【導(dǎo)讀】，循環(huán)水入口溫度25℃，出口溫度36℃。要求處理混合氣體的流量為。221000kg/h，試設(shè)計(jì)一臺(tái)列管式換熱器，完成該設(shè)計(jì)任務(wù)。§換熱器的應(yīng)用及主要類型····································4. §列管式換熱器的主要結(jié)構(gòu)····································5. §設(shè)計(jì)方案初選··············································6. §估算傳熱面積··············································6. §傳熱能力的核算············································12. §管路系統(tǒng)原件的設(shè)計(jì)····································&

　　

【正文】 ) )( 20 ?????????? （? 總阻力損失： ??1P 39805+= Pa410? 由于所設(shè)計(jì)即日起殼程流體的操作壓力較高，故此阻力損失也較適 宜。 第四章 輔助設(shè)備的設(shè)計(jì) 167。 管路系統(tǒng)原件的設(shè)計(jì) 管件選取 綜合操作條件下壓力、溫度以及經(jīng)濟(jì)的要求，選用壓力配管用碳素鋼管STPG3 3 42（ JIS G3454） 管接頭、閥門、龍頭的選取 由于單管的長度多為 5m、 6m或 16ft（英尺）、 20ft，而本次設(shè)計(jì)管長達(dá) 10m（非標(biāo)設(shè)計(jì)），故管接頭的選取尤為重要。管接頭一般有焊接接頭和法蘭街頭兩類。雖然在可裝卸接頭中螺旋式管接頭的應(yīng)用最為廣泛，但由于氣密性和腐蝕性的問題不宜用于化工廠，所以本次設(shè)計(jì)選用法蘭作為管接頭。（具體法蘭以及密封墊的尺寸可 查表選用） 閥門、龍頭的選取參照 JIS B2020~2062(注意標(biāo)明閥的開度、開關(guān)方向，以防由于操作失誤而發(fā)生事故 ) 化工原理課程設(shè)計(jì) 18 167。 泵的設(shè)計(jì) 確定泵進(jìn)出口的直徑 泵吸入口的流速 一般取為 3m/s 左右。從制造方便考慮，大型泵的流速取大些，以減小泵的體積，提高過流能力。而從提高泵的抗汽蝕性能考慮，應(yīng)減小吸入流速；對于高汽蝕 性能要求的泵，進(jìn)口流速可以取到 。 * 本次離心泵設(shè)計(jì)中取流速 ， 而冷卻水流量 hmQ /7 9 9 4/7 9 3 4 4 0 3?? 則由下式計(jì)算進(jìn)口直徑： )(3 5 8 3 6 0 0/7 9 844 mmV QD ss ????? ? 出口直徑： )(2 9 mmDD sd ?? 泵轉(zhuǎn)速的確定 從汽蝕比轉(zhuǎn)數(shù)公式 可知，轉(zhuǎn)速 n和汽蝕基本參數(shù) 和 C有確定的關(guān)系 （假定 NpSH=） 則泵的安裝高度： = )( 9 4 33 m??????? NPSHr = NPSHa/ = 2（ m） 故 4343 2 3 6 0 0/7 9 ???? nQnCrh 一般的清水泵 C 值大致在 800~1000 左右， 選 C=1000，則有 n=1400（ rpm） 確定泵的功率及工作效率 首先確定比轉(zhuǎn)速（揚(yáng)程 H=60m） 3600/ 4/34/3 ????? H Qnn s 估算容積效率： 11 3/232 ??????? —sv n? 估算機(jī)械效率： 化工原理課程設(shè)計(jì) 19 ????? sm n? 估算水力效率 （設(shè)計(jì)總效率 70%） % 3 ????? vmh ?? ?? 軸功率 KwQHPa 16 436 0079 00 6079 003 ??? ????? ?? 配套電機(jī)功率 (K 為工況變化系數(shù)， K=~) KwKPP ac 1 9 71 6 ???? 選擇葉片數(shù) 對于 )250~6(?sn ,取 Z=6(片 ) 計(jì)算葉輪直徑 00 2VV K gH?查《泵產(chǎn)品設(shè)計(jì)規(guī)程》圖 1115 得0VK= smV /8 5 ????? 求通過葉輪的流量 39。Q sv m /339。 3600/798 ??? ? 求葉輪進(jìn)口直徑 : )(2094 39。0 mmVQD ??? ??? 167。 風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì) 對于混合氣體輸入設(shè)備的選取，由于混合氣體壓力為 ，故普通的通風(fēng)機(jī)和鼓風(fēng)機(jī)是無法完成輸送任務(wù)的，因此需選擇壓縮機(jī)來完成輸送任務(wù)。理論 化工原理課程設(shè)計(jì) 20 上選擇活塞式壓縮機(jī)可在較高效率下完成輸送任務(wù)，但考慮設(shè)計(jì)難度以及經(jīng)濟(jì)性，選擇離心式壓縮機(jī)。 離心 壓縮機(jī) 主要由葉輪和機(jī)殼組成，小型 壓縮機(jī) 的葉輪直接裝在電動(dòng)機(jī)上 ，中、大型 壓縮機(jī) 通過聯(lián)軸器或皮帶輪與電動(dòng)機(jī)聯(lián)接。離心 式壓縮機(jī) 一般為單側(cè)進(jìn)氣，用單級葉輪；流量大的可雙側(cè)進(jìn)氣 ，用兩個(gè)背靠背的葉輪 。 由于離心式壓縮機(jī)的設(shè)計(jì)過程繁瑣，使用離心泵的設(shè)計(jì)思路無法完成設(shè)計(jì)任務(wù)或設(shè)計(jì)不合理，因此直接選用 BCL406 型離心式壓縮機(jī)來完成混合氣體的輸送任務(wù)（最高操作壓力以及操作溫度均在設(shè)計(jì)要求范圍內(nèi)）。 第五章 列管式換熱器設(shè)計(jì)一覽表 換熱器型式： 浮頭式換熱器 換熱器換熱面積， 2m 709 工藝參數(shù) 名稱 管程 殼程 物料名稱 循環(huán)水 混合氣體 操作壓力， MPa 操作溫度，℃ 25/36 50/100 流量， hKg/ 793440 221000 化工原理課程設(shè)計(jì) 21 流體密度， 3/mKg 90 流速， sm/ 總傳熱系數(shù)， ℃/ 2mw 傳熱 膜 系數(shù)， ℃/ 2mw 6565 965 污垢 熱阻 ， ℃/ 2mw 流體阻力 ， Pa 39805 程數(shù) 2 1 使用材料 碳鋼 碳鋼 項(xiàng)目 數(shù)據(jù) 項(xiàng)目 數(shù)據(jù) 管子規(guī)格 ?? 管數(shù) 942 管長， mm 10000 管間距， mm 32 排列方式 正三角形 折流擋板型式 上下 換熱面裕度 % 切口高度 25% 缺口阻力， Pa 保溫層厚度， mm 無 折流板間距， mm 400 管心距 mm 44 殼體外徑， mm 1250 折流板數(shù) 16 第六章 設(shè)計(jì)總結(jié) 這門課 程設(shè)計(jì)終于結(jié)束了，雖然 每天抱個(gè)電腦 ， 拿著書和草稿紙?jiān)趫D書館或教室做課程設(shè)計(jì)，一天下來感覺有點(diǎn)累， 但 我覺得 收獲還是 很 大的。通過這次課程設(shè)計(jì)，不僅 更加深入的了解到了列管式換熱器的結(jié)構(gòu)、工作原理以及工藝流程等知識(shí)，更加重要的是，通過自己在圖書館找書，在網(wǎng)上查找資料 學(xué)到了 一些關(guān)于 離心泵 、風(fēng)機(jī) 設(shè)計(jì)的 一些 知識(shí)， 雖然只是一些皮毛，但畢竟通過自己的努力去獲取的知識(shí)更加容易去掌握和理解。并且 通過這 些 天的 設(shè)計(jì) ，基本掌握了 像 word、excel 以及 CAD 的 基本 使用方法和 部分技巧 ，我 覺得 這些 基礎(chǔ) 軟件的使用技巧，會(huì)在我們以后 的畢業(yè)設(shè)計(jì)以及 工作中有很大的 用處 。 鑒于之 前我們在 《化工原理》 課堂上 僅僅是 簡單的 了解了 離心泵 、換熱器 的基本構(gòu)造和工作原理的 理論知識(shí)， 考試也僅僅是書本上簡單的基礎(chǔ)知識(shí)， 并沒有考慮到工藝 實(shí)際的工作原理和實(shí)際的 工作狀態(tài) 。 所以 課程設(shè)計(jì) 讓 我們 能夠 理論結(jié)合實(shí)際 ，并不局限于紙上談兵 。在 整個(gè) 課程設(shè)計(jì)過程中， 基本 能夠運(yùn)用自己掌握的理論知識(shí) 以及參考書上所涉及的列管式換熱器設(shè)計(jì)知識(shí) 去分析 列管式換熱器的 構(gòu)造原理以及綜合設(shè)備安全、經(jīng)濟(jì)、效率等 因素選擇合適的工藝。 通過這些天的努力讓我對《化工原理》這門課有了更加深刻的認(rèn)識(shí) ，對離心泵的結(jié)構(gòu)和工作原理的深刻理解，學(xué)會(huì)了理論與實(shí)際結(jié)合 ， 既體會(huì)到學(xué)習(xí)書本知識(shí)的重要性，又 讓自己有了動(dòng)手解決實(shí)際問題 能力，這為 以后 的學(xué)習(xí)以及將來的工作 打下 了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。 最后 ，感謝 幾位 老師 老師的授課、莫老師的指導(dǎo)以及我們坐在一起討論的同 化工原理課程設(shè)計(jì) 22 學(xué)們。 第七章 參考文獻(xiàn) [1] 柴誠敬等 .《化工原理課程設(shè)計(jì)》 [M],.天津 :天津科學(xué)技術(shù)出版社 ,2020. [2] 化工設(shè)備全書 — 換熱器 [M].北京：化學(xué) 工業(yè)出版社 ,2020. [3] 化工設(shè)備計(jì)算 [M]. 聶清德 :化學(xué)工業(yè)出版社 ,1991. [4] 天津大學(xué)化工原理教研室編《化工原理》 [M],天津 :天津科技出版社 ,1996. [5]潘國昌 ,《化工設(shè)備設(shè)計(jì)》 [M], 北京：清華大學(xué)出版社 .2020 [6]童景山 .流態(tài)化干燥工藝與設(shè)備 [M].北京 : 科學(xué)出版社 ,1989. [7]吳聲，《管殼式換熱器管束振動(dòng)與防范》，《振動(dòng)、測試于診斷》第 12 卷第 4期， 1992 年 12 月，南京，南京化工公司化機(jī)廠》 . [8]錢頌文，《換熱器手冊》 [M]，化學(xué)工業(yè)出版社， 北京，工業(yè)裝備與信息工程出版中心 . [9]賈紹義，柴誠敬，《化工原理課程設(shè)計(jì)（化工傳遞與單元操作課程設(shè)計(jì)）》 [M]，天津大學(xué)出版社 . [10]《中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)管殼式換熱器 GB1511999》 . 化工原理課程設(shè)計(jì) 23