【正文】 右管箱總重量： ++24+=。 10. 鞍座的選型 根據(jù)換熱器殼體的公稱直徑 550mm，可知鞍座的公稱直徑也是 550mm。 選擇焊制的有墊板的鞍座： 左鞍座標(biāo)記：鞍座 BI 550— S JB4712— 1992， 右鞍座標(biāo)記：鞍座 BI 550— F JB4712— 1992。 第三節(jié) 換熱器校核 一． 傳熱系數(shù) K 的計(jì)算 1．管程對(duì)流傳熱系數(shù) αi 換熱管內(nèi)柴油流速： . 1 8 m / s1397150 . 0 23 . 1 43600 007434nd43600/q2211 ??????????? ’柴油柴油??u 雷諾數(shù) 26 366 31111 ?? ???? ??? 柴油ud， 普蘭德數(shù) 331111 ?????? ?? ?pc ， 柴油的黏度小于常溫水黏度的兩倍，是低黏度液體，且是被冷卻，所以 )()26366( ?????? d?? w/(m2 ℃ ) 2．殼程對(duì)流傳熱系數(shù) αo 殼程流通截面積： )32251()1( 2 ??????? tdhDS m2 殼程流速： 8m / 4781545 600 / 36 00S36 00/2 ????原油原油 ?qu 換熱管為三角形排列，殼程的當(dāng)量直徑為 mddtd e)(4)423(4)423(44222222???????????????? 雷諾數(shù) 1910 3222 ?? ???? ?? ? 柴油ud e， 普蘭德數(shù) 332222 ?????? ?? ?pc ， 原油被加熱，所以 )()1910( 3 ?????????? ????ed ? w/(m2 ℃ ) 根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書，兩側(cè)的污垢熱阻 Rso=Rsi= 104m2 ℃ /W。 4．總傳熱系數(shù) Ko 1121212222 11ddddRdbdRKmm ???????? 。取管壁λ w = 45w/(m ℃ ) 1 1 442??????????? ??K 0012 1 454 ???????? ??? =( m2℃ ) A 需要 =Q/(K2Δ tm)= 4012800 1000/(3600 )=. 面積裕量： %%100 %100A A ??????需要 需要實(shí)際A〉 15% 符合換熱器設(shè)計(jì)規(guī)范的要求。 二 、壓強(qiáng)降的計(jì)算 1．管程壓強(qiáng)降 已知管程直管的絕對(duì)粗糙度ε =，則ε /d1=，雷諾準(zhǔn)數(shù) 22 344Re 1111 ?? ?? 柴油ud ，查摩擦系數(shù)圖 128，得到λ =，所以，每程直管 的壓降： 37 53 . 752 352 up22111??????? 柴油?? dL Pa； 柴油在每管程中局部阻力導(dǎo)致的壓強(qiáng)降按經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算如下： 22 171532 u3p 2212 ??????? 柴油? Pa； 一般地，流體流經(jīng)換熱器進(jìn)出口導(dǎo)致的壓強(qiáng)降可以忽略。 對(duì)于Φ 25 的換熱管，結(jié)垢 校正系數(shù) Ft=；因?yàn)槭菃螝こ獭⑺墓艹痰膿Q熱器，所以 Ns=1， Np=4； 2 7 0 2 )()pp( 21 ??????????????? sPti NNFp Pa 2．殼程壓強(qiáng)降 流體橫過管束的壓強(qiáng)降： 管子排列方法對(duì)壓強(qiáng)降的校正因數(shù) F=(正三角形排列 )； 殼程流體的摩擦系數(shù) fo，當(dāng) Re2〉 500 時(shí)， fo= ==； 橫過管束中心線的管子數(shù) nc=15； 折流板數(shù) NB=14； 殼程流速 u2=； ρ 原油 =815kg/m3 2 )114( u)1(p22239。1 ?????????? 原油?Bco NnFf=4941Pa； 流體通過折流板缺口的壓強(qiáng)降 : 折流板間距 h=400mm=； 殼體內(nèi)徑 D=550mm= 2 ) (142 u)(p 22239。2 ????????? 原油?DhN B=1413Pa 一般地，流體流經(jīng)換熱器進(jìn)出口導(dǎo)致的壓強(qiáng)降可以忽略。 殼程總壓降： 對(duì)于液體殼程壓強(qiáng)降的結(jié)垢校正系數(shù) Fs=； 殼程數(shù) Ns=1 ()pp( 39。239。1 ???????????? ）sso NFp =7307Pa20210Pa. 符合任務(wù)書的要求。 第四節(jié) 、 設(shè)計(jì)結(jié)果一覽表 換熱器工藝設(shè)計(jì)結(jié)果如下表所示： 參 數(shù) 原油 柴油 流率 kg/h 45600 37400 進(jìn) /出口溫度 /℃ 70/110 175/ 物性 密度 /（ kg/m3） 815 715 定壓比熱容 /[kj/（ kg?k） ] 粘度 /（ Pa?s） 310? 310? 導(dǎo)熱系數(shù) W/(m ℃ 雷諾數(shù) 1910 26366 普朗德數(shù) 設(shè)備結(jié)構(gòu)參數(shù) 形式 浮頭式 殼程數(shù) 1 管徑 /㎜ Φ 25 管心距 /㎜ 32 管長 /㎜ 6000 管子排列 △ 管數(shù)目 /根 156 管程數(shù) 4 傳熱面積 /㎡ 材質(zhì) 碳鋼 主要計(jì)算結(jié)果 管程 殼程 流速 /（ m/s） 污垢熱阻 /（㎡ /W） 104 104 傳熱系數(shù) /[W/（㎡ ? .℃ ） ] 裕度 /% % 折流板直徑， mm 540 折流板缺口高度 ,mm 120 折流板厚， mm 6 折流板間距 h， mm 400 折流板數(shù)量 14 第三章 設(shè)計(jì)總結(jié)、感想及有關(guān)問題分析討論 設(shè)計(jì)總結(jié)、感想 ： 此次化工原理課程設(shè)計(jì)題目是“柴油 原油換熱器設(shè)計(jì)”， 課程設(shè)計(jì)是培養(yǎng)個(gè)人綜合運(yùn)用所學(xué)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)我們學(xué)生獨(dú)立工作能力的重要作用。 在換熱器的設(shè)計(jì)過程中 ,我感覺我的理論運(yùn)用于實(shí)際的能力得到了提升，主要有以下幾點(diǎn)： (1)掌握了查閱資料，選用公式和搜集數(shù)據(jù)的能力； (2)樹立了既考慮技術(shù)上的先進(jìn)性與可行性，又考慮經(jīng)濟(jì)上 的合理性，并注意到操作時(shí)的勞動(dòng)條件和環(huán)境保護(hù)的正確設(shè)計(jì)思想，在這種設(shè)計(jì)思想的指導(dǎo)下去分析和解決實(shí)際問題的能力；比如說我們所設(shè)計(jì)的換熱器 ,要考慮合理的壓降 。 (3)培養(yǎng)了迅速準(zhǔn)確的進(jìn)行工程計(jì)算的能力；我們學(xué)會(huì)了查閱資料 ,小組討論 ,綜合前后數(shù)據(jù)進(jìn)行分析 。 (4)學(xué)會(huì)了用簡潔的文字，清晰的圖表來表達(dá)自己設(shè)計(jì)思想的能力。 （ 5） 從設(shè)計(jì)結(jié)果可看出，若要保持總傳熱系數(shù)，溫度越大、換熱管數(shù)越多，折流板數(shù)越多、殼徑越大，這主要是因?yàn)?水 的出口溫度增高，總的傳熱溫差下降，所以換熱面積要增大，才能保證 Q和 ，換 熱器尺寸增大，金屬材料消耗量相應(yīng)增大 .通過這個(gè)設(shè)計(jì)，我們可以知道，為提高傳熱效率，降低經(jīng)濟(jì)投入，設(shè)計(jì)參數(shù)的選擇十分重要 。 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)流通過管束，使湍動(dòng)程度大為增加。 （ 6） 在化工廠使用列管式換熱最廣泛 ，有點(diǎn)如下： 換熱效率高 ,熱損失小 ； 占地面積小重量輕 ； 污垢系數(shù)低 ； 檢修、清洗方便 ； 產(chǎn)品適用面廣 。 通過這次課程設(shè)計(jì)，我學(xué)到了很多，一份耕耘一份收獲，當(dāng)我捧著自己辛苦畫的圖紙的時(shí)候，那種成就 感是無法言喻的。這是一段令人難忘的記憶。 耐心、細(xì)心、決心、團(tuán)結(jié)、協(xié)作 —— 是本次課程設(shè)計(jì)最大的感受。 分析討論： （ 1）設(shè)計(jì)列管式換熱器時(shí)，通常都應(yīng)選用標(biāo)準(zhǔn)型號(hào)的換熱器，為什么？ 是方便對(duì)以前的設(shè)備進(jìn)行利用！我們現(xiàn)在設(shè)計(jì)的換熱器的話 都是定制性的！要根據(jù)現(xiàn)在的流量，污垢系數(shù)，壓降等進(jìn)行計(jì)算 。 （ 2）為什么在化工廠使用列管式換熱最廣泛？ a、耐腐蝕性：聚丙烯具有優(yōu)良的耐化學(xué)品性，對(duì)于無機(jī)化合物，不論酸，堿、鹽溶液，除強(qiáng)氧化性物料外，幾乎直到 100℃都對(duì)其無破壞作用，對(duì)幾乎所有溶劑在室溫下均不溶解，一般烷、 徑、醇、酚、醛、酮類等介質(zhì)上均可使用。 b、耐溫性：聚丙烯塑料熔點(diǎn)為 164174℃，因此一般使用溫度可達(dá) 110125℃。 c、無毒性：不結(jié)垢，不污染介質(zhì)，也可用于食品工業(yè)。 d、重量輕：對(duì)設(shè)備安裝維修極為方便。 （ 3）在列管式換熱器中，殼程有擋板和沒有擋板時(shí)，其對(duì)流傳熱系數(shù)的計(jì)算方法有何不同？ 當(dāng)無折流擋板時(shí)， 0 .5 5 1 / 31 .7 2 R e Prde ?????，必須先計(jì)算出當(dāng)量直徑。 （ 4）說明列管式換熱器的選型計(jì)算步驟？ 根據(jù)兩流體的溫度變化情況，估計(jì)換熱器的管壁溫和殼體溫，初步選用換熱器的 型式。 (5)在換熱過程中，冷卻劑的進(jìn)出口溫度是按什么原則確定的？ ? 20℃ 3種情況： a:兩種工藝流體換熱時(shí)，在一般情況下，冷端溫差 ? 20℃ b:兩種工藝流體換熱時(shí)，若熱流體尚需進(jìn)一步加熱，則冷端溫差 ? 15℃ c:采用水或其他冷卻劑冷卻時(shí)，冷端溫差 ? 5℃ ，否則會(huì)加快水垢的生成。對(duì)于經(jīng)濟(jì)良好凈化的新鮮水，出口溫度可達(dá)到 45℃ 或稍高一些；對(duì)于凈化比較差的冷卻水，出口溫度建議不要超過 40℃ 。 （ 6）說明常用換熱管的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格（批管徑和管長） 。 公稱直徑 DN。 鋼管制圓筒： 159,219,273,325 mm。 卷制圓筒： 400,450,500,600,700,800,900,1000，（ 1100）， 1200（ 1300）， 1400（ 1500），1600（ 1700）， 1800mm。 公稱壓力 PN。 ,,。 換熱管長度 L。 1500,2021,3000,4500,6000,9000mm。 （ 7）列管式換熱器中，兩流體的流動(dòng)方向是如何確定的？比較其優(yōu)缺點(diǎn)？ 流向的選擇就是決定并 流、逆流還是復(fù)雜流動(dòng)。對(duì)于無相變傳熱，當(dāng)冷熱流體的進(jìn)出口溫度一定時(shí)，逆流操作的平均推動(dòng)力大于并流，因而傳遞同樣的熱流量，所需傳熱面積減小。就增加傳熱推動(dòng)力而言，逆流操作總是優(yōu)于并流。但在實(shí)際換熱器內(nèi)，純粹的逆流和并流是不多見的。當(dāng)采用多管程和多殼程時(shí)，換熱器內(nèi)流體的流動(dòng)形式較為復(fù)雜。此時(shí)需要根據(jù)純逆流平均推動(dòng)力和修正系數(shù) φ來計(jì)算實(shí)際推動(dòng)阻力，它的值應(yīng)大于 ，否則應(yīng)該變流動(dòng)方式。 參考文獻(xiàn) 【 1】申迎華，郝曉剛 .《化工原理課程設(shè)計(jì)》 .北京，化學(xué)工業(yè)出版社， 2021 【 2】姚玉英等 .《化工原理（上）》 .天津，天津大學(xué)出版社， 2021 【 3】任曉光 .《化工原理課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)》 .北京，化學(xué)工業(yè)出版社， 2021 【 4】賈紹義 .柴誠敬 .《化工原理課程設(shè)計(jì)》 .天津，天津大學(xué)出版社， 2021 【 5】袁文 .劉巖 .《化工制圖》 .哈爾濱，哈爾濱工程大學(xué)出版社， 2021 【 6】鐘理 , 伍欽，馬四朋 . 《化工原理（上）》 . 北京，化學(xué)工業(yè)出版社， . 【 7】《材料與零部件（上）》 . 上?？茖W(xué)技術(shù)出版社 . . 【 8】 錢頌文 . 《換熱器設(shè)計(jì)手冊(cè)》，北京，化學(xué)工業(yè)出版社， 【 9】 匡國柱 . 《化工單元過 程及設(shè)備課程設(shè)計(jì)》 . 北京，化學(xué)工業(yè)出版社， 2021 【 10】 陳錦昌 . 《計(jì)算機(jī)工程制圖》 . 廣州，華南理工大學(xué)出版社， . 【 11】鄭津洋，董其伍，桑芝富 . 《過程設(shè)備設(shè)計(jì)》 . 北京，化學(xué)工業(yè)出版社， . 【 12】 趙軍 . 《化工 設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)》 . 北京，化學(xué)工業(yè)出版社 . 2021. 【 13】 劉道德 .《化工設(shè)備的選擇與工藝設(shè)計(jì)》 .中南工業(yè)大學(xué)出版社， 1992. 附錄 ： 主視圖 左視圖 換熱管道截面圖 支座底板