【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： 左鞍座標記：鞍座 BI 550— S JB4712— 1992， 右鞍座標記：鞍座 BI 550— F JB4712— 1992。 第三節(jié) 換熱器校核 一． 傳熱系數(shù) K 的計算 1．管程對流傳熱系數(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)設計任務書，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 需要實際A〉 15% 符合換熱器設計規(guī)范的要求。 二 、壓強降的計算 1．管程壓強降 已知管程直管的絕對粗糙度ε =，則ε /d1=，雷諾準數(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致的壓強降按經(jīng)驗公式計算如下： 22 171532 u3p 2212 ??????? 柴油? Pa； 一般地，流體流經(jīng)換熱器進出口導致的壓強降可以忽略。 對于Φ 25 的換熱管，結(jié)垢 校正系數(shù) Ft=；因為是單殼程、四管程的換熱器，所以 Ns=1， Np=4； 2 7 0 2 )()pp( 21 ??????????????? sPti NNFp Pa 2．殼程壓強降 流體橫過管束的壓強降： 管子排列方法對壓強降的校正因數(shù) F=(正三角形排列 )； 殼程流體的摩擦系數(shù) fo，當 Re2〉 500 時， 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)換熱器進出口導致的壓強降可以忽略。 殼程總壓降： 對于液體殼程壓強降的結(jié)垢校正系數(shù) Fs=； 殼程數(shù) Ns=1 ()pp( 39。239。1 ???????????? ）sso NFp =7307Pa20210Pa. 符合任務書的要求。 第四節(jié) 、 設計結(jié)果一覽表 換熱器工藝設計結(jié)果如下表所示： 參 數(shù) 原油 柴油 流率 kg/h 45600 37400 進 /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? 導熱系數(shù) W/(m ℃ 雷諾數(shù) 1910 26366 普朗德數(shù) 設備結(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 設計總結(jié)、感想及有關(guān)問題分析討論 設計總結(jié)、感想 ： 此次化工原理課程設計題目是“柴油 原油換熱器設計”， 課程設計是培養(yǎng)個人綜合運用所學課程及有關(guān)選修課程的基本知識去解決某一設計任務的一次訓練，也起著培養(yǎng)我們學生獨立工作能力的重要作用。 在換熱器的設計過程中 ,我感覺我的理論運用于實際的能力得到了提升，主要有以下幾點： (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)上的先進性與可行性，又考慮經(jīng)濟上 的合理性，并注意到操作時的勞動條件和環(huán)境保護的正確設計思想，在這種設計思想的指導下去分析和解決實際問題的能力；比如說我們所設計的換熱器 ,要考慮合理的壓降 。 (3)培養(yǎng)了迅速準確的進行工程計算的能力；我們學會了查閱資料 ,小組討論 ,綜合前后數(shù)據(jù)進行分析 。 (4)學會了用簡潔的文字，清晰的圖表來表達自己設計思想的能力。 （ 5） 從設計結(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，這主要是因為 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增大 .通過這個設計，我們可以知道，為提高傳熱效率，降低經(jīng)濟投入，設計參數(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)定路徑多次錯流通過管束，使湍動程度大為增加。 （ 6） 在化工廠使用列管式換熱最廣泛 ，有點如下： 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 。 通過這次課程設計，我學到了很多，一份耕耘一份收獲，當我捧著自己辛苦畫的圖紙的時候，那種成就 感是無法言喻的。這是一段令人難忘的記憶。 耐心、細心、決心、團結(jié)、協(xié)作 —— 是本次課程設計最大的感受。 分析討論： （ 1）設計列管式換熱器時，通常都應選用標準型號的換熱器，為什么？ 是方便對以前的設備進行利用！我們現(xiàn)在設計的換熱器的話 都是定制性的！要根據(jù)現(xiàn)在的流量，污垢系數(shù)，壓降等進行計算 。 （ 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)良的耐化學品性，對于無機化合物，不論酸，堿、鹽溶液，除強氧化性物料外，幾乎直到 100℃都對其無破壞作用，對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：聚丙烯塑料熔點為 164174℃，因此一般使用溫度可達 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：對設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，其對流傳熱系數(shù)的計算方法有何不同？ 當無折流擋板時， 0 .5 5 1 / 31 .7 2 R e Prde ?????，必須先計算出當量直徑。 （ 4）說明列管式換熱器的選型計算步驟？ 根據(jù)兩流體的溫度變化情況，估計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，在一般情況下，冷端溫差 ? 20℃ b:兩種工藝流體換熱時，若熱流體尚需進一步加熱，則冷端溫差 ? 15℃ c:采用水或其他冷卻劑冷卻時，冷端溫差 ? 5℃ ，否則會加快水垢的生成。對于經(jīng)濟良好凈化的新鮮水，出口溫度可達到 45℃ 或稍高一些；對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準規(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，兩流體的流動方向是如何確定的？比較其優(yōu)缺點？ 流向的選擇就是決定并 流、逆流還是復雜流動。對于無相變傳熱，當冷熱流體的進出口溫度一定時，逆流操作的平均推動力大于并流，因而傳遞同樣的熱流量，所需傳熱面積減小。就增加傳熱推動力而言，逆流操作總是優(yōu)于并流。但在實際換熱器內(nèi)，純粹的逆流和并流是不多見的。當采用多管程和多殼程時，換熱器內(nèi)流體的流動形式較為復雜。此時需要根據(jù)純逆流平均推動力和修正系數(shù) φ來計算實際推動阻力，它的值應大于 ，否則應該變流動方式。 參考文獻 【 1】申迎華，郝曉剛 .《化工原理課程設計》 .北京，化學工業(yè)出版社， 2021 【 2】姚玉英等 .《化工原理（上）》 .天津，天津大學出版社， 2021 【 3】任曉光 .《化工原理課程設計指導》 .北京，化學工業(yè)出版社， 2021 【 4】賈紹義 .柴誠敬 .《化工原理課程設計》 .天津，天津大學出版社， 2021 【 5】袁文 .劉巖 .《化工制圖》 .哈爾濱，哈爾濱工程大學出版社， 2021 【 6】鐘理 , 伍欽，馬四朋 . 《化工原理（上）》 . 北京，化學工業(yè)出版社， . 【 7】《材料與零部件（上）》 . 上?？茖W技術(shù)出版社 . . 【 8】 錢頌文 . 《換熱器設計手冊》，北京，化學工業(yè)出版社， 【 9】 匡國柱 . 《化工單元過 程及設備課程設計》 . 北京，化學工業(yè)出版社， 2021 【 10】 陳錦昌 . 《計算機工程制圖》 . 廣州，華南理工大學出版社， . 【 11】鄭津洋，董其伍，桑芝富 . 《過程設備設計》 . 北京，化學工業(yè)出版社， . 【 12】 趙軍 . 《化工 設備機械基礎》 . 北京，化學工業(yè)出版社 . 2021. 【 13】 劉道德 .《化工設備的選擇與工藝設計》 .中南工業(yè)大學出版社， 1992. 附錄 ： 主視圖 左視圖 換熱管道截面圖 支座底板