2023年全國碩士研究生考試考研英語一試題真題(含答案詳解+作文范文)_第1頁
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文檔簡介

1、<p><b>  一、設(shè)計(jì)任務(wù)書4</b></p><p>  二、根據(jù)任務(wù)要求,確定設(shè)計(jì)方案4</p><p>  2.1 選擇換熱器的類型4</p><p>  2.2 流動方向及流速的確定5</p><p>  2.3 安裝方式5</p><p>  三、設(shè)計(jì)條件及主要

2、物性數(shù)據(jù)5</p><p>  3.1 設(shè)計(jì)條件5</p><p>  3.2 確定主要物性數(shù)據(jù)5</p><p>  3.2.1 定性溫度的確定6</p><p>  3.2.2 流體有關(guān)物性數(shù)據(jù)6</p><p>  四、傳熱過程工藝計(jì)算6</p><p>  4.1 估算傳熱面

3、積6</p><p>  4.1.1 熱流量6</p><p>  4.1.2 冷卻水用量6</p><p>  4.1.3 平均傳熱溫差7</p><p>  4.1.4 傳熱面積7</p><p>  4.2 主體構(gòu)件的工藝結(jié)構(gòu)尺寸7</p><p>  4.2.1換熱管規(guī)格及材

4、質(zhì)的選定7</p><p>  4.2.2 管程數(shù)和傳熱管數(shù)及長度的確定7</p><p>  4.2.3 傳熱管的排列和分程方法8</p><p>  4.2.4 殼體內(nèi)徑8</p><p>  4.2.5畫出排管圖8</p><p>  4.2.6計(jì)算實(shí)際傳熱面積及過程的總傳熱系數(shù)9</p>

5、<p>  4.2.7 折流板直徑和數(shù)量及其有關(guān)尺寸的確定9</p><p>  4.3 換熱器主要傳熱參數(shù)10</p><p>  4.3.1 壁溫核算10</p><p>  4.3.2 換熱器內(nèi)流體流動阻力(壓降)10</p><p> ?。?)管程流動阻力10</p><p> ?。?)

6、殼程流動阻力11</p><p>  4.3.3 校核總傳熱系數(shù)12</p><p>  4.3.4 校核傳熱面積13</p><p>  五、主要構(gòu)件的設(shè)計(jì)計(jì)算及選型14</p><p><b>  5.1 殼體14</b></p><p>  5.1.1殼體壁厚14</p&

7、gt;<p>  5.1.2殼體直徑15</p><p><b>  5.2 管板15</b></p><p>  5.2.1 管板參數(shù)15</p><p>  5.2.2管板與殼體的連接15</p><p>  5.2.3 管子在管板上的固定方式15</p><p>  

8、5.3分程隔板15</p><p><b>  5.4折流板15</b></p><p>  5.4.1折流板類型15</p><p>  5.4.2 折流板尺寸16</p><p>  5.5 封頭及管箱16</p><p>  5.5.1 封頭16</p><p

9、>  5.5.2 封頭法蘭及管箱法蘭16</p><p>  六、附屬件的計(jì)算及選型16</p><p>  6.1 接管及其法蘭16</p><p>  6.2 拉桿定距管17</p><p>  6.3 支座設(shè)計(jì)17</p><p>  6.3.1 支座的設(shè)計(jì)選型17</p><

10、;p>  6.3.2 尺寸確定17</p><p>  6.4 膨脹節(jié) 17</p><p>  七、設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果匯總表17</p><p><b>  八、設(shè)計(jì)總結(jié)18</b></p><p><b>  參考文獻(xiàn)20</b></p><p>  一、列

11、管式換熱器設(shè)計(jì)任務(wù)書</p><p> ?。ㄒ唬┰O(shè)計(jì)題目 煤油冷卻器的設(shè)計(jì)</p><p>  (二)設(shè)計(jì)任務(wù)及操作條件</p><p>  (1)設(shè)備型式:列管式換熱器 </p><p>  (2)生產(chǎn)能力:600+0.1×n噸/天 ,煤油處理量 </p><p>  說明: n為學(xué)號尾數(shù)后兩位

12、, 一天=24小時(shí)</p><p><b>  (3)操作條件:</b></p><p>  ①煤油入口溫度140℃,出口40℃;</p><p>  ②冷卻介質(zhì):循環(huán)水,入口溫度30℃,出口溫度40℃;</p><p> ?、墼试S壓降:≤105pa</p><p> ?、苊河投ㄐ詼囟认碌奈镄詳?shù)據(jù)

13、:</p><p><b>  ρ=825kg/ </b></p><p>  μ=7.15×pa.s </p><p>  λ=0.14w/(m.℃) </p><p>  Cp=2.22kJ/(kg.℃)</p><p> ?、菝磕臧?00天計(jì),每天按24小時(shí)計(jì)</p>

14、<p>  ⑥建廠地址 家鄉(xiāng)地區(qū)</p><p><b> ?。ㄈ┰O(shè)計(jì)要求</b></p><p>  選擇適宜的列管式換熱器并進(jìn)行核算</p><p>  二、根據(jù)任務(wù)要求,確定設(shè)計(jì)方案</p><p>  2.1 選擇換熱器的類型</p><p>  選用帶補(bǔ)償圈的固定管板式換

15、熱器。這類換熱器結(jié)構(gòu)簡單、價(jià)格低廉,但管外清洗困難,宜處理殼方流體較清潔及不易結(jié)垢的物料。根據(jù)設(shè)計(jì)要求,采用固定管板式換熱器。</p><p>  2.2 流動方向及流速的確定,流動路徑的選擇</p><p>  查文獻(xiàn)【1】P6,表1-1,取管內(nèi)流速為 流動方向:逆流。</p><p>  管外清洗困難,宜處理殼方流體較清潔及不易結(jié)垢的物料。因水的對流傳熱系數(shù)一

16、般較大,并易結(jié)垢,煤油不易結(jié)垢,按煤油走殼程考慮,水走管程。</p><p><b>  2.3 安裝方式 </b></p><p>  采用列管式換熱器 焊接臥式安裝方式。</p><p>  三、設(shè)計(jì)條件及主要物性數(shù)據(jù)</p><p>  3.1 設(shè)計(jì)條件(以三線表表示)</p><p>  

17、3.2 確定主要物性數(shù)據(jù)</p><p>  3.2.1 定性溫度的確定</p><p>  被冷卻物質(zhì)為煤油,入口溫度為140℃,出口溫度為</p><p>  冷卻介質(zhì)為自來水,入口溫度為,出口溫度為</p><p><b>  煤油的定性溫度:</b></p><p><b>  

18、水的定性溫度:</b></p><p><b>  兩流體的溫差:</b></p><p>  3.2.2 流體有關(guān)物性數(shù)據(jù)</p><p>  由于兩流體溫差大于50℃,故選用帶補(bǔ)償圈的固定管板式列管換熱器。</p><p>  水在定性溫度下的物性數(shù)據(jù):</p><p>  密度=

19、994kg/, 粘度=7.27×pa.s</p><p>  導(dǎo)熱系數(shù)=0.627w/(m.℃), 比熱容=4.174kJ/(kg.℃)</p><p>  四、傳熱過程工藝計(jì)算</p><p>  4.1 估算傳熱面積</p><p><b>  4.1.1 熱流量</b></p><

20、;p><b>  熱負(fù)荷: </b></p><p>  4.1.2 冷卻水用量</p><p><b>  冷卻水的消耗量</b></p><p>  4.1.3 平均傳熱溫差</p><p>  計(jì)算兩流體的平均溫度差,并確定殼程數(shù)。選取逆流流向,先按1管程2殼程考慮計(jì)算出平均溫度差:&l

21、t;/p><p><b>  有關(guān)參數(shù)</b></p><p><b>  ,</b></p><p>  根據(jù)R,P值,查溫度校正系數(shù)圖,得溫度校正系數(shù)為,因此平均溫度差</p><p>  4.1.4 傳熱面積</p><p><b>  選</b>&l

22、t;/p><p><b>  傳熱面積 </b></p><p>  4.2主體構(gòu)件的工藝結(jié)構(gòu)尺寸</p><p>  4.2.1換熱管規(guī)格及材質(zhì)的選定。選用 25鋼管。</p><p>  4.2.2 管程數(shù)和傳熱管數(shù)及長度的確定。</p><p><b>  管數(shù):</b>

23、;</p><p><b>  管長:</b></p><p>  按商品管長系列規(guī)格,取管長L=6m。</p><p><b>  管程數(shù):</b></p><p><b>  總傳熱管子數(shù):根</b></p><p>  4.2.3 傳熱管的排列和分

24、程方法</p><p>  管子排列方式,采用正三角形排列;管子與管板的連接,采用焊接法。管束分程方法采用平行方式。</p><p>  4.2.4 計(jì)算殼體內(nèi)徑。</p><p>  由于管中心距 </p><p>  橫過管束中心線的管數(shù) </p><p>  管束中心線上最

25、外層管的中心至殼休內(nèi)壁的距離 </p><p>  所以 按殼體直徑標(biāo)準(zhǔn)系列尺寸圓整,取</p><p> ?。模?00mm 因?yàn)楣荛L徑比合適。 </p><p>  4.2.5 畫出排管圖。根據(jù)殼休內(nèi)徑D、管中心距 t、橫過管束中心線的管數(shù)及其排列方式,繪出排管圖,如右圖所示。由圖可見,中心排有17根管時(shí)按正三角形排列,可排217根,

26、若在六角形每邊各加5根,總共排247根,除去7根拉桿位置,實(shí)際排出240根,與上述計(jì)算相符。因此,實(shí)際管子數(shù)N=n=240根。</p><p>  4.2.6 計(jì)算實(shí)際傳熱面積及過程的總傳熱系數(shù)</p><p>  4.2.7 折流板直徑、數(shù)量及其有關(guān)尺寸的確定。</p><p>  選取折流板與殼體間的間隙為3.5mm,因此,折流析直徑</p>&l

27、t;p><b>  切去弓形高度 </b></p><p><b>  取折流板間距,塊</b></p><p><b>  取整得 塊</b></p><p><b>  實(shí)際折流板間距 </b></p><p>  4.2.8 拉桿的直徑和數(shù)量與

28、定距管的選定。選用鋼拉桿,數(shù)量7條。定距管采用與換熱管相同的管子,即25鋼管。</p><p>  4.2.9 溫度補(bǔ)償圈的選用。</p><p>  由于>50,固需考慮設(shè)置溫度補(bǔ)償圈。具體結(jié)構(gòu)尺寸可從有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)查取。</p><p>  4.2.10 列出所設(shè)計(jì)換熱器的結(jié)構(gòu)基本參數(shù)。</p><p>  4.3 換熱器主要傳熱參數(shù)&l

29、t;/p><p>  4.3.1 壁溫核算</p><p><b>  即</b></p><p><b>  解得</b></p><p>  4.3.2 換熱器內(nèi)流體流動阻力(壓降)</p><p><b> ?。?)管程流動阻力</b></p&g

30、t;<p>  據(jù)上述結(jié)果可知:管程數(shù)=2, 殼程數(shù)=1;對于25的換熱管,結(jié)構(gòu)校正系數(shù)為 </p><p><b>  直管段壓強(qiáng)降  </b></p><p>  取不銹鋼管壁的粗糙度,則</p><p><b>  由摩擦系數(shù)圖查得</b></p><p><b>  

31、所以 </b></p><p>  管程流體壓強(qiáng)降滿足要求。</p><p> ?。?)殼程流動阻力(循環(huán)水走殼程)</p><p>  其中流體流經(jīng)管束的壓強(qiáng)降   </p><p>  由于管子為正三角形排列,則管子排列方式對壓強(qiáng)降的校正因子取:F=0.5</p><p>  橫過管子中

32、心的管子數(shù):根  折流板數(shù):塊</p><p><b>  所以</b></p><p>  殼程壓強(qiáng)降滿足題給要求。</p><p>  4.3.3 校核總傳熱系數(shù)</p><p>  總傳熱系數(shù)由下式計(jì)算:</p><p> ?。?)計(jì)算管程對流傳熱系數(shù)</p><p>

33、; ?。?)計(jì)算殼程對流傳熱系數(shù)</p><p><b>  導(dǎo)熱系數(shù),</b></p><p>  煤油在殼程中流動的雷諾數(shù)為</p><p>  因?yàn)樵诜秶鷥?nèi),故可采用凱恩(Kern)法求算,即</p><p>  由于液體被冷卻, 取,所以</p><p><b>  (3)確定

34、污垢熱阻</b></p><p><b>  傳熱管壁導(dǎo)熱系數(shù)</b></p><p> ?。?)計(jì)算總傳熱系數(shù)(管壁熱阻可忽略時(shí),總傳熱系數(shù)為:)</p><p>  由于=490,所以,</p><p>  在1.15~1.25間,符合要求。</p><p><b>  

35、校核傳熱面積</b></p><p>  根據(jù)和所設(shè)計(jì)換熱器的實(shí)際傳熱面積,就可以求出換熱器的面積裕度:</p><p>  在15%~25%間,該傳熱器傳熱面積的裕度符合要求。</p><p>  五、主要構(gòu)件的設(shè)計(jì)計(jì)算及選型</p><p><b>  5.1 殼體</b></p><

36、p>  5.1.1 殼體壁厚 </p><p>  選取設(shè)計(jì)壓力P=0.6MPa,殼體材料為Q235-B,查得其相應(yīng)的許用應(yīng)力=113MPa;焊縫系數(shù)=0.65(單面焊),腐蝕裕度C=5mm,所以</p><p>  根據(jù)鋼板厚度標(biāo)準(zhǔn),取厚度為10mm鋼板,即</p><p><b>  5.1.2殼體直徑</b></p>

37、;<p>  殼體內(nèi)徑為600mm,則外徑D=600+10=610mm</p><p><b>  5.2 管板</b></p><p>  5.2.1 管板參數(shù)</p><p>  管板主要尺寸:DN=600,</p><p>  D=715,c=12.5,b=40,d=18</p><

38、;p>  5.2.2管板與殼體的連接</p><p>  由于管板較厚,殼體壁較薄,為了保證必要的焊接強(qiáng)度,采用管板歉法蘭的結(jié)構(gòu),因?yàn)檫@樣卸下頂蓋可對管子接口進(jìn)行檢查和修理,清洗管子也較為方便。</p><p>  5.2.3 管子在管板上的固定方式</p><p>  管子與管板采用脹接方法固定。</p><p><b> 

39、 5.3 分程隔板</b></p><p>  分程隔板安裝在管箱也管子中心線相平行的位置。管束分程采用平行方式,管板上刨出溝槽以安放墊片,以保證管內(nèi)各程之間的密封。分程的槽寬12mm,交角處用直線過渡。</p><p><b>  5.4 折流板</b></p><p>  5.4.1 折流板類型</p><p

40、>  采用弓形折流板,為了檢修時(shí)能完全排除臥式換熱器殼體內(nèi)的剩余液體,折流板下部開有小口,即邊長為20mm扇形。折流板上下方向排列。</p><p>  5.4.2 折流板尺寸</p><p>  折流板直徑為D=593mm,切去弓形高度h=150mm,厚度取=6mm。</p><p><b>  5.5 封頭及管箱</b></p&

41、gt;<p><b>  5.5.1 封頭</b></p><p>  封頭有平板形和橢圓形和碟形,平板形用于直徑小(一般小于400mm)的殼體,圓形用于大直徑的殼體。殼徑為600mm,選用橢圓形封頭。</p><p><b>  5.5.2封頭法蘭</b></p><p>  壓力容器法蘭的類型有甲型平焊法

42、蘭、乙型平焊法蘭和長頸對焊法蘭。從密封面來說,又有平密封面、凹凸密封面和榫槽密封面。此次采用甲型平焊法蘭(平面密封型)。</p><p>  六、附屬件的計(jì)算及選型</p><p>  6.1 接管及其法蘭 </p><p>  換熱器中流體進(jìn)、出口的接管直徑按下式計(jì)算,即</p><p>  式中 ——流體的體積流量,</p&

43、gt;<p>  ——流體在接管中的流速,m/s。</p><p>  流速 的經(jīng)驗(yàn)值可取為對流體 u=1.5~2m/s 取液體流速=1.5m/s,自來水進(jìn)出口接管的內(nèi)徑 </p><p>  管法蘭采用板式平焊鋼制管法蘭,相關(guān)尺寸參見HG20593-97。</p><p>  6.2 拉桿和定距管</p><p>  

44、為了使折流板能牢固地保持在一定的位置上,通常采用拉桿和定距管。所選擇的拉桿直徑為12mm,拉桿數(shù)量為7,定距管 (參考文獻(xiàn)《化工設(shè)備手冊》曲文海 主編) </p><p><b>  6.3 支座設(shè)計(jì)</b></p><p>  6.3.1 支座的設(shè)計(jì)選型</p><p>  臥式換熱器,采用固定F型和滑動S型鞍式支座各一個(gè),一般靠近管箱側(cè)為固

45、定鞍座。臥式支座的尺寸按JB/4712鞍式支座的B型設(shè)計(jì)。</p><p>  6.3.2 臥式支座在換熱器上的位置尺寸確定</p><p>  兩支座就設(shè)置在換熱器管束長度范圍的適當(dāng)位置,為:</p><p>  因?yàn)長=6000>3000mm,取=(0.50.7)L,即</p><p>  =(0.560000.7600)=(300

46、04200)mm。又支座中心到管兩端的距離要相等,本次設(shè)計(jì)對支座相距4200mm。</p><p><b>  6.4 膨脹節(jié)</b></p><p>  對于管壁與殼壁溫度大于50的固定管板式換熱器,應(yīng)考慮消除溫差應(yīng)力的溫度補(bǔ)償裝置,以防止溫差應(yīng)力引起管子彎曲,或可能造成管子與管板連接處泄漏,甚至使得管子從管板上拉脫等影響。</p><p>

47、  本次采用R=35mm,S=5mm的波形膨脹節(jié)。</p><p>  七、設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果匯總表</p><p>  工藝設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果匯總表</p><p><b>  八、設(shè)計(jì)總結(jié)</b></p><p>  通過這次課程設(shè)計(jì),加強(qiáng)了我們動手、思考和解決問題的能力。在設(shè)計(jì)過程中,經(jīng)常會遇到這樣那樣的情況,就是心里想著這樣

48、的做可以,但實(shí)際較核時(shí)卻總是達(dá)不到要求,因此總是要不停地去驗(yàn)證,耗費(fèi)在這上面的時(shí)間用去很多,畫圖時(shí)因?yàn)椴恢缽暮蜗率?,很多東西知道尺寸卻不知道怎么組裝起來,一些細(xì)小零件畫起來也很耗時(shí)間。同時(shí)我覺得做課程設(shè)計(jì)同時(shí)也是對課本知識的鞏固和加強(qiáng),由于課本上的知識太多,平時(shí)的學(xué)習(xí)并不能很好的理解和運(yùn)用相關(guān)知識,而且考試內(nèi)容有限,所以在這次課程設(shè)計(jì)過程中,我們對換熱器有了更深的了解,由于所有東西都是由自己去設(shè)計(jì),故對換熱器的構(gòu)件也有了比較深的認(rèn)識。

49、</p><p>  平時(shí)看課本時(shí),只是單純的記一些有關(guān)于考試內(nèi)容的知識,事實(shí)上是對換熱器一點(diǎn)也不了解的,做完課程設(shè)計(jì),可以記住很多東西。比如管程殼程折流板這些,平時(shí)看課本,根本不知道它們是用來做什么的,又應(yīng)該怎么選擇,因?yàn)檎n程設(shè)計(jì)要弄懂才能進(jìn)行下一步,就有目的的去了解了。</p><p>  通過這次課程設(shè)計(jì)使我懂得了理論與實(shí)際相結(jié)合是很重要的,只有理論知識是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的,只有把所學(xué)的理論

50、知識與實(shí)踐相結(jié)合起來,從理論中得出結(jié)論,才能真正為社會服務(wù),從而提高自己的實(shí)際動手能力和獨(dú)立思考的能力。在設(shè)計(jì)的過程中遇到問題,可以說得是困難重重,這畢竟第一次做的,難免會遇到過各種各樣的問題,同時(shí)在設(shè)計(jì)的過程中發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處,對以前所學(xué)過的知識理解得不夠深刻,掌握得不夠牢固。這次課程設(shè)計(jì)終于順利完成了,在設(shè)計(jì)中遇到了很多專業(yè)知識問題,最后在老師的辛勤指導(dǎo)下,終于順利完成。同時(shí),在老師的身上我們學(xué)也到很多實(shí)用的知識,在次我們表示感

51、謝!同時(shí),對給過我?guī)椭乃型瑢W(xué)和各位指導(dǎo)老師再次表示忠心的感謝!此次課程設(shè)計(jì),學(xué)到了很多課內(nèi)學(xué)不到的東西,比如獨(dú)立思考解決問題,出現(xiàn)差錯(cuò)的隨機(jī)應(yīng)變,和與人合作共同提高,都受益非淺,所以今后的制作應(yīng)該會更輕松。 </p><p>  在此,非常感謝xx老師的細(xì)心指導(dǎo),也同樣謝謝其他同學(xué)的無私幫助!</p><p><b>  參考文獻(xiàn)</b></p>&

52、lt;p>  [1] 王志魁,劉麗英等.化工原理(第四版). 北京:化學(xué)出版社,2010.6.</p><p>  [2] 華南理工大學(xué)化工原理考研組.化工過程及設(shè)備設(shè)計(jì). 廣州:華南理工大學(xué)出版社,1996.2.</p><p>  [3] 李功樣,陳蘭英等,常用化工過程及設(shè)備設(shè)計(jì). 廣州:華南理工學(xué)院出版社,2009.8.</p><p>  [4]朱有庭

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