畢業(yè)設(shè)計年處理198kt煤油冷卻器的設(shè)計

1、 2008化學(xué)工程與工藝專業(yè)化工原理課程設(shè)計說明書題 目： 年處理198kt煤油冷卻器的設(shè)計 姓 名： 班級學(xué)號： 指導(dǎo)老師： 同組人員 完成時間： 2012年5月6日 化工原理課程設(shè)計評分細則評審單元評審要素評審內(nèi)涵評審等級檢查方法指導(dǎo)老師評分檢閱老師評分設(shè)計說明書35%格式規(guī)范是否符合規(guī)定的格式要求5-44-33-22-1格式標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容完整設(shè)計任務(wù)書、評分標(biāo)準(zhǔn)、主要設(shè)備計算、作圖、后記、參考文獻、小組成員及承擔(dān)任務(wù)10-88-66-44-1設(shè)計任務(wù)書設(shè)計方案方案是否合理及是否有創(chuàng)新10-88-66-44-1計算記錄工藝計算過 程計算過程是否正確、完整和規(guī)范10-88-66-44-1計算記錄設(shè)

2、計圖紙30%圖面布置 圖紙幅面、比例、標(biāo)題欄、明細欄是否規(guī)范10-88-66-44-1圖面布置標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)注文字、符號、代號標(biāo)注是否清晰、正確10-88-66-44-1標(biāo)注標(biāo)準(zhǔn)與設(shè)計吻合圖紙設(shè)備規(guī)格與計算結(jié)果是否吻合10-88-66-44-1比較圖紙與說明書平時成績20%出勤計算、上機、手工制圖10-88-66-44-1現(xiàn)場考察衛(wèi)生與紀(jì)律設(shè)計室是否整潔、衛(wèi)生、文明10-88-66-44-1答辯成績15%內(nèi)容表述答辯表述是否清楚5-44-33-22-1現(xiàn)場考察內(nèi)容是否全面5-44-33-22-1回答問題回答問題是否正確5-44-33-22-1總 分綜合成績 成績等級 指導(dǎo)老師 （簽名） 評閱老師 （簽

3、名） 年 月 日 年 月 日 說明：評定成績分為優(yōu)秀（90-100），良好（80-89），中等（70-79），及格（60-69）和不及格（60） 目 錄（按畢業(yè)論文格式要求書寫）第一部分 設(shè)計任務(wù)書（1）第二部分 設(shè)計方案簡介評述（2）第三部分 換熱器設(shè)計理論計算1、試算并初選換熱器規(guī)格 2、核算總傳熱系數(shù)K03、計算壓強降第四部分 換熱器主要結(jié)構(gòu)尺寸1、管子的規(guī)格和排列方法2、管程和殼程數(shù)的確定3、外殼直徑的確定 4、折流板形式的確定5、主要附件的尺寸設(shè)計 第五部分 工藝設(shè)計計算結(jié)果匯總表及其它1、工藝設(shè)計計算結(jié)果匯總表（頁碼） 2、3、參考文獻4、后記 第一部分 設(shè)計任務(wù)書一、 設(shè)計題目年

4、處理198kt煤油冷卻器的設(shè)計二、 設(shè)計任務(wù)1. 處理能力：1.98105噸/年煤油2. 設(shè)備形式：列管式換熱器（臥式）三、 操作條件 煤油：入口溫度140，出口溫度40 冷卻介質(zhì)：自來水，入口溫度30，出口溫度40 允許壓強降：不大于105Pa 每年按330天計，每天24小時連續(xù)運行四、設(shè)計內(nèi)容設(shè)計方案簡介：對確定的工藝流程及換熱器型式進行簡要論述。 換熱器的工藝計算：確定換熱器的傳熱面積。 換熱器的主要結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計。 主要輔助設(shè)備選型。 繪制換熱器總裝配圖。 五、設(shè)計日期開始日期：2010年4月26日結(jié)束日期：2010年5月6號 六、設(shè)計評述 換熱器是許多工業(yè)生產(chǎn)中常用的設(shè)備,尤其是石油、

5、化工生產(chǎn)應(yīng)用更為廣泛。在化工廠中換熱器、冷卻器、冷凝器、蒸發(fā)器和再沸器等。換熱器的類型很多，性能各異，個具特點，可以適應(yīng)絕大多數(shù)工藝過程對換熱器的要求。進行換熱器的設(shè)計，首先是根據(jù)工藝要求選用適當(dāng)?shù)念愋停瑫r計算完成給定生產(chǎn)任務(wù)所需的傳熱面積，并確定換熱器的工藝尺寸。 換熱器類型雖然很多，但計算傳熱面積所依據(jù)的傳熱基本原理相同，不同之處僅是在結(jié)構(gòu)上需根據(jù)各自設(shè)備特點采用不同的計算方法而已。第二部分 設(shè)計方案簡介評述我們設(shè)計的是煤油冷卻器，冷卻器是許多工業(yè)生產(chǎn)中常用的設(shè)備。列管式換熱器的結(jié)構(gòu)簡單、牢固，操作彈性大，應(yīng)用材料廣。列管式換熱器有固定管板式、浮頭式、U形管式和填料函式等類型。列管式換熱

6、器的形式主要依據(jù)換熱器管程與殼程流體的溫度差來確定。由于兩流體的溫差大于50 ，故選用帶補償圈的固定管板式換熱器。這類換熱器結(jié)構(gòu)簡單、價格低廉，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。因水的對流傳熱系數(shù)一般較大，并易結(jié)垢，故選擇冷卻水走換熱器的管程，煤油走殼程。第三部分 換熱器設(shè)計理論計算、試算并初選換熱器規(guī)格（1）、 定流體通入空間 兩流體均不發(fā)生相變的傳熱過程，因水的對流傳熱系數(shù)一般較大，并易結(jié)垢，故選擇冷卻水走換熱器的管程，煤油走殼程。（2）、確定流體的定性溫度、物性數(shù)據(jù)，并選擇列管式換熱器的形式： 被冷卻物質(zhì)為煤油，入口溫度為140,出口溫度為冷卻介質(zhì)為自來水，入口溫度為

7、，出口溫度為 煤油的定性溫度： 水的定性溫度：兩流體的溫差：由于兩流體溫差大于50，故選用帶補償圈的固定管板式列管換熱器。兩流體在定性溫度下的物性數(shù)據(jù) 物性流體煤油908250.7152.220.14水359940.7284.1740.626(3)、計算熱負(fù)荷Q 按管內(nèi)煤油計算,即若忽略換熱器的熱損失，水的流量可由熱量衡算求得,即（4）、計算兩流體的平均溫度差，并確定殼程數(shù) 逆流溫差 由R和P查圖得溫度校正系數(shù)為，所以校正后的溫度為又因，故可選用單殼程的列管式換熱器。（5）、初步選擇換熱器規(guī)格 根據(jù)管內(nèi)為水，管外為有機液體，K值范圍為280710 ，假設(shè)K=430故由于，因此需要考慮熱補償。初

8、選固定板式換熱器規(guī)格尺寸如下：外殼直徑D600mm 管排方式正三角形排列管程流通面積S 0.0364m2 公稱壓力P 4.00Mpa管數(shù)n 232 管程數(shù)2 管長L 6m 管尺寸 252.5mm（不銹鋼管）中心距 32mm 公稱面積S 107.5 m2換熱器的實際傳熱面積采用此換熱面積的換熱器，則要求換熱過程的總傳熱系數(shù)為：2、核算總傳熱系數(shù)K0 （1）、計算管程對流傳熱系數(shù)，因為 管中水的質(zhì)量流量為，則 水的體積流量為 所以： (2)、計算殼程對流傳熱系數(shù)換熱器中心附近管排中流體流通截面積為 式中 h折流擋板間距，取 t管中心距，對于的管中心距為。 煤油的質(zhì)量流量為，則 煤油的體積流量為 由

9、于換熱器為兩殼程，所以煤油的流速為： 由于管為三角形排列，則有煤油在殼程中流動的雷諾數(shù)為因為在范圍內(nèi)，故可采用凱恩(Kern)法求算，即由于液體被冷卻 取0.95，所以 （3）、確定污垢熱阻 （4）、計算總傳熱系數(shù)（管壁熱阻可忽略時，總傳熱系數(shù)為：） 選用該換熱器時，要求過程的總傳熱系數(shù)為431.8 ，在傳熱任務(wù)所規(guī)定的流動條件下，計算出的=488.8 ，所選擇的換熱器的安全系數(shù)為： 則該換熱器傳熱面積的裕度符合要求。 3、計算壓強降 （1）、計算管程壓強降 前已算出： 取不銹鋼管壁的粗糙度，則由摩擦系數(shù)圖查得所以對于的管子，有(2)、計算殼程壓強降由于所以管子為正三角形排列，則取F=0.5折

10、流擋板間距折流板數(shù) 所以 從上面計算可知，、105，該換熱器管程與殼程的壓強降均滿足題設(shè)要求，故所選換熱器合適。第四部分 換熱器主要結(jié)構(gòu)尺寸一、管子的規(guī)格和排列方法 二、管程和殼程數(shù)的確定 管程數(shù)m可按下式計算，即 式中 管程內(nèi)流體的適宜速度，m/s； 單管程時管內(nèi)流體的實際速度，m/s。 取 （參考化工原理上冊） 水的流量為 =，對于252.5mm的管子， 求得所以選用2管程。在單殼程中，由R和P查得溫度校正系數(shù)為大于0.8，所以采用單殼程。三、外殼直徑的確定 初步設(shè)計中可用下式計算殼體的內(nèi)徑，即 式中 其中 則 按照此方法計算得到的殼內(nèi)徑應(yīng)圓整，標(biāo)準(zhǔn)尺寸如下表： 8101214 所以取=6

11、00mm。四、折流板形式的確定折流擋板的主要作用是引導(dǎo)殼程流體反復(fù)的改變方向做錯流流動，以加大殼程流體流速和湍動速度，致使殼程對流傳熱系數(shù)提高。選擇水平圓缺形折流板，切去的弓形高度為外殼內(nèi)徑的25.0%（圓缺率的范圍一般為15%45%），即為：。 折流板的間距，在允許的壓力損失范圍內(nèi)希望盡可能小。一般推薦折流板間隔最小值為殼內(nèi)徑的1/5或者不小于50mm。折流板間距取h=150mm。折流板的最大無支撐間距如表所示：換熱管外徑（mm）141619253238最大無支撐間距(mm)110013001500185022002500折流板的厚度可由下表得出：(參考文獻：化工設(shè)備設(shè)計手冊 朱有庭，曲文海

12、主編)公稱直徑DN（mm）換熱管無支撐跨距3003006006009009001200120015001500折流板的最小厚度(mm)4003458101040070045610101270090056810121690015006810121616所以取值為12mm五、主要附件的尺寸設(shè)計 （1）、封頭 封頭有方形和圓形兩種，方形用于直徑?。ㄒ话阈∮?00mm）的殼體，圓形用于大直徑的殼體。殼徑為600mm，選用圓形封。 （2）、緩沖擋板 它可防止進口流體直接沖擊管束而造成管子的侵蝕和管束振動，還有使流體沿管束均勻分布的作用。 （3）、放氣孔、排液孔 換熱器的殼體上常安有放氣孔和排液孔，以排除

13、不凝氣體和冷凝液等。 （4）、接管 換熱器中流體進、出口的接管直徑按下式計算，即 式中 流體的體積流量， 流體在接管中的流速，m/s。 流速 的經(jīng)驗值可取為對流體 u=1.52m/s 取液體流速=1.5m/s，自來水進出口接管的內(nèi)徑 煤油進出口接管的內(nèi)徑 （5）、假管 為減少管程分程所引起的中間穿流的影響，可設(shè)置假管。假管的表面形狀為兩端堵死的管子，安置于分程隔板槽背面兩管板之間但不穿過管板，可與折流斑焊接以便固定。假管通常是每隔34排換熱管安置1根。 （6）、拉桿和定距管 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4，定距管（參考文獻

14、化工設(shè)備手冊曲文海 主編） (7)、膨脹節(jié) 膨脹節(jié)又稱補償圈。膨脹節(jié)的彈性變形可 減小溫差應(yīng)力，這種補償方法適用于兩流體的溫差低于700C且殼方的流體壓強不高于600KPa的情況。 換熱器的膨脹節(jié)一般分為帶襯筒的膨脹節(jié)和不帶襯筒的膨脹節(jié)。根據(jù)換熱器殼側(cè)介質(zhì)的不同，使用的膨脹節(jié)就不同，通常為了減小膨脹節(jié)對介質(zhì)的流動阻力，常用帶襯筒的膨脹節(jié)。襯筒應(yīng)在順介質(zhì)流動的方向側(cè)與殼焊接。對于臥式換熱器，膨脹節(jié)底部應(yīng)采用帶螺塞結(jié)構(gòu)，這樣便于排液。第五部分 工藝設(shè)計計算結(jié)果匯總表工藝設(shè)計計算結(jié)果匯總表參數(shù) 數(shù)據(jù)煤油流量kg/h25000自來水流量/kg/h132984實際傳熱面積S/107.5要求過程的總傳熱系

15、數(shù)/W/（）總傳熱系數(shù)/W/（）安全系數(shù)/%13.2管程壓強降/Pa殼程壓強降/Pa1230參數(shù) 數(shù)據(jù)殼徑D/mm600公稱壓強/Mp4.00公稱面積S/107.5管程數(shù)Np2管子尺寸/mm252.5管長/m6管子總數(shù)n232管子排列方法正三角形管心距/mm32折流板數(shù)49板間距/mm150弓高/mm75拉桿直徑/mm12拉桿數(shù)量4參考文獻1化工原理（上冊）修訂版.夏清 陳常貴 主編.天津:天津大學(xué)出版,20052化工設(shè)備設(shè)計手冊. 潘國昌、郭慶豐主編.北京:清華大學(xué)出版社,19883 化工流體流動與傳熱.張國亮 主編.北京:化學(xué)工業(yè)出版社,19924 化工工藝制圖.周大軍 揭嘉 主編.北京:

16、化學(xué)工業(yè)出版社,20035 中國石化集團上海工程有限公司 編.化工工藝設(shè)計手冊（第三版）.北京:化學(xué)工業(yè)出版社,19876 柴誠敬 王軍 張纓 編. 化工原理課程設(shè)計.天津: 天津科學(xué)技術(shù)出版社,2005 7 化工工藝算圖手冊.劉光啟 馬連湘 主編 . 北京: 化學(xué)工業(yè)出版社,19908 化工工程設(shè)計.韓冬冰 李敘鳳 主編.北京:學(xué)苑出版社,20009 工程制圖.朱泗芳 徐紹軍 主編 . 北京:高等教育出版社,200210 AutoCAD2002應(yīng)用教程.劉蘇 編著.北京:科學(xué)出版社,200311 化工設(shè)備機械設(shè)計基礎(chǔ).潘永亮 劉玉良 編.北京:科學(xué)出版社,1991 后記課程設(shè)計是培養(yǎng)學(xué)生綜合

17、運用所學(xué)知識,發(fā)現(xiàn),提出,分析和解決實際問題,鍛煉實踐能力的重要環(huán)節(jié),是對學(xué)生實際工作能力的具體訓(xùn)練和考察過程.隨著答辯日子的到來，課程設(shè)計也接近了尾聲。經(jīng)過兩周的奮戰(zhàn)我的課程設(shè)計終于完成了。在沒有做課程設(shè)計以前覺得課程設(shè)計只是對這幾年來所學(xué)知識的單純總結(jié)，但是通過這次做課程設(shè)計發(fā)現(xiàn)自己的看法有點太片面。課程設(shè)計不僅是對前面所學(xué)知識的一種檢驗，而且也是對自己能力的一種提高。通過這次課程設(shè)計使我明白了自己原來知識還比較欠缺。自己要學(xué)習(xí)的東西還太多，以前老是覺得自己什么東西都會，什么東西都懂，有點眼高手低。通過這次課程設(shè)計，我才明白學(xué)習(xí)是一個長期積累的過程，在以后的工作、生活中都應(yīng)該不斷的學(xué)習(xí)，努力提高自己知識和綜合素質(zhì)。 在這次課程設(shè)計中也使我們的同學(xué)關(guān)系更進一步了，使我認(rèn)識到合作的重要性.我和組員湯冬、易先文相互設(shè)計不同的方案，然后集中討論，選擇最佳的設(shè)計方案。遇到難的地方，就各自查找資料，詢問老師或同學(xué)，既而進行攻堅，團隊的力量是無窮的，沒有克不了的難關(guān)。同學(xué)之間互相幫助，有什么不懂的大家在一起商量，聽聽不同的看法對我們更好的理解知識，所以在這里非常感謝幫