換熱器乙醇冷凝器設(shè)計書

1、<p>　　換熱器乙醇冷凝器設(shè)計書</p><p>　　一、主要內(nèi)容及基本要求</p><p>　?。ㄒ唬┰O(shè)計原始資料 </p><p>　　1．設(shè)備類型：精餾塔頂產(chǎn)品全凝器

2、 </p><p>　　2．操作條件： </p><p>　?。?）產(chǎn)品：乙醇純度95%，其它為水

3、（質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同），常壓飽和溫度下冷凝； </p><p>　?。?）冷卻介質(zhì)：井水，入口壓強(qiáng)0.3MPa，入口溫度30℃，出口溫度40℃；

4、 </p><p>　　（3）允許壓強(qiáng)降：不大于30kPa； </p><p>　　（4）換熱器損失的熱負(fù)荷：以總傳熱量的3%計；

5、 </p><p>　?。?）生產(chǎn)地區(qū)為湖南岳陽，每年按330天計算，每天24小時連續(xù)運(yùn)行。 </p><p>　?。ǘ┰O(shè)計任務(wù)及要求

6、 </p><p>　　1．設(shè)計方案的選擇及流程說明 </p><p>　

7、　根據(jù)任務(wù)設(shè)計書的要求，確定設(shè)計方案和工藝流程。 </p><p>　　2．工藝設(shè)計計算 </p>

8、<p>　　選擇適宜的換熱器并進(jìn)行核算，主要包括物料衡算和熱量衡算、熱負(fù)荷及傳熱面積的確定、換熱器概略尺寸的確定、總傳熱系數(shù)的校核等。（注明公式及數(shù)據(jù)來源） </p><p>　　3．結(jié)構(gòu)設(shè)計計算

9、 </p><p>　　選擇適宜的結(jié)構(gòu)方案，進(jìn)行必要的結(jié)構(gòu)設(shè)計計算。主要包括管程和殼程分程、換熱管尺寸確定、換熱管的布置、管板形式及連接方式、管板與殼體的鏈接、折流板的設(shè)置、封頭與殼程接管、殼體直徑及厚度等。（注明公式及數(shù)據(jù)來源）

10、 </p><p>　　4．輔助設(shè)備的選型與計算 </p><p>　　流體阻力的計算及其輸送機(jī)械的選擇。

11、 </p><p>　　5．繪制工藝流程圖、換熱器的裝配圖 </p><p>　　繪制工藝流程圖一張、換熱器裝配圖一張（一主視圖、一俯視圖、一剖面圖及兩個局部放大圖；設(shè)備技術(shù)要求、主要參數(shù)、接管表、部件明細(xì)表、標(biāo)題欄）。圖

12、紙手工或CAD繪制均可，圖號大小視情況而定。 </p><p>　　6．編寫設(shè)計說明書 </p><p>　

13、　設(shè)計說明書的撰寫應(yīng)符合規(guī)范與要求。 </p><p><b>　　二、進(jìn)度安排</b></p><p>　　三、應(yīng)收集的資料及主要參考文獻(xiàn)</p><p>　?。?）上海醫(yī)藥設(shè)計院．化工工藝設(shè)計手冊（上、下）（M）．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1989．

14、 </p><p>　　（2）劉福華，林慧珠．工程制圖（M）．北京：石油化工出版社，2009． </p><p>　　

15、（3）柴誠敬．化工原理（M）．北京：高等教育出版社，2009． </p><p>　　（4）陳敏恒，叢德滋，方圖南等．化工原理（第三版）（M）．北京：化工工業(yè)出版社，2006．

16、 </p><p>　?。?）賈紹義，柴誠敬．化工原理課程設(shè)計（化工傳遞與單元操作課程設(shè)計）（M）．天津：天津大學(xué)出版社，2002． </p><p>　?。?）申迎華，郝曉剛．化

17、工原理課程設(shè)計（M）．北京：化工工業(yè)出版社，2009． </p><p>　?。?）時鈞，汪家鼎，余國琮等．化學(xué)工程手冊（M）．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1996．

18、 </p><p>　　（8）錢頌文. 熱交換設(shè)計手冊（M），北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2002. </p><p>　　（9）盧煥章等. 石油化工基礎(chǔ)數(shù)據(jù)手冊（M），北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2002.

19、 </p><p>　?。?0）《化工設(shè)備手冊》編輯委員會. 化工設(shè)備圖冊（M），北京：化學(xué)工業(yè)部設(shè)備設(shè)計技術(shù)中心站，1998. <

20、/p><p>　　第二章 概述與設(shè)計方案的選擇</p><p><b>　　1、概述</b></p><p><b>　　1.1換熱器簡介</b></p><p>　　換熱器就是用于存在溫度差的流體間的熱交換設(shè)備，換熱器中至少有兩種流體，溫度較高則放出熱量，反之則吸收熱量。</p>

21、<p>　　工藝流體之間的熱量傳遞是大多數(shù)化工過程中的一個重要組成部分，在化工過程和有關(guān)工業(yè)中使用換熱器的主要類型如下：（1）套管式換熱器：最簡單的類型，用于冷卻和加熱；（2）列管式換熱器：用于各種用途；（3）板框式換熱器（板式換熱器）：用于加熱及冷卻；（4）空氣冷卻器：用于冷卻和冷凝；（5）直接接觸式冷卻器：冷卻和急冷。</p><p>　　列管式和板式，各有優(yōu)點，列管式是一種傳統(tǒng)的換熱器，廣泛應(yīng)用

22、于化工、石油、能源等設(shè)備;板式則以其高效、緊湊的特點大量應(yīng)用于工業(yè)當(dāng)中。其中列管式換熱器又可以分為固定板式換熱器、浮頭式換熱器、填料函式換熱器、U型管式換熱器、釜式換熱器。</p><p>　　1.2換熱器的種類及特點</p><p><b>　　1.管殼式換熱器</b></p><p>　　管殼式換熱器又稱列管式換熱器，是一種通用的標(biāo)準(zhǔn)換熱設(shè)

23、備，它具有結(jié)構(gòu)簡單，堅固耐用，造價低廉，用材廣泛，清洗方便，適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點，應(yīng)用最為廣泛。管殼式換熱器根據(jù)結(jié)構(gòu)特點分為以下幾種：</p><p><b>　　固定管板式換熱器</b></p><p>　　固定管板式換熱器 它由殼體、管束、封頭、管板、折流擋板、接管等部件組成。其結(jié)構(gòu)特點是，兩端的管板與殼體連在一起，管束兩端固定在管板上，這類換熱器結(jié)構(gòu)簡單，緊湊，價格低

24、廉，每根換熱管都可以進(jìn)行更換，且管內(nèi)清洗方便，但管外清洗困難，宜處理兩流體溫差小于50℃且殼方流體較清潔及不易結(jié)垢的物料。</p><p>　　帶有膨脹節(jié)的固定管板式換熱器，其膨脹節(jié)的彈性變形可減小溫差應(yīng)力，這種補(bǔ)償方法適用于兩流體溫差小于70℃且殼方流體壓強(qiáng)不高于600Kpa的情況。</p><p><b>　　浮頭式換熱器</b></p><p

25、>　　浮頭式換熱器的管板有一個不與外殼連接，該端被稱為浮頭，管束連同浮頭可以自由伸縮，而與外殼的膨脹無關(guān)。浮頭式換熱器的管束可以拉出，便于清洗和檢修，適用于兩流體溫差較大的各種物料的換熱，應(yīng)用極為普遍，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價高。</p><p><b>　　填料涵式換熱器</b></p><p>　　填料涵式換熱器管束一端可以自由膨脹，不會產(chǎn)生因殼壁與管壁溫差而引起的

26、溫差應(yīng)力，與浮頭式換熱器相比，結(jié)構(gòu)簡單，造價低，管束可從殼體內(nèi)抽出，管內(nèi)、管間均能進(jìn)行清洗，維修方便。但殼程流體有外漏的可能性，因此殼程不能處理易燃，易爆的流體。且填料函耐壓不高，一般小于4.0Mpa，填料函式換熱器適用于管、殼壁溫差較大或介質(zhì)易結(jié)垢，需經(jīng)常清理且壓力不高的場合。</p><p><b>　　填料函式換熱器</b></p><p>　?。?）U 型管式

27、換熱器</p><p>　　U型管式換熱器是只有一個管板，換熱管為U型，管子兩端固定在同一管板上。管束可以自由伸縮，當(dāng)殼體與 U 型換熱管有溫差時，不會產(chǎn)生溫差應(yīng)力。其優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，管間清洗方便，但管內(nèi)清洗比較困難，利用率較低，殼程易短路，報廢率較高。因而U 型管式換熱器適用于管、殼壁溫差較大或殼程介質(zhì)易結(jié)垢，而管程介質(zhì)清潔不易結(jié)垢以及高溫、高壓、腐蝕性強(qiáng)的場合。一般高溫、高壓、腐蝕性強(qiáng)的介質(zhì)走管內(nèi)，可使高壓空

28、間減小，密封易解決，并可節(jié)約材料和減少熱損失。</p><p><b>　　U形管管殼式換熱器</b></p><p><b>　　2.蛇管式換熱器</b></p><p>　　蛇管式換熱器是管式換熱器中結(jié)構(gòu)最簡單，操作最方便的一種換熱設(shè)備，通常按照換熱方式不同，將蛇管式換熱器分為沉浸式和噴淋式兩類。</p>

29、<p><b>　　3.套管式換熱器</b></p><p>　　套管式換熱器是由兩種不同直徑的直管套在一起組成同心套管，其內(nèi)管用U型時管順次連接，外管與外管互相連接而成，其優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，能耐高壓，傳熱面積可根據(jù)需要增減，適當(dāng)?shù)剡x擇管內(nèi)、外徑，可使流體的流速增大，兩種流體呈逆流流動，有利于傳熱。此換熱器適用于高溫，高壓及小流量流體間的換熱。</p><p&g

30、t;<b>　　2、設(shè)計方案的選擇</b></p><p>　　2．1換熱器型式的選擇</p><p>　　在乙醇精餾過程中塔頂一般采用的換熱器為列管式換熱器，故初步選定在此次設(shè)計中的換熱器為列管式換熱器。</p><p>　　列管式換熱器的型式主要依據(jù)換熱器管程與殼程流體的溫度差來確定。在乙醇精餾的過程中乙醇是在常壓飽和溫度下冷凝，進(jìn)出口溫度

31、都為飽和溫度78.2℃。冷卻介質(zhì)為水，入口溫度為30℃，出口溫度為40℃，兩流體的溫度差不是很大，再根據(jù)概述中各種類型的換熱器的敘述，綜合以上可以選用固定管板式換熱器。</p><p>　　2．2流體流動空間的選擇</p><p>　　在列管式換熱器中，哪一種流體流經(jīng)管程，哪一種流體流經(jīng)殼程，取決于多種因素。</p><p>　　不潔凈和易結(jié)垢的流體宜走管程，因為管

32、程清洗比較方便。</p><p>　　腐蝕性的流體宜走管程，以免時管子和殼體同被腐蝕，且管程便于檢修與更換。</p><p>　　壓力高的流體宜走管程，以免殼體受壓，可節(jié)省殼體金屬消耗量。</p><p>　　被冷卻的流體宜走殼程，可利用殼體對外的散熱作用，增強(qiáng)冷卻效果。</p><p>　　飽和蒸汽宜走殼程，以便于及時排除冷凝液，且蒸汽較潔

33、凈，一般不需清洗</p><p>　　有毒易污染的流體宜走管程，以減少泄漏量。</p><p>　　流量小或粘度大的流體宜走殼程，因流體在有折流擋板的殼程中流動，由于流速和流向的不斷改變，在低Re（Re>100）下即可達(dá)到湍流，以提高傳熱系數(shù)。</p><p>　　若兩流體溫差較大，宜使對流傳熱系數(shù)大的流體走殼程，因壁面溫度與α大的流體接近，以減小管壁與殼壁的

34、溫差，減小溫差應(yīng)力。</p><p>　　綜合以上的選擇原則可以確定水走管程，乙醇走殼程比較適宜。</p><p>　　2．3流體流速的選擇</p><p>　　流體流速的選擇涉及到傳熱系數(shù)、流動阻力及換熱器結(jié)構(gòu)等方面。增大流速，可加大對流傳熱系數(shù)，減少污垢的形成，使總傳熱系數(shù)增大；但同時使流動阻力加大，動力消耗增多；選擇高流速，使管子的數(shù)目減小，對一定換熱面積，不

35、得不采用較長的管子或增加程數(shù)，管子太長不利于清洗，單程變?yōu)槎喑淌蛊骄鶄鳠釡夭钕陆怠Ｒ虼?，一般需通過多方面權(quán)衡選擇適宜的流速。表1至表3列出了常用的流速范圍，可供設(shè)計時參考。選擇流速時，應(yīng)盡可能避免在層流下流動。</p><p>　　表1 管殼式換熱器中常用的流速范圍 </p><p>　　表2 管殼式換熱器中不同粘度液體的常用流速 </p><p>　　表3 管殼式

36、換熱器中易燃、易爆液體的安全允許速度 </p><p>　　由于使用的冷卻介質(zhì)是井水，比較容易結(jié)垢，乙醇則不易結(jié)垢。水和乙醇的粘度都較小，參考以上三個表格數(shù)據(jù)可以初步選定管程流速為0.9m/s，殼程流速為7m/s。</p><p>　　2．4流體出口溫度的確定</p><p>　　冷卻介質(zhì)水的入口溫度30℃，出口溫度為40℃，故，可以求得水的定性溫度為：</p

37、><p>　　熱流體乙醇在飽和溫度下冷凝，故可以確定入口溫度和出口溫度相同，故乙醇的定性溫度Tm=78.2℃。</p><p>　　2．5管程數(shù)和殼程數(shù)的確定</p><p>　　當(dāng)換熱器的換熱面積較大而管子又不能很長時，就得排列較多的管子，為了提高流體在管內(nèi)的流速，需將管束分程。但是程數(shù)過多，導(dǎo)致管程流動阻力加大，動力能耗增大，同時多程會使平均溫差下降，設(shè)計時應(yīng)權(quán)衡考

38、慮。管殼式換熱器系列標(biāo)準(zhǔn)中管程數(shù)有 1、2、4、6 四種。采用多程時，通常應(yīng)使每程的管子數(shù)相等。</p><p>　　管程數(shù)N按下式計算：</p><p><b>　　N=u/v</b></p><p>　　式中 u——管程內(nèi)流體的適宜流速；</p><p>　　V——管程內(nèi)流體的實際流速。</p>

39、<p>　　第三章 工藝設(shè)計計算</p><p><b>　　1確定物性數(shù)據(jù)</b></p><p>　　水的定性溫度為，乙醇的定性溫度為Tm=78.2℃</p><p>　　兩流體在定性溫度下的物性數(shù)據(jù)</p><p>　　2熱負(fù)荷及傳熱面積的確定</p><p><b&

40、gt;　　1、計算熱負(fù)荷</b></p><p>　　冷凝量=12626Kg/h=3.5Kg/s</p><p>　　乙醇?xì)饣屠淠窍喾吹倪^程，查得乙醇?xì)饣瘽摕醨a=863KJ/Kg</p><p>　　故知 乙醇的冷凝潛熱r=863KJ/Kg</p><p>　　熱負(fù)荷Q=r= 3.5×863=3020.5kW

41、 </p><p><b>　　2、計算冷卻水用量</b></p><p>　　換熱器損失的熱負(fù)荷：以總傳熱量的3%計；</p><p>　　則損失的熱負(fù)荷量Q1=3%Q=90.615kW</p><p>　　根據(jù)熱量衡算可以求得水帶走的熱量為Q2=Q－Q1</p><p>　　則可得

42、Q2=2929.885kW</p><p>　　水的流量可由熱量衡算求得,即</p><p>　　==2929.885/4.174(40-30)=70.19kg/s</p><p>　　3、計算有效平均溫度差：</p><p><b>　　逆流溫差</b></p><p>　　4、選取經(jīng)驗傳熱系數(shù)

43、K值</p><p>　　根據(jù)管程走循環(huán)水，殼程走乙醇，總傳熱系數(shù)K現(xiàn)暫取：</p><p><b>　　5、估算換熱面積</b></p><p>　　3換熱器概略尺寸的確定</p><p>　　管徑和管內(nèi)流速 </p><p>　　選用Φ25×2.5mm較高級冷拔傳熱管（碳鋼），取

44、管內(nèi)流速 u1=0.9m/s。</p><p>　　管程數(shù)和傳熱管數(shù) </p><p>　　可依據(jù)傳熱管內(nèi)徑和流速確定單程傳熱管數(shù)</p><p><b>　　=(根）</b></p><p>　　按單程管計算，所需的傳熱管長度為</p><p><b>　　L=</b>

45、;</p><p>　　按單程管設(shè)計，傳熱管適中，可以用單管程結(jié)構(gòu)。根據(jù)本設(shè)計實際情況，現(xiàn)取傳熱管長l=6m，則該換熱器的管程數(shù)為</p><p><b>　　=</b></p><p>　　傳熱管總根數(shù) N=250×1=250(根）</p><p>　　3、平均傳熱溫差校正及殼程數(shù)</p&g

46、t;<p>　　平均溫差校正系數(shù)有 :</p><p><b>　　R=0 P=</b></p><p>　　單殼程，單管程結(jié)構(gòu)，查得 </p><p>　　平均傳熱溫差 ℃</p><p>　　由于平均傳熱溫差校正系數(shù)大于0.8，同時殼程流體流量較大，故取單殼程合適。<

47、;/p><p><b>　　4、殼體內(nèi)徑</b></p><p>　　則橫過管數(shù)中心線管的根數(shù) （根）</p><p>　　在計算殼體內(nèi)徑時可用公式：</p><p><b>　　D=t</b></p><p>　　b取傳熱管外徑，則：</p><p>

48、;　　D=32（18-1）+50=594mm</p><p>　　按卷制殼體的進(jìn)級檔，可取D=600mm</p><p>　　臥式固定管板式換熱器的規(guī)格如下：</p><p>　　公稱直徑D…………………………600mm</p><p>　　公稱換熱面積S……………………117.05m2</p><p>　　管程數(shù)……

49、………………………1</p><p>　　管數(shù)n………………………………250</p><p>　　管長L………………………………6m</p><p>　　管子直徑……………………………</p><p>　　管子排列方式………………………正三角形</p><p><b>　　5、折流板</b>&l

50、t;/p><p>　　采用弓形折流板，取弓形折流板圓缺高度為殼體內(nèi)徑的20%，則切去的圓缺高度為h=0.20*600=120mm。</p><p>　　取折流板間距B=0.3D，則</p><p>　　B=0.3*600=180mm，可取B=200mm。</p><p>　　折流板數(shù) N=傳熱管長/折流板間距-1=6000/200-1=29

51、（塊）</p><p>　　4面積與總傳熱系數(shù)核算</p><p>　　1、殼程表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)</p><p>　　2、管內(nèi)表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)</p><p>　　有公式： </p><p><b>　　管程流體流通截面積</b></p><p><b&

52、gt;　　管程流體流速</b></p><p><b>　　普朗特數(shù)</b></p><p>　　3、污垢熱阻和管壁熱阻</p><p>　　管外側(cè)污垢熱阻 </p><p>　　在岳陽地區(qū)靠近長江，地下水和河水的性質(zhì)相近，井水的污垢熱阻可取河水值。</p><p>　　所

53、以管內(nèi)側(cè)污垢熱阻 </p><p>　　管壁熱阻計算，碳鋼在該條件下的熱導(dǎo)率為50.29w/(m·K)。所以</p><p><b>　　4、傳熱系數(shù)K</b></p><p><b>　　依傳熱系數(shù)公式</b></p><p><b>　　5、傳熱面積裕度</b>

54、;</p><p>　　可得所計算傳熱面積Ap為：</p><p>　　該換熱器的實際傳熱面積為</p><p>　　該換熱器的面積裕度為</p><p>　　傳熱面積裕度合適，該換熱器能夠完成生產(chǎn)任務(wù)。</p><p><b>　　5.壓降校核</b></p><p>&

55、lt;b>　　1、計算管程壓降</b></p><p>　　（結(jié)垢校正系數(shù)，管程數(shù)，殼程數(shù)）</p><p>　　取碳鋼的管壁粗糙度為0.1mm，則，而，于是</p><p><b>　　對的管子有</b></p><p><b>　　<30KPa</b></p>

56、<p>　　故, 管程壓降在允許范圍之內(nèi)。</p><p>　　2、計算殼程壓降 </p><p><b>　　按式計算</b></p><p><b>　　, , </b></p><p><b>　　流體流經(jīng)管束的阻力</b></p><

57、;p><b>　　F=0.5</b></p><p>　　殼程流體流速及其雷諾數(shù)分別為：</p><p><b>　　取</b></p><p>　　0.5×0.323×17.39×(29+1)×=8587Pa</p><p>　　流體流過折流板缺口的阻

58、力</p><p>　　, B=0.2m , D=0.6m</p><p><b>　　Pa</b></p><p>　　總阻力 8587+8374=16961Pa<30KPa</p><p>　　由于該換熱器殼程流體的操作壓力較高，所以殼程流體的阻力也比較適宜。</p><p>　　第

59、四章 換熱器結(jié)構(gòu)設(shè)計</p><p><b>　　1.冷凝器的安裝</b></p><p><b>　　1、采用臥式換熱器</b></p><p>　　臥式換熱器相對立式換熱器，其占地面積雖然大一些，但其傳熱系數(shù)高不易積氣，易于安裝和維修等。為了減少液膜在列管上的包角及液膜的厚度，管板在裝配時留有1%左右的坡度，或

60、者將其軸線與設(shè)備水平線偏轉(zhuǎn)一定的角度。</p><p><b>　　其計算公式為：</b></p><p><b>　　得： </b></p><p>　　2、隨蒸汽冷凝，流通截面積逐漸縮小，以保持蒸汽的流速。</p><p>　　3、冷凝器的組合方式：單臺。</p><p&

61、gt;　　4、冷凝器內(nèi)部安裝折流板</p><p>　　在對流傳熱的換熱器中，為了加強(qiáng)殼層流動的速度和湍流程度，以提高傳熱效率，再在殼層內(nèi)可安置折流板，折流板還起支撐的作用。 </p><p>　　5、通入蒸汽前要用一排氣管排出里面的空氣和不凝氣，但傳熱冷凝過程中必須關(guān)閉。</p><p><b>　　2.管子的設(shè)計</b></p>

62、;<p><b>　　1、采用光滑管</b></p><p>　　光滑管結(jié)構(gòu)簡單，制造容易。缺點是它強(qiáng)化傳熱的性能不足。為了提高換熱器的傳熱系數(shù)，可采用結(jié)構(gòu)形式多樣化的管子，如異性管，翅片管，螺紋管等。</p><p><b>　　2、選用 的管子。</b></p><p>　　3、管長 我國生產(chǎn)的無縫鋼管

63、長度一般為6m，故系列中換熱管的長度分為1.5，2,3,4.5,6 米幾種， 本設(shè)計中采用6米長的管子。</p><p><b>　　4、管子的排列形式</b></p><p>　　管子的排列方法常用的有正三角形直列，正三角形錯列，正方形直列和正方形錯列。</p><p>　　.正三角形錯列 .正方形直列

64、 .正方形錯列</p><p>　　正三角形排列比較緊湊，在一定的殼徑內(nèi)可排列較多的管子，且傳熱效果好，但管外清洗較為困難。而正方形排列，管外清洗方便，適用于殼程中的流體易結(jié)垢的情況，其傳熱效果較正三角形差些。以上排列方式中最常用的是正三角形錯列，用于殼側(cè)流體清潔，不易結(jié)垢，后者殼側(cè)污垢可以用化學(xué)處理掉的場合。</p><p>　　本設(shè)計中采用正三角形錯列的排列方式，而在隔板兩側(cè)

65、采用正方形直列。</p><p>　　5、管數(shù) 標(biāo)準(zhǔn)管數(shù)為250根。</p><p>　　3.管心距的設(shè)計： </p><p>　　采用脹接法固定時，管心距過小會造成脹接在擠壓作用下發(fā)生變形，失去管子與管板之間的連接力。故采用焊接法。</p><p><b>　　根據(jù)經(jīng)驗公式：</b></p>

66、<p>　　隔板中心到離其最近一排管中心距離</p><p>　　S=t/2+6=32/2+6=22㎜</p><p>　　各程相鄰管的管心距為44㎜。</p><p><b>　　4.管板的設(shè)計</b></p><p>　　1、管板的作用：固定作為傳熱面的管束，并作為換熱器兩端的間壁，將管程流體分隔開來。

67、</p><p>　　2、管板上的管孔數(shù)：即為殼體中的傳熱系數(shù)（包括圓缺形板區(qū)安置的）。</p><p>　　3、管板上的孔間距不宜過大，避免布管疏松，不利傳熱；也不宜過小，避免焊接時引起較大的應(yīng)力，影響焊接質(zhì)量，另外也不利于清掃殼程管束。</p><p>　　4、管板與殼體連接采用不可拆式，即直接焊在殼體上，稍微延伸，兼作法蘭，便于對脹口進(jìn)行檢查和維修以及清洗管子

68、。</p><p><b>　　5、管板直徑與厚度</b></p><p>　　管板與殼體直徑應(yīng)保持一致。</p><p>　　管板厚度與材料強(qiáng)度，介質(zhì)壓力，溫度和壓差，溫差以及管子和外殼的固定方式和受力因素有關(guān)。對于管子與管板脹接時，為保證脹接的可靠性，管板的最小厚度為0.75。管子與管板焊接時，由于焊接可以達(dá)到甚至超過 管子本身的強(qiáng)度，只要

69、管子強(qiáng)度足夠，管子厚度可不受限制，而由焊接工藝及焊接變形等要求來確定。 本設(shè)計中選用由于管子與管板采用 </p><p>　　，但焊接式，故取。 </p><p>　　6、管子在管班上的固定方法，必須保證管子和管板連接牢固，不會在連接處產(chǎn)生泄漏。連接方式一般有三種：脹接法，焊接法，脹焊并用法；一般采用的事脹接法和焊接法。由于焊接法在高溫高壓下仍能使用，保持連接的緊密性，管孔加工要求低節(jié)

70、約空的加工工時，同時焊接工藝比脹接工藝簡單等優(yōu)點，故本設(shè)計中采用焊接法。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，管子外徑為25mm時，管板孔的直徑為25.8mm,允許偏差；相鄰孔中心距32mm，管孔中心距偏差：相鄰孔間，任意孔間；支撐板孔直徑25.6mm,允許偏差。 </p><p>　　管子露出管板的長度，采用1.5mm。</p><p><b>　　5.折流板設(shè)計</b></p>

71、;<p>　　1、采用圓缺形性折流板。</p><p>　　2、圓缺形折流板在臥式換熱器中的排列分為圓缺上下方向和圓缺左右方向兩種。上下方向排列者可造成液體的劇烈湍動，增大傳熱膜系數(shù)，這種結(jié)構(gòu)最為常用。故本設(shè)計中選用圓缺上下方向排列。</p><p>　　3、圓缺折流板的圓缺高度一般為%至40%，本設(shè)計中采用 </p><p>　　h=20%=20%6

72、00mm=120mm。</p><p>　　4、允許折流板的間距與管徑有關(guān)，取折流板間距B=0.3D，</p><p>　　則B=0.3×600mm=180mm，取B為200mm。</p><p><b>　　折流板數(shù)目=</b></p><p>　　折流板圓缺面水平裝配</p><p>

73、;　　5、折流板外徑為600-5=595mm。</p><p>　　6、折流板厚度為5mm</p><p><b>　　6.殼體設(shè)計</b></p><p><b>　　殼體厚度計算：</b></p><p>　　其中 ，,，（雙面焊縫），</p><p><b>

74、;　　故</b></p><p>　　考慮到開孔的削弱及安全，以及開孔的強(qiáng)度補(bǔ)償措施，取殼體厚度為11mm。</p><p><b>　　7.殼程接管的設(shè)計</b></p><p>　　1、殼程流體進(jìn)口接管：取接管內(nèi)氣體流速為u1=7m/s，則接管內(nèi)徑為</p><p><b>　　m</b&

75、gt;</p><p>　　圓整后可取接管規(guī)格為。</p><p>　　2、管程流體進(jìn)出口接管：取接管內(nèi)液體流速u2=2.0m/s，則接管內(nèi)徑為</p><p><b>　　m</b></p><p>　　圓整后可取接管規(guī)格為。</p><p>　　3、殼層流體出口接管，為方便計算，取與殼程進(jìn)口管

76、規(guī)格相同。</p><p><b>　　4、接管的外伸長度</b></p><p><b>　　8.封頭設(shè)計</b></p><p>　　由于橢圓形封頭制造方便，結(jié)構(gòu)合理，用材較少，故本設(shè)計采用標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭：</p><p>　　為了與筒體配套和焊接方便，標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭內(nèi)徑為600mm，厚度為10

77、mm，曲面高度為120mm，直徑高度為30mm，重量約為15.5Kg。 </p><p><b>　　9.法蘭設(shè)計</b></p><p>　　1、殼層流體進(jìn)出口接管法蘭，查表得：</p><p><b>　　焊縫</b></p><p>　　2、管層流體進(jìn)出口接管法蘭，查表得： </

78、p><p><b>　　焊縫</b></p><p><b>　　10.支座設(shè)計</b></p><p>　　化工設(shè)備中的支座是支撐設(shè)備位置用的一種必不可少的部件，在某些場合，支座還可以承受設(shè)備操作時的震動，地震載荷，風(fēng)雪載荷等。支座的結(jié)構(gòu)形式和尺寸往往取決于設(shè)備的型號，載荷情況及構(gòu)造材料。常用的有：懸掛式支座，支撐式支座和鞍

79、式支座。本設(shè)計中采用鞍式支座，以滿足臥式冷凝器的要求。查表得選用 支座一個 ，支座一個。</p><p><b>　　11.其他</b></p><p>　　1、拉桿數(shù)量與直徑選取，本換熱器殼體內(nèi)徑為600mm,故其拉桿直徑為Ф12拉桿數(shù)量不得少于10。殼程入口處，應(yīng)設(shè)置防沖擋板。</p><p>　　2、其他附屬部件可根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)的有關(guān)規(guī)定及

80、容器設(shè)計規(guī)范進(jìn)行選用，計算和制造。</p><p>　　第五章 計算結(jié)果總匯表</p><p>　　換熱器主要結(jié)構(gòu)尺寸和計算結(jié)果列表如下：</p><p>　　第六章 設(shè)計評述</p><p>　　通過分析管殼式換熱器殼程傳熱與阻力性能特點,說明在采用能量系數(shù)Ｋ/Ｎ來評 </p><p>　　價強(qiáng)化傳

81、熱時,應(yīng)更著眼于提高其換熱性能。本設(shè)計中：</p><p>　　，Ｎ=ΔＰ1+ΔＰ2+ΔＰ3+ΔＰ4=24231Pa</p><p>　　K/N=0.0269</p><p>　　滿足要求，性能良好。</p><p>　　本設(shè)計通過對面積校核，壓降校核，等計算可知均滿足要求，且傳熱效率符合要求，能很好的完成任務(wù)。</p><

82、;p>　　經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益評價：生命周期方法是一種針對產(chǎn)品或生產(chǎn)工藝對環(huán)境影響進(jìn)行評價的過程,它通過對能量和物質(zhì)消耗以及由此造成的廢棄物排放進(jìn)行辨識和量化,來評估能量和物質(zhì)利用對環(huán)境的影響,以尋求對產(chǎn)品或工藝改善的途徑。這種評價貫穿于產(chǎn)品生產(chǎn)、工藝活動的整個生命周期,包括原材料的開采和加工、產(chǎn)品制造、運(yùn)輸、銷售、產(chǎn)品使用與再利用、維護(hù)、再循環(huán)及最終處置。本設(shè)計中使用水作冷卻劑，無污染，耗資少，無有害氣體產(chǎn)生，整個過程簡單，易操作，環(huán)

83、境和經(jīng)濟(jì)效益良好。</p><p>　　本設(shè)計中面積，傳熱系數(shù)，壓降等均有比較好的裕度保證，即使生產(chǎn)使用中出現(xiàn)比較大的誤差，設(shè)備結(jié)構(gòu)也能保證不出現(xiàn)打的安全損傷的事故，具有良好可靠的安全保證。</p><p>　　第七章 個人小結(jié)</p><p>　　本次課程設(shè)計是理論聯(lián)系實際的橋梁，是我們學(xué)習(xí)化工設(shè)計基礎(chǔ)的初步嘗試。通過課程設(shè)計，使我們能綜合運(yùn)用本課程和前

84、修課程的基本知識，進(jìn)行融會貫通的獨立思考，在規(guī)定的時間內(nèi)完成了指定的化工設(shè)計任務(wù)，從而得到了化工程序設(shè)計的初步訓(xùn)練。通過課程設(shè)計，使我們更加深刻的了解了工程設(shè)計的基本內(nèi)容，掌握化工設(shè)計的程序和方法，培養(yǎng)了我們分析和解決工程實際問題的能力。同時，通過課程設(shè)計，還可以使我們樹立正確的設(shè)計思想，培養(yǎng)實事求是，嚴(yán)肅認(rèn)真，高度負(fù)責(zé)的工作作風(fēng)。</p><p>　　此外，通過本次課程設(shè)計，提高了我們以下方面的能力</p

85、><p>　　1 熟悉查閱文獻(xiàn)資料，搜索有關(guān)數(shù)據(jù)。正確選用公式。當(dāng)缺乏必要數(shù)據(jù)時，尚需要自己通過實驗測定或到生產(chǎn)現(xiàn)場實際查定。</p><p>　　2 在兼顧技術(shù)上先進(jìn)性，可行性，經(jīng)濟(jì)上合理的前提下，綜合分析設(shè)計任務(wù)要求，確定化工工藝流程，進(jìn)行設(shè)備選型，并提出保證過得程正常，安全運(yùn)行所需的檢測和計量參數(shù)，同時還要考慮改善勞動條件和環(huán)境保護(hù)的有效措施。</p><p>

86、;　　3 準(zhǔn)確而迅速地進(jìn)行過程計算用主要設(shè)備的工藝設(shè)計計算。</p><p>　　4 用精煉的語言，簡潔的文字，清晰的圖表來表達(dá)自己的設(shè)計思想的計算結(jié)果。</p><p>　　5 同樣也發(fā)現(xiàn)了自己的諸多不足之處，對所學(xué)知識的熟悉程度不夠，浪費(fèi)了不少的時間。</p><p>　　此次設(shè)計按以上步驟進(jìn)行，通過核算已經(jīng)符合要求。由于本人水平有限，難免有遺漏謬誤之處，

87、懇切希望張老師指出，以便訂正。</p><p>　　第八章 參考文獻(xiàn)</p><p>　?。?）上海醫(yī)藥設(shè)計院．化工工藝設(shè)計手冊（上、下）（M）．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1989． </p><p>　?。?）

88、劉福華，林慧珠．工程制圖（M）．北京：石油化工出版社，2009． </p><p>　　（3）柴誠敬．化工原理（M）．北京：高等教育出版社，2009．

89、 </p><p>　?。?）陳敏恒，叢德滋，方圖南等．化工原理（第三版）（M）．北京：化工工業(yè)出版社，2006． </p><p>　?。?）賈紹義，柴誠敬．化工原理課程設(shè)計（化工傳遞與單元操作課程設(shè)計）（M

90、）．天津：天津大學(xué)出版社，2002． </p><p>　?。?）申迎華，郝曉剛．化工原理課程設(shè)計（M）．北京：化工工業(yè)出版社，2009．

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93、《化工設(shè)備手冊》編輯委員會. 化工設(shè)備圖冊（M），北京：化學(xué)工業(yè)部設(shè)備設(shè)計技術(shù)中心站，1998. </p><p>　　（11）中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn).GB151-89鋼制管殼式換熱器.國家技術(shù)監(jiān)督局發(fā)布,1989</p><p>　?。?2）劉光啟、劉杰等.化學(xué)化工物性數(shù)據(jù)手冊（有機(jī)卷） 化學(xué)工業(yè)出版社，2002.</p&