A. 谁知道英文的参考文献关于换热器的
网上很多的,你在google里面输入 heat exchanger pdf 就会搜索到很多。
不过你要选择下,你想要什么类型换热器的。
例如有 shell and tube
plate and frame
air cooler
heat pipe heat exchanger
micro channel heat exchanger
还有制冷用的
evaporator
condenser
等等,祝你好运。
注意用Google的英文网页。
B. 常减压装置中原油与常压塔中段回流油的换热器,设计模板,急求!!!
我也不会。。。。╮(╯▽╰)╭
C. 列管式换热器设计
2、设计方案的选择
2.1换热器型式的选择
在乙醇精馏过程中塔顶一般采用的换热器为列管式换热器,故初步选定在此次设计中的换热器为列管式换热器。
列管式换热器的型式主要依据换热器管程与壳程流体的温度差来确定。在乙醇精馏的过程中乙醇是在常压饱和温度下冷凝,进口温度为76℃,出口温度为45。冷却介质为水,入口温度为24℃,出口温度为36℃,两流体的温度差不是很大,再根据概述中各种类型的换热器的叙述,综合以上可以选用固定管板式换热器。
2.2流体流速的选择
流体流速的选择涉及到传热系数、流动阻力及换热器结构等方面。增大流速,可加大对流传热系数,减少污垢的形成,使总传热系数增大;但同时使流动阻力加大,动力消耗增多;选择高流速,使管子的数目减小,对一定换热面积,不得不采用较长的管子或增加程数,管子太长不利于清洗,单程变为多程使平均传热温差下降。因此,一般需通过多方面权衡选择适宜的流速。表1至表3列出了常用的流速范围,可供设计时参考。选择流速时,应尽可能避免在层流下流动。
表1 管壳式换热器中常用的流速范围
流体的种类 一般流体 易结垢液体 气体
流速,m/s 管程 0.5 ~3.0 > 1.0 5.0 ~30
壳程 0.2 ~1.5 > 0.5 3.0 ~15
表2 管壳式换热器中不同粘度液体的常用流速
液体粘度,mPa·s > 1500 1500 ~500 500 ~100 100 ~35 35 ~ 1 < 1
最大流速,m/s 0.6 0.75 1.1 1.5 1.8 2.4
表3 管壳式换热器中易燃、易爆液体的安全允许速度
液体名称 乙醚、二硫化碳、苯 甲醇、乙醇、汽油 丙酮
安全允许速度,m/s < 1 < 2 ~3 < 10
由于使用的冷却介质是井水,比较容易结垢,乙醇则不易结垢。水和乙醇的粘度都较小,参考以上三个表格数据可以初步选定管程流速为0.9m/s,壳程流速为7m/s。
2.3流体出口温度的确定
冷却介质水的入口温度24℃,出口温度为36℃,故,可以求得水的定性温度为:Tm=30℃
热流体乙醇在饱和温度下冷凝,故可以确定入口温度和出口温度相同,故乙醇的定性温度Tm=60.5℃。
2.4管程数和壳程数的确定
当换热器的换热面积较大而管子又不能很长时,就得排列较多的管子,为了提高流体在管内的流速,需将管束分程。但是程数过多,导致管程流动阻力加大,动力能耗增大,同时多程会使平均温差下降,设计时应权衡考虑。管壳式换热器系列标准中管程数有 1、2、4、6 四种。采用多程时,通常应使每程的管子数相等。
管程数N按下式计算:
N=u/v
式中 u——管程内流体的适宜流速;
V——管程内流体的实际流速。第二章 工艺设计计算
1确定物性数据
水的定性温度为Tm=(24+36)/2=30℃,乙醇的定性温度为Tm=(76+45)/2=60.5℃
两流体在定性温度下的物性数据
物性
流体
乙醇 60.5 757 0.6942 2.83 0.1774
水 30 996 0.0.8 4.20 0.617
2热负荷及传热面积的确定
1、计算热负荷
冷凝量=3.51Kg/s
热负荷 Q1=r= 3.51×2.83×31=307.93kW
2、计算冷却水用量
换热器损失的热负荷:以总传热量的3%计;
则Q2=q/(1-0.03)=317.46kW
水的流量可由热量衡算求得,即
==317460/4.2(36-24)=9.35kg/s
3、计算有效平均温度差:
逆流温差℃。
4、选取经验传热系数K值
根据管程走循环水,壳程走乙醇,总传热系数K现暂取:
5、估算换热面积
3换热器概略尺寸的确定
管径和管内流速
选用Φ25×2.5mm较高级冷拔传热管(碳钢),取管内流速 u1=0.8m/s。
管程数和传热管数
可依据传热管内径和流速确定单程传热管数
按双程管计算,所需的传热管长度为
按双程管设计,传热管适中,可以用双管程结构。根据本设计实际情况,现取传热管长l=4m,则该换热器的管程数为
传热管总根数 N=38×2=76(根)
3、平均传热温差校正及壳程数
平均温差校正系数有 :
R=2.6 P=0.23
双壳程,双管程结构,查得 ε=0.923
平均传热温差
由于平均传热温差校正系数大于0.8,同时壳程流体流量较大,故取双壳程合适。
4、壳体内径
则横过管数中心线管的根数
在计算壳体内径时可用公式:
D=t
b取传热管外径,则:
D=32(10-1)+50=338mm
按卷制壳体的进级档,可取D=350mm
卧式固定管板式换热器的规格如下:
公称直径D…………………………350mm
公称换热面积S……………………23.9m2
管程数……………………………2
管数n………………………………76
管长L………………………………4m
管子直径……………………………
管子排列方式………………………正三角形
5、折流板
采用弓形折流板,取弓形折流板圆缺高度为壳体内径的20%,则切去的圆缺高度为h=0.20*250=75mm。
取折流板间距B=0.3D,则
B=0.3*250=105mm,可取B=150mm。
折流板数 N=传热管长/折流板间距-1=8000/150-1=26(块)
4面积与总传热系数核算
1、壳程表面传热系数
2、管内表面传热系数
有公式:
管程流体流通截面积
管程流体流速
普朗特数
Pr=5.446
则ai=2.2
3、污垢热阻和管壁热阻
管外侧污垢热阻
所以管内侧污垢热阻
管壁热阻计算,碳钢在该条件下的热导率为50.29w/(m·K)。所以
4、传热系数K
依传热系数公式
5、传热面积裕度
可得所计算传热面积Ap为:
该换热器的实际传热面积为
该换热器的面积裕度为
5.压降校核
1、计算管程压降
(结垢校正系数,管程数,壳程数)
取碳钢的管壁粗糙度为0.1mm,则,而Rei=9700,于是
对的管子有
<Pa
故, 管程压降在允许范围之内。
2、计算壳程压降
按式计算
, ,
流体流经管束的阻力
F=0.5
壳程流体流速及其雷诺数分别为:
取
流体流过折流板缺口的阻力
, B=0.2m , D=0.5m
总阻力
第三章 计算结果一览表
换热器主要结构尺寸和计算结果列表如下:
项目 结果 单位
换热器公称直径D 350
换热器管程数 2 ---
换热器管子总数N 76 根
换热器单管长度L 4 m
换热器管子规格 mm
换热器管子排列方式 正三角形错列 ---
管心距 32 mm
隔板中心到最近管中心距S 22 mm
各程相邻管管心距2S 44 mm
折流板间距B 150 mm
折流板数N 26 块
折流板外径 365 mm
折流板厚度 5 mm
壳体厚度 10 mm
壳程流体进口接管规格 mm
壳程流体出口接管规格 mm
管程流体进出口接管规格 mm
封头厚度 10 mm
封头内径 350 mm
封头曲面高度 100 mm
封头直径高度 20 mm
传热负荷Q 317.46 KW
乙醇流量 3.51 kg/s
循环水流量 9.35 Kg/s
初选总传热系数Ko 450 W/m2.k
初步估算传热面积A 23.9 m
管程流速 0.8 m/s
壳程传热系数o 925.4 W/m2.k
管程传热系数i 2200 W/m2.k
总传热系数K 575.4 W/m2.k
所需传热面积A 20.3 m
实际传热面积A 21.34 m
传热面积裕度H 5.1% ---
管程压降Pt 3200 Pa
壳层压降Ps 5400 Pa
第四章 换热管图(见附图)
第四章 流程图(见附图)
第四章 设计评述
通过分析管壳式换热器壳程传热与阻力性能特点,说明在采用能量系数K/N来评
价强化传热时,应更着眼于提高其换热性能。本设计中:
,
K/N=0.0669
满足要求,性能良好。
本设计通过对面积校核,压降校核,等计算可知均满足要求,且传热效率符合要求,能很好的完成任务。
经济和环境效益评价:生命周期方法是一种针对产品或生产工艺对环境影响进行评价的过程,它通过对能量和物质消耗以及由此造成的废弃物排放进行辨识和量化,来评估能量和物质利用对环境的影响,以寻求对产品或工艺改善的途径。这种评价贯穿于产品生产、工艺活动的整个生命周期,包括原材料的开采和加工、产品制造、运输、销售、产品使用与再利用、维护、再循环及最终处置。设计中使用水作冷却剂,无污染,耗资少,无有害气体产生,整个过程简单,易操作,环境和经济效益良好。
本设计中面积,传热系数,压降等均有比较好的裕度保证,即使生产使用中出现比较大的误差,设备结构也能保证不出现打的安全损伤的事故,具有良好可靠的安全保证。
第五章 个人小结
本次课程设计是理论联系实际的桥梁,是我们学习化工设计基础的初步尝试。通过课程设计,使我们能综合运用本课程和前修课程的基本知识,进行融会贯通的独立思考,在规定的时间内完成了指定的化工设计任务,从而得到了化工程序设计的初步训练。通过课程设计,使我们更加深刻的了解了工程设计的基本内容,掌握化工设计的程序和方法,培养了我们分析和解决工程实际问题的能力。
此外,通过本次课程设计,提高了我们以下方面的能力:
1 熟悉查阅文献资料,搜索有关数据。正确选用公式。
2 准确而迅速地进行过程计算用主要设备的工艺设计计算。
3 用精炼的语言,简洁的文字,清晰的图表来表达自己的设计思想的计算结果。
4 同样也发现了自己的诸多不足之处,对所学知识的熟悉程度不够,浪费了不少的时间。
第六章 参考文献
1.钱颂文主编,《换热器设计手册》,化学工业出版社,2002。
2. 贾绍义,柴诚敬等,《化工原理课程设计》,天津大学出版社,1994.
3.匡国拄,史启才等,《化工单元过程及设备课程设计》,化学工业出版社,2002.
4. 王志魁主编,《化工原理》,化学工业出版社,2004.
5. 陈敏恒,丛德兹等. 化工原理(上、下册)(第二版). 北京:化学工业出版社,2000.
6. 何潮洪等编,《化工原理》,科学出版社,2001年.
其他相关资料等!
D. 换热器论文的参考文献怎么写
[1] 柴诚敬编著.化工原理课程设计.天津:天津科学技术出版社,2006.03.01
[2] 夏 清、陈常贵主编.化工原理(上册)内.天津:天津大学容出版社,2005.01
[3] 库潘编著.换热器设计手册.中国石化出版社,2007.
[4] 周强泰编.锅炉原理(第2版). 北京:中国电力出版社,2006.
[5] 景朝晖.热工理论及应用[M].北京:中国电力出版社,2009.
[6] 孙丽君,工程流体学.北京:中国电力出版社,2009.
[7] 李诚,热工基础.北京:中国电力出版社,2004.
[8] 傅秦生,热工基础与应用.北京:机械工业出版社,2003.
[9] 刘桂玉,工程热力学.北京:高等教育出版社,1998.
E. 暑假化工原理设计 换热器 求详解 给高分的哟
目 录
一、 概述 3
1. 换热器的结构形式 3
2.换热器材质的选择 3
3. 管板式换热器的优点 4
4.列管式换热器的结构 5
5.管板式换热器的类型及工作原理 7
二、 设计任务与操作条件 7
1.设计题目 7
2. 设计任务与操作条件 7
3.确定设计方案 8
4. 计算传热面积并初选换热器型号 8
1. 计算苯的流量: 8
2. 确定热流体及冷流体的物理性质: 8
3. 传热量计算: 8
4. 确定流体的温度: 8
5. 计算平均温度: 8
6. 设定管程流速、选择K值并估算传热面积: 9
5. 核算压力降: 10
1. 管程压力降: 10
2. 壳程压力降: 10
6. 核算总传热系数: 11
1、 管程对流传热系数 11
2、 壳程对流传热系数 12
三、 参考文献 13
四、 主要符号说明 13
五、 课程设计感想 14
一、 概述
目前管板式换热器产品达到了一个成熟阶段,凭借其高效、节能、环保的优势,在各行业领域中被频繁使用, 并被用以替换原有管壳式和翅片式换热器,取得了很好的效果。
1. 换热器的结构形式
管壳式换热器又称列管式换热器,是一种通用的标准换热设备,它具有结构简单,坚固耐用,造价低廉,用材广泛,清洗方便,适应性强等优点,应用最为广泛。管壳式换热器根据结构特点分为以下几种:
(1) 固定管板式换热器
固定管板式换热器两端的管板与壳体连在一起,这类换热器结构简单,价格低廉,但管外清洗困难,宜处理两流体温差小于50℃且壳方流体较清洁及不易结垢的物料。
带有膨胀节的固定管板式换热器,其膨胀节的弹性变形可减小温差应力,这种补偿方法适用于两流体温差小于70℃且壳方流体压强不高于600Kpa的情况。
(2) 浮头式换热器
浮头式换热器的管板有一个不与外壳连接,该端被称为浮头,管束连同浮头可以自由伸缩,而与外壳的膨胀无关。浮头式换热器的管束可以拉出,便于清洗和检修,适用于两流体温差较大的各种物料的换热,应用极为普遍,但结构复杂,造价高;增加了浮头盖以及连接件,在该处一旦发生泄漏不易被发现;管束外缘与壳壁之间间隙较大,减少了排管数目,容易引起壳程流体短路。
(3) 填料涵式换热器
填料涵式换热器管束一端可以自由膨胀,与浮头式换热器相比,结构简单,造价低,但壳程流体有外漏的可能性,因此壳程不能处理易燃,易爆的流体。
(4) U型管式换热器
结构简单,质量轻,适用于高温和高压的场合。换热管束可以抽出,热应力可以消除。但管程清洗困难,管程流体必须是洁净和不易结垢的物料。换热器的内层换热管一旦发生泄漏损坏,只能堵塞而不能更换。壳程内有一个不能排管的条形空间,影响结构的紧凑,而且要安装防短路的中间挡板。
2. 换热器材质的选择
在进行换热器设计时,换热器各种零、部件的材料,应根据设备的操作压力、操作温度。流体的腐蚀性能以及对材料的制造工艺性能等的要求来选取。当然,最后还要考虑材料的经济合理性。一般为了满足设备的操作压力和操作温度,即从设备的强度或刚度的角度来考虑,是比较容易达到的,但材料的耐腐蚀性能,有时往往成为一个复杂的问题。在这方面考虑不周,选材不妥,不仅会影响换热器的使用寿命,而且也大大提高设备的成本。至于材料的制造工艺性能,是与换热器的具体结构有着密切关系。
一般换热器常用的材料,有碳钢和不锈钢。
(1)碳钢
价格低,强度较高,对碱性介质的化学腐蚀比较稳定,很容易被酸腐蚀,在无耐腐蚀性要求的环境中应用是合理的。如一般换热器用的普通无缝钢管,其常用的材料为10号和20号碳钢。
(2)不锈钢
奥氏体系不锈钢以1Crl8Ni9Ti为代表,它是标准的18-8奥氏体不锈钢,有稳定的奥氏体组织,具有良好的耐腐蚀性和冷加工性能。
正三角形排列结构紧凑;正方形排列便于机械清洗;同心圆排列用于小壳径换热器,外圆管布管均匀,结构更为紧凑。我国换热器系列中,固定管板式多采用正三角形排列;浮头式则以正方形错列排列居多,也有正三角形排列。
(2)管板
管板的作用是将受热管束连接在一起,并将管程和壳程的流体分隔开来。
管板与管子的连接可胀接或焊接。胀接法是利用胀管器将管子扩胀,产生显著的塑性变形,靠管子与管板间的挤压力达到密封紧固的目的。胀接法一般用在管子为碳素钢,管板为碳素钢或低合金钢,设计压力不超过4 MPa,设计温度不超过 350℃的场合。
(3)封头和管箱
封头和管箱位于壳体两端,其作用是控制及分配管程流体。
①封头 当壳体直径较小时常采用封头。接管和封头可用法兰或螺纹连接,封头与壳体之间用螺纹连接,以便卸下封头,检查和清洗管子。
②管箱 换热器管内流体进出口的空间称为管箱,壳径较大的换热器大多采用管箱结构。由于清洗、检修管子时需拆下管箱,因此管箱结构应便于装拆。
③分程隔板 当需要的换热面很大时,可采用多管程换热器。对于多管程换热器,在管箱内应设分程隔板,将管束分为顺次串接的若干组,各组管子数目大致相等。这样可提高介质流速,增强传热。管程多者可达16程,常用的有2、4、6程。在布置时应尽量使管程流体与壳程流体成逆流布置,以增强传热,同时应严防分程隔板的泄漏,以防止流体的短路。
3. 管板式换热器的优点
(1) 换热效率高,热损失小
在最好的工况条件下, 换热系数可以达到6000W/ m2K, 在一般的工况条件下, 换热系数也可以在3000~4000 W/ m2K左右,是管壳式换热器的3~5倍。设备本身不存在旁路,所有通过设备的流体都能在板片波纹的作用下形成湍流,进行充分的换热。完成同一项换热过程, 板式换热器的换热面积仅为管壳式的1/ 3~1/ 4。
(2) 占地面积小重量轻
除设备本身体积外, 不需要预留额外的检修和安装空间。换热所用板片的厚度仅为0. 6~0. 8mm。同样的换热效果, 板式换热器比管壳式换热器的占地面积和重量要少五分之四。
(3) 污垢系数低
流体在板片间剧烈翻腾形成湍流, 优秀的板片设计避免了死区的存在, 使得杂质不易在通道中沉积堵塞,保证了良好的换热效果。
(4) 检修、清洗方便
换热板片通过夹紧螺柱的夹紧力组装在一起,当检修、清洗时, 仅需松开夹紧螺柱即可卸下板片进行冲刷清洗。
(5) 产品适用面广
设备最高耐温可达180 ℃, 耐压2. 0MPa , 特别适应各种工艺过程中的加热、冷却、热回收、冷凝以及单元设备食品消毒等方面, 在低品位热能回收方面, 具有明显的经济效益。各类材料的换热板片也可适应工况对腐蚀性的要求。
当然板式换热器也存在一定的缺点, 比如工作压力和工作温度不是很高, 限制了其在较为复杂工况中的使用。同时由于板片通道较小,也不适宜用于杂质较多,颗粒较大的介质。
4. 列管式换热器的结构
介质流经传热管内的通道部分称为管程。
(1)换热管布置和排列间距
常用换热管规格有ф19×2 mm、ф25×2 mm(1Crl8Ni9Ti)、ф25×2.5 mm(碳钢10)。小直径的管子可以承受更大的压力,而且管壁较薄;同时,对于相同的壳径,可排列较多的管子,因此单位体积的传热面积更大,单位传热面积的金属耗量更少。换热管管板上的排列方式有正方形直列、正方形错列、三角形直列、三角形错列和同心圆排列。
(A) (B) (C)
(D) (E)
图 1-4 换热管在管板上的排列方式
(A) 正方形直列 (B)正方形错列 (C) 三角形直列
(D)三角形错列 (E)同心圆排列
正三角形排列结构紧凑;正方形排列便于机械清洗;同心圆排列用于小壳径换热器,外圆管布管均匀,结构更为紧凑。我国换热器系列中,固定管板式多采用正三角形排列;浮头式则以正方形错列排列居多,也有正三角形排列。
(2)管板
管板的作用是将受热管束连接在一起,并将管程和壳程的流体分隔开来。
管板与管子的连接可胀接或焊接。胀接法是利用胀管器将管子扩胀,产生显著的塑性变形,靠管子与管板间的挤压力达到密封紧固的目的。胀接法一般用在管子为碳素钢,管板为碳素钢或低合金钢,设计压力不超过4 MPa,设计温度不超过350℃的场合。
(3)封头和管箱
封头和管箱位于壳体两端,其作用是控制及分配管程流体。
①封头 当壳体直径较小时常采用封头。接管和封头可用法兰或螺纹连接,封头与壳体之间用螺纹连接,以便卸下封头,检查和清洗管子。
②管箱 换热器管内流体进出口的空间称为管箱,壳径较大的换热器大多采用管箱结构。由于清洗、检修管子时需拆下管箱,因此管箱结构应便于装拆。
③分程隔板 当需要的换热面很大时,可采用多管程换热器。对于多管程换热器,在管箱内应设分程隔板,将管束分为顺次串接的若干组,各组管子数目大致相等。这样可提高介质流速,增强传热。管程多者可达16程,常用的有2、4、6程。在布置时应尽量使管程流体与壳程流体成逆流布置,以增强传热,同时应严防分程隔板的泄漏,以防止流体的短路。
5. 管板式换热器的类型及工作原理
板式换热器按照组装方式可以分为可拆式、焊接式、钎焊式等形式;按照换热板片的波纹可以分为人字波、平直波、球形波等形式; 按照密封垫可以分为粘结式和搭扣式。各种形式进行组合可以满足不同的工况需求,在使用中更有针对性。比如同样是人字形波纹的板片还因采用粘结式还是搭扣式密封垫而有所不同, 采用搭扣式密封垫可以有效的避免胶水中可能含有的氯离子对板片的腐蚀, 并且设备拆装更加方便。又如焊接式板式换热器的耐温耐压明显好于可拆式板式换热器, 可以达到250 ℃、2. 5MPa 。因此同样是板式换热器, 因其形式的多样性,可以应用于较为广泛的领域,在大多数热交换工艺过程都可以使用。
虽然板式换热器有多种形式, 但其工作原理大致相同。板式换热器主要是通过外力将换热板片夹紧组装在一起, 介质通过换热板片上的通孔在板片表面进行流动, 在板片波纹的作用下形成激烈的湍流, 犹如用筷子搅动杯中的热水, 加大了换热的面积。冷热介质分别在换热板片的两侧流动,湍流形成的大量换热面与板片接触, 通过板片来进行充分的热传递,达到最终的换热效果。冷热介质的隔离主要通过密封垫的分割, 或者通过大量的焊缝来保证, 在换热板片不开裂穿孔的情况下, 冷热介质不会发生混淆。
二、 设计任务与操作条件
1. 设计题目
1.5万吨/年石脑油冷却器的设计
2. 设计任务与操作条件
1) 石脑油:入口温度140℃,出口温度40℃
2) 冷却介质:自来水,入口温度25℃,出口温度45℃
3) 允许压强降:不大于100kPa
4) 每年按300天24小时连续运行。
两流体在定性温度下的物性数据
物性
流体 密度 ㎏/m3 比热KJ/(㎏•oC) 粘度 mPa•s 导热系W/(m•oC)
石脑油 825 2.22 0.715 0.140
水 994.0 4.17 0.727 0.626
3. 确定设计方案
1) 选择换热器的类型
两流体温的变化情况:热流体进口温度140℃出口温度40℃;冷体进口温度25℃出口温度为45℃,该换热器用循环冷却水冷却,冬季操作时,其进口温度会降低,考虑到这一因素,估计该换热器的管壁温度和壳体温度之差较大,因此初步确定选用列管式换热器。
2) 管程安排
循环冷却水易结垢,若其流速太低,将会加快污垢增长速度,使换热器的热流量下降。但是由于石脑油是一种有毒且易燃易爆具有一定危险性的轻质油品,考虑到安全性和两物流的操作压力方面,应该让石脑油走管程,所以从总体考虑,应使石脑油走管程,循环冷却水走壳程。
4. 计算传热面积并初选换热器型号
1.计算石脑油的流量:
根据《化工原理课程设计任务书》中的数据可以计算出石脑油的流量
2.确定热流体及冷流体的物理性质:
物性
流体 密度 ㎏/m3 比热KJ/(㎏•oC) 粘度 mPa•s 导热系W/(m•oC)
石脑油 825 2.22 0.715 0.140
水 994.0 4.17 0.727 0.626
3.传热量计算:
忽略热损失,冷却水耗量为
4.确定流体的温度:
本设计中热流体为石脑油,冷流体为水,故为使石脑油可以尽可能快的通过管壁面向冷却水中散热,可以增加传热面积提高冷却效果,令石脑油走管程而水走壳程。
5.计算平均温度:
按换热器中苯与水逆流来计算平均温度,以单壳程来考虑其温度校正系数 。
石脑油:140℃→40℃
水: 45℃←25℃
: 95℃ 15℃
计算R和P:
由R、P值,查《化工原理(上册)》(天津大学化工学院夏清主编,修订版)(以下所提《化工原理》均指本书)P232页,图5-11(b)
得 =0.85>0.8 , 故可以选用。
6.设定管程流速、选择K值并估算传热面积:
参照P280页表4-14管壳式换热器中易燃,易爆液体的安全允许速度
可取管程的流速为
由此可以确定所需单管程数 ,故取双管程管数为4
根据两流体的情况,取K值为200W/(m2 •℃),则可以计算出单程换热器的管长为
取单管管长为6.0m,则管程 =10,由此可得总管数 =4n=40
且
查找《化工原理(上册)》书后附录十九固定管板式换热器(TB/T 4715—92),
并考虑到两流体温度差 ,为减少温差所引起的热应力,可选用带有膨胀节的固定管板式换热器,初选换热器型号为:G325Ⅳ-1.6-19,主要参数如下:
外壳直径:325mm
公称压力:1.6MPa
公称面积:19m2
管子尺寸:
管子数:40
管长:6m
管中心距:32mm
管程数 :4
管子排列方式:正三角形
管程流通面积:0.0031
实际传热面积
通过计算可知, ,即采用此换热面积的换热器要求过程的总传热系数为 。
5. 核算压力降:
1.管程压力降:
,其中 =1.4, =1, =2。
管程流速:
雷诺系数为:
对于碳钢管,取管壁粗糙度 ,则相对粗糙度为 。
在《化工原理(上册)》P54页查图1—27知,摩擦系数
,将其带入前式,计算得
管程的压力降满足设计条件。
2.壳程压力降:
管子为正三角形排列,F=0.5
取折流挡板间距z=0.15m,D=0.7m,
折流挡板数为
壳程流通面积
壳程流速
故
计算结果表明,管程和壳程的压力降都能满足设计条件。
6. 核算总传热系数:
1、管程对流传热系数
(湍流)
普朗特数
对流传热系数
2、壳程对流传热系数
管子为正三角形排列,则
壳程中水被加热 (液体被加热时 )
3、总传热系数K:
管壁热阻和污垢热阻可忽略时,总传热系数K为:
与 ,故所选换热器是合适的,安全系数是
设计结果为:选用带有膨胀节的固定管板式换热器,型号为G325Ⅳ-1.6-19。
三、 参考文献
[1]《化工原理》天津大学化工原理教研室编 天津:天津大学出版社. (1999)
[2]《换热器》秦叔经、叶文邦等 ,化学工业出版社(2003)
[3]《化工原理(第三版)上、下册》谭天恩、窦梅、周明华等,化学工业出版社(2006)
[4]《化工过程及设备设计》华南工学院化工原理教研室(1987)
[5]《 化工原理课程设计》贾绍义等,天津大学出版社(2003)
四、 主要符号说明
硝基苯的定性温度 T 冷却水定性温度 t
硝基苯密度 ρo 冷却水密度 ρi
硝基苯定压比热容 cpo 冷却水定压比热容 cpi
硝基苯导热系数 λo 冷却水导热系数 λi
硝基苯粘度 μo 冷却水粘度 μi
热流量 Wo 冷却水流量
热负荷 Qo 平均传热温差
总传热系数
管程雷诺数
温差校正系数
管程、壳程传热系数
初算初始传热面积
传热管数
初算实际传热面积 S 管程数
壳体内径 D 横过中心线管数
折流板间距 B 管心距 t
折流板数
NB 接管内径
管程压力降
当量直径
壳程压力降
面积裕度 H
五、 课程设计感想
经过一个星期的奋战,终于完成了一个还算可以的换热器设计,这几天我过的很充实,是我大学生活里继两次实习后又一次最充实的生活,看着我们小组的劳动成果,心里有种说不出的感觉。毕竟我们的努力还算有所回报,我为自己的努力感到自豪,当然我也认识到了自己学习中的不足。
我想说:功夫不负有心人,为完成这次课程设计我们确实很辛苦,但苦中仍有乐。我们一边忙着复习备考,一边还要做课程设计,时间对我们来说一下子变得很宝贵,真是恨不得睡觉的时间也拿来用了。当自己越过一个又一个难题时,笑容在脸上绽放。当我看到设计终于完成的时候,我乐了。对我而言,知识上的收获重要,精神上的丰收更加可喜。从这次的课程设计中,我不仅巩固了课本的知识,还学到了许许多多其他的知识。我知道了每一个课程之间是融会贯通的。在化工原理的课程设计中也用到了机械制图基础的知识,可是自己的机械制图基础没有学好,于是就要重新翻书来确定自己的一些设计是否正确。
其次了解到团队合作很重要,每个人都有分工,但是又不能完全分开来,还要合作,所以设计的成败因素中还有团队的合作好坏。
这次设计让我知道了学无止境的道理。我们每一个人永远不能满足于现有的成就,人生就像在爬山,一座山峰的后面还有更高的山峰在等着你。挫折是一份财富,经历是一份拥有。这次课程设计必将成为我人生旅途上一个非常美好的回忆!
当然我的设计肯定有不足之处,希望老师批评指正,下次一定会做得更好。
F. 化工原理课程设计实习换热器
《化工原理课程设计》教学大纲(2005)0 一、 课程的性质、目的与任务 性质:课程设计是化工原理课程教学中综合性和实践性较强的教学环节,是理论联系实际的桥梁,是使学生体察工程实际问题复杂性的初次尝试;是对学生在规定的时间内完成指定的化工单元操作设计任务的初步训练。 目的、任务: (1)通过化工原理课程设计,培养学生能综合运用本课程和前修课程的基础知识,进行融会贯的独立思考能力,巩固和强化化工原理有关课程的基本理论和基本知识; (2)培养学生化工工程设计的技能以及独立分析问题、解决问题的能力,了解工程设计的基本内容,掌握化工设计的主要程序和方法,在规定的时间内完成指定的化工设计任务,从而得到化工工程设计的初步训练; (3)培养学生分析和解决工程实际问题的能力,树立正确的设计思想,培养实事求是、严肃认真、高度负责的工作作风,为学生后续课程及毕业设计打下一定的基础。 (4)使学生熟悉查阅并能综合运用各种有关的设计手册、规范、标准、图册等设计技术资料;进一步掌握识图、制图、运算、编写设计说明书等基本技能;完成作为工程技术人员在工艺设计方面所必备的设计能力的基本训练。 二、 课程设计的内容与安排 1. 课程设计课题目的选择 本课程的设计包括列管式换热器、板式精馏塔、板式吸收塔、填料精馏塔、填料吸收塔或其它典型化工设备的设计,学生可从中选择一种化工设备进行设计。 2.课程设计的内容及要求 2.1内容 A.列管式换热器(或其它换热器)的设计 ①主要技术要求和指标 a. 选择列管式换热器的结构 b. 计算传热平均温差 c. 计算总传热系数 d. 计算总传热面积 ②方案选择及原理 e. 列管式换热器型式的选择:主要依据换热系数及流过管壳程流体的温差来确定。 f. 流体流动空间的选择:主要从传热系数、设备结构、清洗方便来确定。 g. 流体流速的选择:由设备费和操作费的总和决定,即由经济衡算确定,同时流速的选择还应使管长和管程适当。 h. 流体流动管程的选择:主要从操作费用、设备费用综合考虑。 i. 流体的出口温度:主要依据操作费用及设备参数来确定。 j. 管程数与壳程数的确定:管内流体流量较小时,管内流速较低,对流传热系数较小,为提高管内流速可采用多管程数,但程数过多,流体流动阻力增大且平均温差下降,故设计时应综合考虑各因素来确定程数。 B. 板式塔的设计:筛板塔、浮阀塔或其它塔(精馏或吸收) ①主要技术要求和指标 a. 塔径 b.理论塔板数 c.实际塔板数 d.塔高、塔板的设计,溢流装置与流体流型、筛板的流体力学验算 ②方案选择及原理 a. 装置流程的确定:要较全面、合理地兼顾设备费用、操作费用、操作控制方便及安全因素。 b. 操作压强的选择:根据冷凝温度决定。 c. 进料状态的选择:原则上,在供热量一定的情况下,热量应尽可能由塔底进入,使产生的气相回流在全塔发挥作用,即宜冷进料。但为使塔的操作稳定,免受季节气温影响,提馏段采用相同塔径以便于制造,则常采用饱和液体(泡点)进料,但需增设原料预热器。若工艺要求减少塔釜加热量避免釜温过高,料液产生结焦或聚合,则应采用气态进料。 d. 加热方式的选择:大多采用间接蒸汽加热,设置再沸器;当塔釜残留液的主要成分为水分时,可以用直接水蒸气加热,此时可省掉加热设备,但需要增加提馏段的塔扳数。 e. 回流比的选择:力求使总费用最低,一般经验值为R=(1.1~1.2)Rmin,对特殊物系与场合应根据实际情况选择回流比。 C. 填料塔的设计(精馏或吸收) 主要技术要求和指标 a. 合理选择填料种类、规格、材质; b. 塔径、填料层高度; c. 填料层压降计算; d. 填料塔内件选择,液体分布器设计,液体分布器布液能力的计算 2.2设计成果 (1)完成主要设备的工艺设计,设计说明书1份,按要求完成课程设计说明书。 (2)完成主要设备设计(包括外形图和剖面图各1张,零部件图1-2张)。 2.3设计成果要求 a. 按要求认真、仔细、完成课程设计说明书。说明书书面整洁,结构力求合理、完整; b. 设计合理、实用、经济、工艺性好,能理论联系实际,综合考虑问题, c. 查阅、计算、处理数据准确; d. 所绘图纸要求表达清晰、图面整洁,符合制图标准; 3.教学安排 本课程设计时间一周。 向学生布置课程设计有关任务, 学生也可以自己立题(相同题目少于5人),提出有关要求,讲解与设计有关的主要内容(2学时);熟悉设计内容并查询有关资料(1天);从事课程设计具体工作(2天);绘制课程设计图纸(1天);整理课程设计说明书(1天)。 课程设计的步骤和进度: 3.1准备阶段 1)设计前应预先准备好设计资料、手册、图册、计算和绘图工具、图纸及报告纸等; 2)认真研究设计任务书,分析设计题目的原始数据和工艺条件,明确设计要求和设计内容; 3)设计前应认真复习有关教科书、熟悉有关资料和设计步骤; 4)应结合现场参观,熟悉典型设备的结构,比较其优缺点。 3.2设计阶段 化工原理课程设计主要是对单元操作中主要设备进行工艺设计。根据单元操作中的工艺条件(压力、温度、介质特性、物料量等)及原始数据,查取有关数据,进行物料衡算;围绕着设备内、外附件的工艺尺寸进行选型、设计;并对设计结果进行校核。这一步往往通过“边算、边选、边改”的做法来进行。 3.3设计说明书 设计计算说明书是图纸设计的理论依据,是设计计算的整理和总结,是审核设计的技术文件之一。其内容大致包括: 1) 封面: 包括课程设计题目、系别、班级、学生姓名、设计时间等。 2) 目录 3) 设计任务 4) 概述与设计方案的分析和和拟定, 工艺流程简图与主体设备工艺条件图 5) 设计条件及主要物性参数表 6) 按设计任务顺序说明(有关参数计算、物料衡算,主要设备各部分工艺尺寸的确定和设计计算、设计结果校核) 7) 设计结果汇总表 8) 对本设计的评述 本部分主要介绍设计者对本设计的评价及设计者的学习体会。 9 )参考文献 10) 附录 3.4制图 根据计算结果,选取一定比例,按要求进行制图。 3.5课程设计答辩 课程设计的图样及说明书全部完成后,须经指导教师审阅,得到认可后,方能参加答辩。 4.课程设计的成绩评定 课程设计的成绩要根据图样、说明书和答辩所反映的设计质量和能力,以及设计过程中的学习态度综合加以评定。 总体表现:态度认真,积极思考,独力分析问题、解决问题能力强 20% 设计说明书: 40% 其中 书写工整,结构合理、完整 10% 设计方案正确,思路清晰 10% 设计计算正确,条理清楚 20% 设计图图纸正确、清晰、整洁 25% 答辩 15% 教学建议: 希望能将课程设计与生产实习、毕业实习相结合,使该课程更好地发挥其作用。 四.教材及教学参考资料 教材:柴诚敬,刘国维,李阿娜主编.化工原理课程设计,天津:天津科学技术出版社,2002 (4) 参考资料: [1] 郑帜等.化工工艺设计手册,北京:化学工业出版社,1994(8) [2] 时钧等.化学工程手册 ,北京:化学工业出版社,1996(2) [3] 姚玉英主编.化工原理,天津:天津大学出版社,1999(1) 责 任 表 执笔人 邹丽霞 专业负责人 熊国宣 院长 罗明标 参加 讨论 人员 黄国林、熊国宣、刘峙嵘、许文苑、黄海清、陈中胜、孟利娜、梁喜珍,杨婥 日期 2005年1月10日
G. 平行流换热器的管程设计方法和流量分配原则是什么最好详细些的回答和参考文献
要散热?加热?可以找找制冷技术
H. 热交换器原理与设计的图书目录
0 绪论
0.1 研究热交换器的重要性
0.2 热交换器的分类
0.2.1 分类简介
0.2.2 各种类型的间壁式热交换器
0.3 热交换器设计计算的内容
1 热交换器热计算的基本原理
2 管壳式热交换器
3 高效间壁式热交换器
4 混合式热交换器
5 蓄热式热交换器
6 热交换器的试验与研究
附录
参考文献
……