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化工原理課程設(shè)計(jì)一一換熱器
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  • 化工原理課程設(shè)計(jì)--換熱器一、設(shè)計(jì)任務(wù) 1

    一、設(shè)計(jì)任務(wù)
    1.空氣壓縮機(jī)后冷卻器設(shè)計(jì)操作參數(shù);
    （1）空氣
    處理量: 28m3/min；操作壓強(qiáng)：1.2MPa（絕對壓）。
    空氣進(jìn)口溫度 143℃，終溫：42℃
    （2）冷卻劑：常溫下的水
    初溫：25°；終溫：30℃；溫升
    （3）冷卻器壓降：
    壓降
    2.設(shè)計(jì)項(xiàng)目
    （1）確定設(shè)計(jì)方案，確定冷卻器型式，流體流向和流速選擇，冷卻器的安裝方式等。
    （2）工藝設(shè)計(jì)：冷卻器的工藝設(shè)計(jì)和強(qiáng)度計(jì)算，確定冷卻劑用量，傳熱系數(shù)，傳熱面積，換熱管長，管數(shù)，管間距，校對壓降等。
    （3）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：管子在管板上的固定方式，管程分布和管子排列，分程隔板的連接，管板和殼體的連接，折流擋板等。
    （4）附屬設(shè)備選型
    3.設(shè)計(jì)分量
    （1）設(shè)計(jì)說明書一份；
    （2）冷卻器裝配圖；
    （3）冷卻器工藝流程圖；



    一、設(shè)計(jì)任務(wù)書

    二、確定設(shè)計(jì)方案

    2.1 選擇換熱器的類型
    本設(shè)計(jì)中空氣壓縮機(jī)的后冷卻器選用帶有折流擋板的固定管板式換熱器，這種換熱器適用于下列情況：①溫差不大；②溫差較大但是殼程壓力較��；③殼程不易結(jié)構(gòu)或能化學(xué)清洗。本次設(shè)計(jì)條件滿足第②種情況。另外，固定管板式換熱器具有單位體積傳熱面積大，結(jié)構(gòu)緊湊、堅(jiān)固，傳熱效果好，而且能用多種材料制造，適用性較強(qiáng)，操作彈性大，結(jié)構(gòu)簡單，造價(jià)低廉，且適用于高溫、高壓的大型裝置中。
    采用折流擋板，可使作為冷卻劑的水容易形成湍流，可以提高對流表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)，提高傳熱效率。
    本設(shè)計(jì)中的固定管板式換熱器采用的材料為鋼管(20R鋼)。

    2.2 流動(dòng)方向及流速的確定
    本冷卻器的管程走壓縮后的熱空氣，殼程走冷卻水。熱空氣和冷卻水逆向流動(dòng)換熱。根據(jù)的原則有：
    （1）因?yàn)闊峥諝獾牟僮鲏毫_(dá)到1.2Mpa，而冷卻水的操作壓力取0.2Mpa，如果熱空氣走管內(nèi)可以避免殼體受壓，可節(jié)省殼程金屬消耗量；
    （2）對于剛性結(jié)構(gòu)的換熱器，若兩流體的的溫度差較大，對流傳熱系數(shù)較大者宜走管間，因壁面溫度與對流表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)大的流體溫度相近，可以減少熱應(yīng)力，防止把管子壓彎或把管子從管板處拉脫。
    （3）熱空氣走管內(nèi)，可以提高熱空氣流速增大其對流傳熱系數(shù)，因?yàn)楣軆?nèi)截面積通常比管間小，而且管束易于采用多管程以增大流速。
    查閱《化工原理（上）》P201表4－9 可得到，熱空氣的流速范圍為5～30 m·s-1；冷卻水的流速范圍為0.2～1.5 m·s-1。本設(shè)計(jì)中，假設(shè)熱空氣的流速為16 m·s-1，然后進(jìn)行計(jì)算校核。

    2.3 安裝方式
    冷卻器是小型冷卻器，采用臥式較適宜。...
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