shí)，其出口溫度一般不應(yīng)超過(guò)50℃，否則會(huì)加快污垢的生成，大大增加傳熱阻力。[02]表1 常用冷卻劑和加熱劑冷卻劑名稱(chēng)溫度范圍加熱劑名稱(chēng)溫度范圍水（自來(lái)水，河水，井水）空氣冷凍鹽水氨蒸汽0 ～ 80℃, 30℃15～0℃用于低溫冷卻15℃用于冷凍工業(yè)飽和水蒸汽煙道氣 180℃700 ～ 1000℃⑸流體出口溫度的確定工藝流體的進(jìn)出口溫度是由工藝條件決定，加熱劑或冷卻劑的進(jìn)口溫度也是確定的，但其出口的溫度是由設(shè)計(jì)者選定的。該溫度直接影響加熱劑或冷卻劑的耗量和換熱器的大小，所以此溫度的確定有一個(gè)優(yōu)化問(wèn)題。⑹材質(zhì)的選擇在進(jìn)行換熱器設(shè)計(jì)時(shí)，換熱器各種零、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。當(dāng)然，最后還要考慮材料的經(jīng)濟(jì)合理性。一般為了滿足設(shè)備的操作壓力和操作溫度，即從設(shè)備的強(qiáng)度或剛度的角度來(lái)考慮，是比較容易達(dá)到的，但材料的耐腐蝕性能，有時(shí)往往成為一個(gè)復(fù)雜的問(wèn)題。在這方面考慮不周，選材不妥，不僅會(huì)影響換熱器的使用壽命，而且也大大提高設(shè)備的成本。至于材料的制造工藝性能，是與換熱器的具體結(jié)構(gòu)有著密切關(guān)系。一般換熱器常用的材料，有碳鋼和不銹鋼。 ①碳鋼 價(jià)格低，強(qiáng)度較高，對(duì)堿性介質(zhì)的化學(xué)腐蝕比較穩(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)用是合理的：如一般換熱器用的普通無(wú)縫鋼管，其常用的材料為10 號(hào)和20 號(hào)碳鋼。②不銹鋼 奧氏體系不銹鋼以ICr18Ni9 為代表，它是標(biāo)準(zhǔn)的18 ~8 奧氏體不銹鋼，有穩(wěn)定的奧氏體組織，具有良好的耐腐蝕性和冷加工性能。列管式換熱器是各種工程領(lǐng)域中最普遍應(yīng)用的熱交換裝置,其優(yōu)化設(shè)計(jì)可實(shí)現(xiàn)滿足熱交換任務(wù)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、(DSFD)的思想,計(jì)算了油水換熱器的優(yōu)化設(shè)計(jì)模型,通過(guò)比較并加以分析優(yōu)化結(jié)果與常規(guī)設(shè)計(jì)結(jié)果,證明了煤油冷卻器的設(shè)計(jì)既達(dá)到了結(jié)構(gòu)合理,經(jīng)濟(jì)性好的目的,也具有根據(jù)不同需要得到其最優(yōu)方案的靈活性。 設(shè)計(jì)步驟 目前，我國(guó)已制定了管式換熱器系列標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)中應(yīng)盡可能選用系列化的標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品，這樣可簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)加工。但是實(shí)際生產(chǎn)條件千變?nèi)f化，當(dāng)系列化產(chǎn)品不能滿足需要時(shí)，仍應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)的具體要求而自行設(shè)計(jì)非系列標(biāo)準(zhǔn)的換熱器。 非系列標(biāo)準(zhǔn)換熱器的一般步驟①了解換熱流體的物理化學(xué)性質(zhì)和腐蝕性。②由熱平衡計(jì)算傳熱量的大小，并確定第二種換熱流體的用量。③決定流體通入的空間。④計(jì)算流體的定性溫度，以確定流體的物性數(shù)據(jù)。⑤初算流體的定性溫度，以確定流體的物性數(shù)據(jù)。⑥選取管徑和管內(nèi)流速。⑦計(jì)算傳熱系數(shù)K值，包括管程對(duì)流傳熱系數(shù)和殼程對(duì)流傳熱系數(shù)的計(jì)算。由于殼程對(duì)流傳熱系數(shù)與殼徑、管束等結(jié)構(gòu)有關(guān)，因此一般先假定一個(gè)殼程對(duì)流傳熱系數(shù)，以計(jì)算K值，然后再做校核。⑧初估傳熱面積?？紤]安全系數(shù)和初估性質(zhì)，～。⑨選擇管長(zhǎng)L。⑩計(jì)算管數(shù)N。校核管內(nèi)流速，確定管程數(shù)。畫(huà)出排管圖，確定管徑D和管程擋板形式及數(shù)量等。校核管程對(duì)流傳熱面積。校核有效平均溫差。校核傳熱面積，應(yīng)有一定安全系數(shù)，否則需重新設(shè)計(jì)。計(jì)算流體流動(dòng)阻力。如果阻力超過(guò)允許范圍，需調(diào)整計(jì)算，直至滿意為止。第3章 設(shè)計(jì)計(jì)算 確定設(shè)計(jì)方案⑴ 選擇換熱器類(lèi)型兩流體溫度變化情況：熱流體進(jìn)口溫度140℃，出口溫度40℃；冷流體（循環(huán)水）進(jìn)口溫度30℃，出口溫度40℃。該換熱器用循環(huán)冷卻水冷卻，天津處在我國(guó)北方，冬季較冷。因此冬季操作時(shí)進(jìn)口溫度會(huì)降低，考慮到這一因素，估計(jì)該換熱器的的管壁溫和殼體溫差較大，因此初步確定選用帶膨脹節(jié)的固定管板式換熱器。⑵流動(dòng)空間的確定在管殼式換熱器的計(jì)算中，首先需決定何種流體走管程，何種流體走殼程，這需遵循一些一般原則。 ① 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。 ② 在運(yùn)行溫度較高的換熱器中，應(yīng)盡量減少熱量損失，而對(duì)于一些制冷裝置，應(yīng)盡量減少其冷量損失。 ③ 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。 ④ 應(yīng)減小管子和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，低溫部分集中于另一端，易于因兩端脹縮不同而產(chǎn)生熱應(yīng)力。 ⑤ 對(duì)于有毒的介質(zhì)或氣相介質(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。 ⑥ 應(yīng)盡量避免采用貴金屬，以降低成本。 以上這些原則有些是相互矛盾的，所以在具體設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)綜合考慮，決定哪一種流體走管程，哪一種流體走殼程。1 ．宜于通入管內(nèi)空間的流體( 1 )不清潔的流體因?yàn)樵诠軆?nèi)空間得到較高的流速并不困難，而流速高，懸浮物不易沉積，且管內(nèi)空間也便于清洗。( 2 )體積小的流體因?yàn)楣軆?nèi)空間的流動(dòng)截面往往比管外空間的截面小，流體易于獲得必要的理想流速，而且也便于做成多程流動(dòng)。( 3 )有壓力的流體因?yàn)楣茏映袎耗芰?qiáng)，而且還簡(jiǎn)化了殼體密封的要求。（4）腐蝕性強(qiáng)的流體因?yàn)橹挥泄茏蛹肮芟洳判栌媚透g材料，而殼體及管外空間的所有零件均可用普通材料制造，所以造價(jià)可以降低。此外，在管內(nèi)空間裝設(shè)保護(hù)用的襯里或覆蓋層也比較方便，并容易檢查。 ( 5 )與外界溫差大的流體因?yàn)榭梢詼p少熱量的逸散。2 ．宜于通入管間空間的流體 ( l )當(dāng)兩流體溫度相差較大時(shí)，a 值大的流體走管間這樣可以減少管壁與殼壁間的溫度差，因而也減少了管束與殼體間的相對(duì)伸長(zhǎng)，故溫差應(yīng)力可以降低。 ( 2 )若兩流體給熱性能相差較大時(shí)，a 值小的流體走管間此時(shí)可以用翅
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