螺旋板式換熱器的設(shè)計

10/37本科畢業(yè)設(shè)計設(shè)計題目：螺旋板式換熱器的設(shè)計學(xué)生姓名：岳慶法學(xué)號：2專業(yè)：化學(xué)工程與工藝指導(dǎo)教師：王閏學(xué)院：化學(xué)化工與材料科學(xué)學(xué)院12０14年５月20日畢業(yè)論文（設(shè)計）內(nèi)容介紹論文（設(shè)計)題目螺旋板式換熱器的設(shè)計選題時間2０13．12.24完成時間2014.05．20論文（設(shè)計）字?jǐn)?shù)7000關(guān)鍵詞螺旋板式換熱器,熱工計算,結(jié)構(gòu)設(shè)計,焦化節(jié)能論文（設(shè)計)題目的來源、理論和實踐意義:本課題的來源：焦化廠化產(chǎn)車間產(chǎn)生的廢循環(huán)氨水，溫度在8０攝氏度左右，這一部分熱量直接排放掉會比較可惜；但由于熱的品質(zhì)不高，較難回收。利用螺旋板式換熱器高效的換熱性能對這一部分能量進行回收，加熱采暖水，為供暖節(jié)省了大量的能耗。題目具有較強的實用性和專業(yè)性，符合專業(yè)培養(yǎng)化工生產(chǎn)專門人才的需要，滿足綜合訓(xùn)練的基本要求。利于提高設(shè)計者運用所學(xué)理論、專業(yè)知識和基本技能分析解決化工生產(chǎn)中實際問題的能力。為今后從事化工方面的生產(chǎn)、設(shè)計及研究工作打下堅實的基礎(chǔ)。論文（設(shè)計)的主要內(nèi)容及創(chuàng)新點：本設(shè)計的主要任務(wù)是對螺旋板式換熱器的設(shè)計.設(shè)計過程包括:一、選題與任務(wù)書分析;二、收集資料；三、技術(shù)設(shè)計；四、工程圖紙繪制；五、編寫畢業(yè)設(shè)計說明書.其中技術(shù)設(shè)計最為重要，它的內(nèi)容包括：第一部分是熱工計算;第二部分是換熱器的結(jié)構(gòu)設(shè)計；第三部分是附件的計算和選擇；第四部分分別對螺旋通道和軸向通道做了阻力降計算。最后提交的作品包括畢業(yè)設(shè)計說明書一份和螺旋板式換熱器的裝配圖（A1圖幅)一張.本設(shè)計的創(chuàng)新點:考慮到循環(huán)氨水的流量比較大和現(xiàn)場安裝空間有限，無法采用多臺設(shè)備并聯(lián)安裝，所以采用立式組合式結(jié)構(gòu)。將兩臺螺旋板換熱器上下疊加組合，讓采暖水并聯(lián)走螺旋通道,循環(huán)氨水沿軸向通道流動。這樣，介質(zhì)換熱為錯流換熱.附：論文（設(shè)計）本人簽名:岳慶法２0１4年5月2０日摘要該設(shè)計簡要敘述了螺旋板式換熱器的基本發(fā)展歷程、自身的優(yōu)缺點及其結(jié)構(gòu)型式.本設(shè)計利用螺旋板換熱器高效的換熱性能對焦化產(chǎn)生的循環(huán)氨水進行余熱回收以供采暖使用.根據(jù)焦化廠提供的工藝條件,通過熱工計算、結(jié)構(gòu)設(shè)計，確定出換熱器的結(jié)構(gòu)形式,并對螺旋板的阻力降進行了校核。最后在設(shè)計總結(jié)中提出自己對換熱器的制造工藝及其注意問題的見解。關(guān)鍵詞:螺旋板式換熱器,熱工計算,結(jié)構(gòu)設(shè)計,焦化節(jié)能ＡbｓｔrａctTｈisdesignbrｉeflyintroducesthebasｉｃdevｅloｐmenｔｐroceｓs，ｔheadvanｔageｓａndｄisadvantaｇesaｎdｔheｓtruｃtureofspiｒal-plaｔehｅateｘchanger．Conｓideriｎgtｈehigｈ—efficieｎcyofspiｒａl-ｐｌａt(yī)eｈeaｔexchanger，weuｓedittorｅcycｌｅthewasｔehｅａt(yī)ｆrｏmcirclingammoniawatｅrｉncokiｎｇplａnt,ｗhｉｃhｃouｌdbｅusedtoheatthehｅａt(yī)ｉngwaｔｅr.Ｂaseｄonthｅtechｎolｏgiｃalcoｎｄiｔions，Idｉdtheｔhermalｃaｌcｕlatｉonandsｔrucｔｕralｄesｉgnaｎdprｏofｒeaｄthesｔｒenｇｔｈandｒｉgiｄityofｔhesｐｉral—plateheatｅxｃｈanger。Iputｆorｗardmyｏwnsuｇgestiｏnｓaboutｔheheateｘcｈaｎgｅｒｄesｉｇnattheend.Keywｏrdｓ:ｓpｉｒaｌ-ｐlateheatexchangeｒ,thｅｒｍalcａｌｃuｌaｔion，struｃtuｒaldesiｇn,ｅnergyｅfficｉｅｎcyiｎchｏkｉngplaｎts 目錄TOＣ\o＂１—3"\ｈ\z＼uHYＰERLINK”C:\＼Users\\yｕeqｉngfa\＼Ｄeｓktｏp\＼岳慶法——定稿。docx"\l"_Ｔｏc38834609２"前言 ＰAGEREF_Ｔoc3８8３４6092\ｈ1ＨYPERＬINＫ＂C:\\Users\\yｕeqingｆa\\Ｄesktop＼\岳慶法—-定稿.docｘ”\l＂_Toｃ3883４609３＂第1章螺旋板換熱器簡介?PＡＧＥREＦ_Toc388３46093\ｈ2HYPERＬＩNK＂C：\\Users\＼yueqingfa\\Deskｔｏp\\岳慶法—-定稿．ｄocx”＼ｌ＂_Ｔoc3883460９4＂１。1發(fā)展歷程 PAＧEＲEF_Toc38834609４\h2HYPERLINＫ"Ｃ：\＼Uｓers\＼yueqingfa\\Desktｏp\\岳慶法——定稿。doｃx"＼l”_Toc388３４6０95"1.２主要優(yōu)點 ２HＹＰERLIＮＫ”C:\\Ｕsers\\ｙueqinｇfa\\Deｓktｏp＼\岳慶法——定稿。dｏcx”＼l＂_Ｔoc3883４６０96"1。3主要缺點?PＡGEＲＥＦ_Toc3883460９6\ｈ3HYPERＬINK"C：＼＼Users\\yueqｉnｇｆa＼\Ｄesｋｔoｐ\\岳慶法—-定稿。dｏcx＂\ｌ＂＿Tｏｃ388346097"1．4結(jié)構(gòu)型式 3HYPEＲLＩNＫ＂Ｃ：＼＼Ｕｓｅrｓ＼\yueqingfａ\\Desktop\\岳慶法—-定稿。docx＂\l＂_Ｔoc３８８346098＂第2章熱工計算?PAGEREF_Ｔoc３８834６０9８\h５HＹPEＲＬIＮK”C：＼\Uｓers\\yueqｉngfa＼＼Desktｏp＼\岳慶法—-定稿。doｃｘ"\ｌ"_Ｔoc３8８346０99”2.1介質(zhì)的物性參數(shù)?PＡＧＥREF_Toc３８83４6０99＼h6HYPEＲLINＫ”C：\\Ｕseｒs\\ｙueqingfa\\Desktoｐ\＼岳慶法——定稿。ｄocx＂＼ｌ"＿Toc38８３46100＂2.1．１采暖水側(cè)物料的物性參數(shù)?ＰAGEREF_Tｏc388346100\h6ＨＹPERLIＮＫ"C:\＼Uｓｅrｓ＼\ｙueqingｆa\\Desｋtop\＼岳慶法--定稿．docx＂\l”_Toc３88３46１01”２.1．2熱負(fù)荷計算 6HＹPERLIＮK”C：\＼Ｕseｒｓ\\yｕeqingfa\＼Desktop\\岳慶法——定稿.ｄｏｃｘ"＼l＂＿Toc3883４6102"2.１.3循環(huán)氨水側(cè)物料的物性參數(shù) 6HYPERＬINＫ”C:＼＼Users\\yｕeqingｆa\＼Desktop\＼岳慶法——定稿.ｄoｃx＂\l"＿Toc3８83461０3"2.1.4熱交換組合形式?7HＹPERLＩNＫ＂C:\＼Userｓ\\ｙｕeqingfａ\\Desktop\\岳慶法——定稿.ｄocｘ＂\l＂_Ｔoc388３461０4”2.２△tｍ的計算?７HYPＥＲＬＩＮK”C:\＼Ｕsers\＼ｙueｑingfａ\\Ｄeｓkｔop\\岳慶法——定稿．doｃｘ＂\l＂＿Toｃ3８8３4610５"２．3Ｋ的計算?８＼l"_Ｔoc3883４6106＂２。3.１污垢熱阻的選取?8HYPERＬIＮＫ"Ｃ：\\Ｕsers\＼yueqiｎgfa\\Ｄeskｔop\\岳慶法—-定稿。doｃx"２。３。5K的計算?10HYPERＬINＫ"C：＼\Usｅrｓ\＼yueqingfa\\Desktop＼＼岳慶法——定稿。doｃx"\ｌ”＿Toｃ388３46111"2.4換熱面積的計算?10HＹPＥRLINＫ"Ｃ:\\Ｕsers\\yｕeqingfa＼\Ｄesktｏp\\岳慶法——定稿．dｏcｘ"第３章結(jié)構(gòu)尺寸計算 PＡGEＲEＦ_Tｏc38834６112\h12HＹPERLIＮK"C:＼\Ｕserｓ\\yｕeqｉngfa＼＼Desktｏｐ\\岳慶法——定稿．docx＂＼ｌ"_Toc3883４6113”3。1外徑Ｄ的計算 PAGEREＦ_Ｔoc３８83４６１13\ｈ12HYＰERLINK＂C：＼＼Ｕseｒｓ\＼yueqingfａ\\Deｓktop\\岳慶法——定稿。docx”\l＂_Toc3８８346114"3．2定距柱的選擇與計算 ＰＡＧEREF_Tｏc3８8346114\h1３HYPERLINK”C:＼\Users＼\yｕｅqiｎgfa\＼Deskｔop\\岳慶法——定稿。docx”\l”＿Tｏｃ388３461１5＂3.3中心隔板的計算 ＰAＧEREＦ_Toc３８83461１5\h13HYPEＲＬINＫ＂C:＼＼Uｓers\\ｙｕｅqｉngｆａ\\Deskｔop＼\岳慶法-—定稿。docx”\l”_Toｃ388346１１6＂3。4半圓端板的計算 PAＧEＲＥＦ＿Tｏc388３4６11６\h１4HYPERLINＫ”C:\\Useｒs\＼ｙueqiｎgｆａ\\Deskｔｏp＼\岳慶法——定稿.docｘ＂\l＂_Toｃ３８8３４6117＂第４章筒體、橢圓封頭和其他附件的選擇和計算?ＰAGＥREF_Toc38834６117＼h15HYPERLIＮK”C:\\Users\＼ｙueqingfa\\Desktop\＼岳慶法——定稿。docｘ"\l”_Toc３8８3４6118”４．1半圓筒體的計算?PAＧEREF＿Ｔｏc388３4６１18\ｈ15HYPＥRLINＫ”C:\\Users\\yueqingfa\＼Desktop\\岳慶法——定稿．docx＂\l＂_Toc３８8３46119”4．2橢圓封頭的選擇 PAGEREF＿Tｏｃ3８８346119\h16HＹＰＥRLIＮK”C:\\Ｕserｓ\\yuｅqingfa\\Desｋtｏｐ＼\岳慶法——定稿。doｃx"\ｌ"_Toc3８834612０"4。3接管的計算和選擇?ＰAGＥREF_Tｏc3８８346120\h1６HYPERLINＫ”Ｃ：\＼Useｒs\＼yｕｅｑingfa＼\Dｅsktop＼\岳慶法--定稿.doｃx"\l＂＿Ｔoc38８34６１２1"4。４容器法蘭的選擇?１7HYPERLIＮK"C:＼\Users\\yｕeqｉngｆa\\Deｓkｔop\\岳慶法——定稿。dｏcｘ”\l”_Toｃ３883４６1２2＂4。5接管法蘭的選擇 1７HYPERLＩNK”C：\\Users\\yｕｅｑingfa＼＼Desktｏｐ＼＼岳慶法——定稿.dｏcx"＼l”_Toc3８8３461２３"4．6支座的設(shè)計 1８\l＂_Toｃ3８８３46124"第5章阻力降計算 19\ｌ”_Toc3８８346125"５．１螺旋通道的阻力降 19HYＰＥRLINＫ"Ｃ：\\Usｅrs\\yｕeqingｆa＼＼Deｓktｏp＼\岳慶法——定稿。docｘ"\ｌ”_Ｔoｃ38８346126”5。2軸向通道的阻力降 １９ＨYPERLINK”C:＼＼Userｓ\\ｙueqingｆa＼＼Desｋｔoｐ\\岳慶法——定稿。ｄocx"\ｌ”_Ｔoc3８8346127"設(shè)計總結(jié) ３８８346１2７\h20ＨＹＰERLINK"Ｃ:\\Ｕseｒs\\ｙｕeqingfa\\Dｅsｋtoｐ\＼岳慶法--定稿。docx"\l”＿Toｃ３８8３46１28”參考文獻?PAGＥREF_Tｏc3８8346１28\h21HYPERLINK＂C:\\Useｒs\\yｕeｑingfａ\＼Deｓkｔop\\岳慶法-—定稿．doｃｘ"＼l"_Toc3８8346129＂致謝 ４6129\h22前言受內(nèi)蒙古恒坤化工有限公司的委托,王閏老師的山東漢特工業(yè)設(shè)備制造有限公司要為內(nèi)蒙古恒坤化工有限公司設(shè)計一組換熱器，回收該公司焦化化產(chǎn)車間工藝系統(tǒng)中循環(huán)氨水?dāng)y帶的大量預(yù)熱，用于該公司的采暖系統(tǒng)。恰巧學(xué)校安排我跟隨王閏老師做畢業(yè)設(shè)計,我有幸參與了該換熱組的設(shè)計?，F(xiàn)將該設(shè)計整理出來，作為本人的畢業(yè)設(shè)計報告,向各位老師匯報幾年來的學(xué)習(xí)成果。在王閏老師和山東漢特工業(yè)設(shè)備制造有限公司張海濤等多位師兄的熱心指導(dǎo)下，通過本次設(shè)計,我對換熱器設(shè)計以及所需要的化工原理、化工設(shè)備等學(xué)科的知識，有了進一步的理解，為自己即將畢業(yè),走向新的工作和學(xué)習(xí)環(huán)境,打下了堅實的基礎(chǔ)。自己感覺底氣足了，信心強了，獨立工作的能力也得到增強.在此我對指導(dǎo)我進行本次畢業(yè)設(shè)計的王閏老師表示誠摯的謝意。以下是本設(shè)計的相關(guān)技術(shù)數(shù)據(jù):根據(jù)內(nèi)蒙古恒坤化工有限公司的要求，用一組螺旋板式換熱器回收利用循環(huán)氨水的熱量加熱公司整個采暖系統(tǒng)，根據(jù)用戶提供的采暖面積等要求，初步估算需循環(huán)水約300m3／h，以下列出設(shè)備設(shè)計工藝條件：序號項目熱側(cè)冷側(cè)備注１介質(zhì)名稱循環(huán)氨水采暖水2工作壓力MPa0.５０．４3設(shè)計壓力MPa０。6０。6４進口溫度℃80４55出口溫度℃待求６86設(shè)計溫度℃9５9５7介質(zhì)流量m3／h１０003０08換熱器結(jié)構(gòu)形式螺旋板式換熱器第1章螺旋板換熱器簡介根據(jù)與客戶的交流和綜合考慮，雙方確定本裝置選用螺旋板式換熱器。螺旋板式換熱器是由兩塊平行的鋼板，在中間布焊定距柱，在專用卷床上卷制而成,兩端可以采用板條（圓鋼）密封，形成不可拆式結(jié)構(gòu)；也可以只密封一個通道,然后兩端用盲板密封,形成可拆式結(jié)構(gòu);按照要求使兩流體按照不同的方式流動,可以形成逆流流動,也可形成錯流流動.由于螺旋般換熱器流道內(nèi)布焊了定距柱，介質(zhì)在流道內(nèi)流動時受到定距柱的擾動，加上螺旋狀的流道隨時改變介質(zhì)的流動方向,使得介質(zhì)在流道內(nèi)即使流速很低的時候,也能形成湍流,所以螺旋板式換熱器的傳熱效率很高,一般能達到管殼式換熱器的三至四倍。１．１發(fā)展歷程螺旋板式換熱器是瑞典羅森布拉德公司于１９30年首先推薦使用的,很快就開始成批生產(chǎn)并取得了專利權(quán).隨后許多國家根據(jù)這個公司的專利相繼仿照.英國APV公司、美國AＨRCO公司、西德ＲOCA公司、日本大江和川化公司以及荷蘭、捷克、蘇聯(lián)等國都以成批生產(chǎn)。日本是第二次世界大戰(zhàn)以后才開始生產(chǎn)，各工廠均制定了各自的系列標(biāo)準(zhǔn)。蘇聯(lián)在19６6年頒布了國家標(biāo)準(zhǔn)-—-——гO(shè)CT２067—66。我國在五十年代已在化學(xué)工業(yè)中開始制造和使用了螺旋板式換熱器。到了六十年初期，由于采用了專用的卷床卷制,提高了產(chǎn)品質(zhì)量并能成批生產(chǎn).到了１97０年,蘇州化工機械廠和一機部通用機械研究所開始進行標(biāo)準(zhǔn)化,系列化生產(chǎn)，隨后并與大連工學(xué)院協(xié)作對螺旋板式換熱器的傳熱和流體阻力進行了系統(tǒng)的研究。１９73年一機部制定了部標(biāo)準(zhǔn)JB1287—7３。2００3年3月，國家經(jīng)濟貿(mào)易委員會發(fā)布螺旋板式換熱器行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JＢ/T47５1-2003,該標(biāo)準(zhǔn)更詳細(xì)的規(guī)范了螺旋板式換熱器的設(shè)計、制造、生產(chǎn)、檢驗及驗收等工作。1．2主要優(yōu)點A。傳熱效率高流體在螺旋板換熱器中做螺旋流動，由此產(chǎn)生的離心力提高了流體的湍流程度。此外,在通道中的定距柱也破壞了邊界層而產(chǎn)生渦流.因此,在較低的雷諾數(shù)下就可以形成湍流，一般Ｒe=1４０0～18０0之間,最低的在Re=500時就能形成湍流,視定距柱的布置情況和數(shù)目而定.B.兩流體逆流和低溫傳熱兩種流體在較長的螺旋通道內(nèi)可進行完全逆流的熱交換。當(dāng)兩流體的進出口溫度一定時，逆流的對數(shù)平均溫度差要比并流、錯流或折流時的大,因而單位面積的傳熱量也大。另一方面，如果要求單位面積傳熱量相等,則采用逆流傳熱就能以較小的對數(shù)平均溫度差來完成。這對于低溫?zé)嵩吹睦檬鞘钟欣?C。不易結(jié)垢流體在螺旋板換熱器中走的是單通道，它的允許流速又比其他類型的換熱器高(通常,對粘度不大的液體為2米／秒，對氣體為20米/秒），因此不易結(jié)垢。D。結(jié)構(gòu)緊湊、不用管材、制造簡便螺旋板換熱器是用金屬板卷制的，因此沒有管板、官箱等不起熱交換作用的部件，在傳熱面積相同時，比列管式換熱器緊湊得多,單位體積的傳熱面積約為列管式換熱器的２～3倍。制造時機械加工量少,成本低.不用無縫鋼管這一點對我國是有現(xiàn)實意義的.1.3主要缺點A.操作壓力受到限制螺旋板換熱器的操作壓力主要由一定厚度的金屬板材和密封結(jié)構(gòu)來承受。為了提高操作壓力,相應(yīng)的就要增厚板材，對密封結(jié)構(gòu)的要求也提高了。有的廠家為了保證外殼強度，采取加厚最外一層螺旋板的辦法。這也給加工制造帶來了一些困難。Ｂ。檢修困難螺旋板內(nèi)部損壞了很難修理。因此處理易腐蝕的介質(zhì)時應(yīng)選擇耐腐蝕的金屬材料來制造。1．4結(jié)構(gòu)型式國際上習(xí)慣按流體流過通道的方式分為四類:I型、II型、III型和G型。而我國又習(xí)慣于按端面焊接的方式來分類：I型、ＩＩ型、ＩII型.這里我們主要介紹國內(nèi)分法,對于國際上的分類不做討論。凡是兩端面全部焊死,兩個通道都不能進行機械清洗時，國內(nèi)統(tǒng)稱為Ｉ型,或稱為不可拆式螺旋板換熱器。凡是在螺旋板兩個端面進行交錯焊接密封，并用可拆卸的頂蓋和墊片密封的就稱為IＩ型。這種設(shè)備的的兩個通道均可在拆卸頂蓋后進行機械清洗，故又稱可拆式螺旋板換熱器。還有I型和II型的混合型，此型螺旋體的一個端面全部焊死，而另一個端面則留下一個通道不焊接，另一個通道仍焊死.所以混合型的一個流體通道的兩端全部焊死,不能進行機械清洗(只能化學(xué)清洗),而另一通道的一端是焊死的，另一端是敞開的，可以進行機械清洗。此外，還有用四張鋼板卷制成的螺旋體，其中一個通道的兩端全部焊死,而另一個通道則兩端全敞開。甲介質(zhì)在兩端全焊死的通道內(nèi)由周邊旋轉(zhuǎn)至中心，然后又由中心旋轉(zhuǎn)至周邊排出,也即甲介質(zhì)的的進口和出口都在周邊上;乙介質(zhì)只能作軸向流動，這種類型在我國統(tǒng)稱IＩI型。第2章熱工計算本章符號說明——換熱面積——軸向通道截面積--截面通道寬度、--采暖水、氨水的比熱——當(dāng)量直徑--重量速度-—螺旋板板寬——總的傳熱系數(shù)——螺旋板板長——普朗特數(shù),量綱為1。、-—冷側(cè)、熱側(cè)的熱負(fù)荷——雷諾數(shù)，量綱為1。--采暖水一側(cè)的污垢熱阻—-循環(huán)氨水一側(cè)的污垢熱阻、——采暖水一側(cè)、循環(huán)氨水一側(cè)平均溫度—-定性溫度-—流體流速——采暖水或氨水的體積流量、——采暖水、氨水的質(zhì)量流量、——采暖水、氨水的密度、——采暖水、氨水的導(dǎo)熱系數(shù)--采暖水一側(cè)的傳熱系數(shù)——循環(huán)氨水一側(cè)的傳熱系數(shù)、——采暖水、氨水的粘度—-螺旋板板厚—-螺旋板的換熱系數(shù)、——冷側(cè)、熱側(cè)的溫差—-對數(shù)平均溫差—-按逆流計算的對數(shù)平均溫度差，——溫度差校正系數(shù),量綱為1．2．1介質(zhì)的物性參數(shù)2.１。1采暖水側(cè)物料的物性參數(shù)定性溫度計算：查該溫度下采暖水的物性參數(shù)如下:粘度:比熱：密度：導(dǎo)熱系數(shù)：2.1。2熱負(fù)荷計算采暖水質(zhì)量流量：溫差：根據(jù)式可以求得采暖水的總吸熱量。2。1．3循環(huán)氨水側(cè)物料的物性參數(shù)已知換熱過程無相變，冷側(cè)和熱側(cè)熱交換量相等,即此時:根據(jù)故循環(huán)氨水一側(cè)的出口溫度大約為。循環(huán)氨水側(cè)定性溫度計算：查該溫度下水的物性參數(shù)如下：粘度:比熱：密度:導(dǎo)熱系數(shù):2。1。４熱交換組合形式熱交換溫度示意圖如下:80℃7３℃６8℃?45℃圖2－1熱交換示意圖根據(jù)螺旋板換熱器的一般設(shè)計經(jīng)驗，通道寬度多選擇在以下，否則容易產(chǎn)生層流，影響換熱效果.如果通道寬度，按螺旋板換熱器一般設(shè)計原則，流速取，螺旋板寬度，可通過的介質(zhì)流量不超過.本課題由于采暖水側(cè)，循環(huán)氨水側(cè)，介質(zhì)流量都很大。而現(xiàn)場安裝空間有限，無法采用多臺設(shè)備并聯(lián)安裝。因此,經(jīng)業(yè)主同意,本設(shè)計確定采用立式組合式結(jié)構(gòu).將兩臺螺旋板換熱器上下疊加組合，讓采暖水并聯(lián)走螺旋通道，,循環(huán)氨水沿軸向通道流動，這樣，介質(zhì)換熱為錯流換熱。由于缺少錯流換熱計算公式,以下計算均按照完全逆流換熱的公式進行,然后通過相關(guān)資料,查得糾正系數(shù)后進行調(diào)整。２．2△tm的計算對于錯流和折流的平均溫度差,可采用安德伍德(Ｕｎdeｒwood）和鮑曼提出的圖算法。該法是先按逆流時計算對數(shù)平均溫度差，再乘以考慮流動方向的校正因素。即溫度差校正系數(shù)的與冷熱流體的溫度變化有關(guān),是P和R兩因數(shù)的函數(shù),即該工程實例中的查圖[3]４－19對數(shù)平均溫度差校正系數(shù)單殼程得2．3Ｋ的計算2.３.1污垢熱阻的選取污垢熱阻根據(jù)經(jīng)驗值選擇,循環(huán)氨水一側(cè)取采暖水一側(cè)取２．３。2管壁熱阻的計算材料為，壁厚采暖水一側(cè)平均溫度循環(huán)氨水一側(cè)平均溫度取兩側(cè)的平均溫度為定性溫度此溫度下,導(dǎo)熱系數(shù)。管壁熱阻2。3。3采暖水一側(cè)給熱系數(shù)的計算采暖水一側(cè)：根據(jù)一般的工藝設(shè)計計算經(jīng)驗值,按水的流速初步選取通道寬度。已知制造螺旋板式換熱器的卷板寬度，采暖水流量.則：通道寬度實際選取為。則實際流速為：因為且查相關(guān)資料，對應(yīng)該種工況的螺旋板換熱器傳熱系數(shù)計算公式為：將各部分參數(shù)代入,得：公式中：流體被加熱時n=0.4，被冷卻時n=０．３，采暖水側(cè)n＝0。4。2。3．4循環(huán)氨水一側(cè)傳熱系數(shù)的計算預(yù)估換熱面積,螺旋板板寬根據(jù)，求得預(yù)設(shè),則流速因為，故采用無相變軸流傳熱膜系數(shù)的經(jīng)驗公式.所需軸向通道截面積重量速度2.3．5K的計算根據(jù)式可得.帶入數(shù)據(jù)求得2。4換熱面積的計算根據(jù)公式求換熱面積A。所以，預(yù)定的換熱面積是合理的。換熱面積的確定：計算得出的換熱面積，圓整后取此時的裕度為。第３章結(jié)構(gòu)尺寸計算本章符號說明—-螺旋通道截面寬度—-軸向通道截面寬度——平均通道寬度——螺旋板的外徑-—螺旋板換熱器的公稱直徑—-卷輥直徑——當(dāng)支承環(huán)與中心隔板未貼緊,或支承環(huán)剛性不足時，為兩半圓端板之間的距離，;當(dāng)支承環(huán)與中心隔板貼緊，且滿足ＧB150-１９98中６。３的要求,取以下兩者中的較大值：兩支承環(huán)之間的距離，；半圓端板與支承環(huán)之間的距離，;——系數(shù),根據(jù)的比值按表2查取——系數(shù)，且。由于K的計算小于1，故K取1。--卷輥胎膜半徑--定距柱之間的間距——中心隔板的寬度——設(shè)計溫度下材料的許用應(yīng)力，查表8—9壓力容器用高合金鋼鋼板的許用應(yīng)力得——半圓端板的厚度——中心隔板的厚度3。1外徑Ｄ的計算根據(jù)多年的工程設(shè)計經(jīng)驗,外徑D求取采用如下經(jīng)驗公式:式中的設(shè)備公稱直徑:為了方便橢圓封頭的選擇與筒體的配套，確定設(shè)備的公稱直徑,則螺旋板換熱器的型號為KＬＳ0。6－50０-１．５/2２0０—G.３.2定距柱的選擇與計算螺旋板換熱器中，螺旋板與螺旋板之間用定距柱支撐，定距柱的擺放方式有如下三種：圖３-1定距柱的三種擺放方式本次設(shè)計中,選取圖一所示的正菱形擺放定距柱。定距柱之間的間距采用如下公式計算：代入數(shù)據(jù)求得故定距柱之間的間距選為100mm。3.3中心隔板的計算中心隔板的寬度中心隔板的計算厚度按下式計算:代入數(shù)據(jù)求得，所以選擇1２mm.3.4半圓端板的計算半圓端板與中心隔板連接采用全熔透焊縫，其計算厚度按下式計算:代入數(shù)據(jù)求得，所以選擇1０ｍm。第４章筒體、橢圓封頭和其他附件的選擇和計算本章符號說明——鋼板負(fù)偏差-—鋼板腐蝕余量——接管的內(nèi)徑--內(nèi)表面積-—橢圓封頭的質(zhì)量-—??直邊高度-—曲面高度——半圓筒體的內(nèi)半徑—-流體在接管中的流速—-橢圓封頭的容積——流體的體積流量-—半圓筒體的計算壁厚——半圓筒體和封頭的設(shè)計壁厚--焊接接頭系數(shù),量綱為1。４.1半圓筒體的計算根據(jù)［4］表8-10焊接接頭系數(shù)?。?65。代入數(shù)據(jù)計算得：根據(jù)［4］表８—１１鋼板厚度負(fù)偏差,查得此厚度鋼板的負(fù)偏差，所用材料為不銹鋼，故腐蝕余量.圓整到８mm。４．2橢圓封頭的選擇由于橢圓封頭所受壓力與筒體一樣大,材質(zhì)都為不銹鋼3０4，而且兩者壁厚計算公式一致，所以橢圓封頭壁厚直接選取為８mm.已知橢圓封頭的公稱直徑和壁厚，根據(jù)JB１145—73查出橢圓封頭的其他尺寸如下：壁厚公稱直徑曲面高度直邊高度內(nèi)表面積容積質(zhì)量4.3接管的計算和選擇ａ．采暖水入口和出口由于，由此可得采暖水進出口管徑的求取公式。流速的經(jīng)驗值可取為：對液體對蒸汽對氣體(為壓強,為氣體密度）根據(jù)經(jīng)驗值選擇,帶入數(shù)據(jù)求得取，管子規(guī)格為。接管伸出長度按照表4-1中的經(jīng)驗值選?。罕?—1接管伸出長度的經(jīng)驗值公稱直徑不保溫管長保溫設(shè)備接管長≤15８０13020～50１００15070～3501５0２007０~5001502０0所以采暖接管伸出長度為.實際流速，滿足經(jīng)驗值的范圍。b.氨水的入口和出口選擇經(jīng)驗流速值，按照相同步驟選取接管,，管子規(guī)格，接管伸出長度為.實際流速,滿足經(jīng)驗值的范圍。ｃ.吹掃口、焦油排凈口兩者均選取最小接管尺寸，,管子規(guī)格，接管伸出長度為。4。4容器法蘭的選擇筒體直徑,設(shè)計壓力。根據(jù)表10－1壓力容器法蘭分類選取乙型平焊法蘭。再根據(jù)［4］表１0—3選取的法蘭，法蘭盤厚度,質(zhì)量.總共需要3組容器法蘭，所以整個設(shè)備容器法蘭的質(zhì)量.由于介質(zhì)無毒且壓力,故選取平面型密封面(RF)。4．5接管法蘭的選擇根據(jù)[4］表１0—19和板式平焊法蘭和法蘭蓋的尺寸與質(zhì)量選擇相應(yīng)的接管法蘭，其選擇結(jié)果如下表：表4—２接管表采暖水接管循環(huán)氨水接管吹掃口、焦油排凈口接管公稱直徑mm１5045０5０厚度ｍm20３０16質(zhì)量kg4.08２0．51．51總質(zhì)量ｋg16．3２４23．０２密封面形式ＲFRFRF4。6支座的設(shè)計采用裙式支座,裙座的高度根據(jù)實際工況確定，裙座上開有人孔、引出管孔、排氣孔等。第5章阻力降計算本章符號說明—-定距柱的密度,S——比重（相當(dāng)于2０℃的水）S=0。97４8t——定距柱（泡）的間距,厘米V——流量，公斤/時/1０00Z——粘度，厘泊——重度5。1螺旋通道的阻力降總的阻力降有三部分組成：空的螺旋通道的阻力降；因定距柱而增加的流體阻力;進出口的局部阻力之和?？倝毫档挠嬎闶綖?。２軸向通道的阻力降對于軸流無相變的流體,當(dāng)時，代入數(shù)據(jù)求得設(shè)計總結(jié)由于國內(nèi)螺旋板換熱器的設(shè)計還不是很成熟，特別是IＩI型的螺旋板換熱器，所以可參考的資料不是很多，這給本次設(shè)計帶來了很大的困難.設(shè)計中需要預(yù)設(shè)一些工藝參數(shù),比如板寬、流速等，然后再進行核算比對加以修改確定，計算量比較大。另外，由于一些參考書的版本比較老，單位都是采用工程制，需要換算成國際單位制話,相應(yīng)的計算量就增加了很多。盡管設(shè)計存在很多困難之處，我還是努力克服了困難，認(rèn)真的完成了熱工計算,螺旋板換熱器的結(jié)構(gòu)設(shè)計，附件的計算和選取以及阻力降的計算，并用CAD畫了本設(shè)備的裝備圖。通過本次設(shè)計,我深刻認(rèn)識到了要想把課本所學(xué)知識運用到工程設(shè)計中還需要不斷進行實踐。要想從一名化工專業(yè)的學(xué)生轉(zhuǎn)變成為一名工程師，自己要走的路還很長。自己在設(shè)計過程中存在著很多的不足之處。首先，以前學(xué)的專業(yè)知識不夠扎實，導(dǎo)致在使用的時候還要重新學(xué)習(xí)，耽誤了設(shè)計的進程。其次,自己的設(shè)計思路還不夠清晰,走了不少的彎路。另外，在這次設(shè)計過程中，常常因為自己的粗心導(dǎo)致計算錯誤。在以后的設(shè)計中，自己要加以注意，避免一些不必要的犯錯.參考文獻［1］JＢ/T4751—２００3，螺旋板式換熱器［S][2]蘭州石油機械研究所。換熱器（下）［M].北京:烴加工出版社,１990年［3］夏清，陳長貴.化工原理［M］。天津:天津大學(xué)出版社，2005年［4］董大勤.化工設(shè)備機械基礎(chǔ)［M］．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，200２年［５］張受謙．化工手冊[M].山東:山東科學(xué)技術(shù)出版社,19８6年［６]錢頌文。換熱器設(shè)計手冊［M]。北京:化學(xué)工業(yè)出版社,20０2年[7]郭樹才.煤化工工藝學(xué)［M］．北京:化學(xué)工業(yè)出版社,１992年致謝非常感謝王閏老師、張海濤師哥在我大學(xué)的最后學(xué)習(xí)階段——畢業(yè)設(shè)計階段給自己的指導(dǎo)，從最初的定題，到資料收集、設(shè)計計算和論文修改，再到論文定稿，他們給了我耐心的指導(dǎo)和很多的幫助。為了讓我的設(shè)計盡可能的接近工程實踐，王閏老師多次帶我去參觀他的工廠，這讓我對自己設(shè)計的螺旋板換熱器有了更直觀和具體的印象。為了指導(dǎo)我的畢業(yè)論文，王閏老師放棄了自己的休息時間，在此我向王老師表示我誠摯的謝意。同時，感謝所有老師們和同學(xué)們在這四年來給我的指導(dǎo)和幫助，是他們教會了我專業(yè)知識，教會了我如何學(xué)習(xí)，教會了我如何做人.正是由于他們，我才能在各方面取得顯著的進步，在此向他們表示我由衷的謝意,并祝所有的老師培養(yǎng)出越來越多的優(yōu)秀人才，桃李滿天下,祝同學(xué)們前程似錦！指導(dǎo)教師意見成績:指導(dǎo)教師(簽名）:年月日注：成績按優(yōu)、良、中、合格、不合格五級分制計。評閱人意見成績:評閱人（簽名)：年月日注：成績按優(yōu)、良、中、合格、不合格五級分制計。答辯委員會意見成績:答辯委員會主任(簽名):年月日學(xué)院學(xué)位分委員會意見成績：學(xué)位分委員會主任（簽名）:(公章)年月日注:成績按優(yōu)、良、中、合格、不合格五級分制計。山東師范大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計)題目審批表學(xué)院：化學(xué)化工與材料科學(xué)學(xué)院_（章）系別/教研室:化工系時間:2013年12月23日課題情況題目名稱螺旋板式換熱器的設(shè)計課題性質(zhì)應(yīng)用研究教師姓名王閏職稱副教授學(xué)位課題來源B。生產(chǎn)成果類別Ｂ．設(shè)計主要研究內(nèi)容與研究目標(biāo)本設(shè)計的主要任務(wù)是對螺旋板式換熱器的設(shè)計。設(shè)計過程包括:一、選題與任務(wù)書分析；二、收集資料；三、技術(shù)設(shè)計；四、工程圖紙繪制;五、編寫畢業(yè)設(shè)計說明書。其中技術(shù)設(shè)計最為重要，它內(nèi)容包括：第一部分是熱工計算；第二部分是換熱器的結(jié)構(gòu)設(shè)計；第三部分是附件的計算和選擇；第四部分分別對螺旋通道和軸向通道做了阻力降計算。要求繪制該螺旋板換熱器的裝配圖。本設(shè)計的目標(biāo)是設(shè)計結(jié)果基本滿足生產(chǎn)中換熱的要求.指導(dǎo)教師簽字:１3年12月24日選題學(xué)生簽字：13年１2月２４日系所或教研室審題意見負(fù)責(zé)人簽字:13年1２月24日學(xué)院審批意見學(xué)院學(xué)位分委員會主任簽字：13年12月２5日山東師范大學(xué)本科畢業(yè)論文(設(shè)計)開題報告論文題目：螺旋板式換熱器的設(shè)計學(xué)院名稱：化學(xué)化工與材料科學(xué)學(xué)院專業(yè)：化學(xué)工程與工藝學(xué)生姓名:岳慶法學(xué)號:2指導(dǎo)教師:王閏201４年１月5日

一、選題的性質(zhì)應(yīng)用研究二、選題的目的和意義題目是根據(jù)焦化廠化產(chǎn)車間實際生產(chǎn)中換熱需要進行設(shè)計的,具有較強的實用性和專業(yè)性，符合專業(yè)培養(yǎng)化工生產(chǎn)專門人才的需要，滿足綜合訓(xùn)練的基本要求。利于提高設(shè)計者運用所學(xué)理論、專業(yè)知識和基本技能分析解決化工生產(chǎn)中實際問題的能力。為今后從事化工方面的生產(chǎn)、設(shè)計及研究工作打下堅實的基礎(chǔ).三、與本課題相關(guān)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，預(yù)計可能有所創(chuàng)新的方面螺旋板式換熱器1９3０年在瑞典首次推薦使用，很快成批生產(chǎn)并取得了專利權(quán).隨后很多國家根據(jù)這個公司的專利相繼仿造，現(xiàn)在各國都已有各自的系列標(biāo)準(zhǔn)。我們國家自1960年以來,在螺旋板式換熱器的制造和使用方面積累了不少經(jīng)驗。但是關(guān)于螺旋板式換熱器流體阻力方面的參考資料還比較缺乏,而且也不夠統(tǒng)一。本設(shè)計可能的創(chuàng)新點：考慮到循環(huán)氨水的流量比較大和現(xiàn)場安裝空間有限,無法采用多臺設(shè)備并聯(lián)安裝，所以要采用立式組合式結(jié)構(gòu)。將兩臺螺旋板換熱器上下疊加組合,讓采暖水并聯(lián)走螺旋通道，循環(huán)氨水沿軸向通道流動.這樣，介質(zhì)換熱為錯流換熱。?四、課題研究的可行性分析通過在山東漢特工業(yè)設(shè)備制造有限公司進行參觀和學(xué)習(xí)，再結(jié)合近四年所學(xué)的專業(yè)知識和技能，經(jīng)過指導(dǎo)教師的精心指導(dǎo)及自己的刻苦努力，應(yīng)該可以完成設(shè)計任務(wù),達到預(yù)期的目標(biāo)。五、課題研究的策略、方法和步驟完成該課題的策略是以科學(xué)的方法論為指導(dǎo)，遵循國家的有關(guān)法律、法規(guī),根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)定，借鑒相關(guān)的設(shè)計經(jīng)驗,密切聯(lián)系所學(xué)的知識、