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化工原理課程設(shè)計(jì)書設(shè)計(jì)評(píng)述（化工原理課程設(shè)計(jì)書設(shè)計(jì)評(píng)述）

發(fā)布時(shí)間：2023-03-13 02:11:36 稿源：創(chuàng)意嶺閱讀： 1542 問大家

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本文目錄:

1、化工原理課程設(shè)計(jì)實(shí)習(xí)換熱器
2、暑假化工原理設(shè)計(jì) 換熱器求詳解給高分的喲
3、化工原理課程設(shè)計(jì)引言
4、化工原理課程設(shè)計(jì)引言

化工原理課程設(shè)計(jì)書設(shè)計(jì)評(píng)述（化工原理課程設(shè)計(jì)書設(shè)計(jì)評(píng)述）

一、化工原理課程設(shè)計(jì)實(shí)習(xí)換熱器

《化工原理課程設(shè)計(jì)》教學(xué)大綱(2005)0 一、課程的性質(zhì)、目的與任務(wù) 性質(zhì)：課程設(shè)計(jì)是化工原理課程教學(xué)中綜合性和實(shí)踐性較強(qiáng)的教學(xué)環(huán)節(jié)，是理論聯(lián)系實(shí)際的橋梁，是使學(xué)生體察工程實(shí)際問題復(fù)雜性的初次嘗試；是對(duì)學(xué)生在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成指定的化工單元操作設(shè)計(jì)任務(wù)的初步訓(xùn)練。目的、任務(wù)：（1）通過化工原理課程設(shè)計(jì)，培養(yǎng)學(xué)生能綜合運(yùn)用本課程和前修課程的基礎(chǔ)知識(shí)，進(jìn)行融會(huì)貫的獨(dú)立思考能力，鞏固和強(qiáng)化化工原理有關(guān)課程的基本理論和基本知識(shí)；（2）培養(yǎng)學(xué)生化工工程設(shè)計(jì)的技能以及獨(dú)立分析問題、解決問題的能力，了解工程設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容，掌握化工設(shè)計(jì)的主要程序和方法，在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成指定的化工設(shè)計(jì)任務(wù)，從而得到化工工程設(shè)計(jì)的初步訓(xùn)練；（3）培養(yǎng)學(xué)生分析和解決工程實(shí)際問題的能力，樹立正確的設(shè)計(jì)思想，培養(yǎng)實(shí)事求是、嚴(yán)肅認(rèn)真、高度負(fù)責(zé)的工作作風(fēng)，為學(xué)生后續(xù)課程及畢業(yè)設(shè)計(jì)打下一定的基礎(chǔ)。（4）使學(xué)生熟悉查閱并能綜合運(yùn)用各種有關(guān)的設(shè)計(jì)手冊(cè)、規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)、圖冊(cè)等設(shè)計(jì)技術(shù)資料；進(jìn)一步掌握識(shí)圖、制圖、運(yùn)算、編寫設(shè)計(jì)說明書等基本技能；完成作為工程技術(shù)人員在工藝設(shè)計(jì)方面所必備的設(shè)計(jì)能力的基本訓(xùn)練。二、課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容與安排 1. 課程設(shè)計(jì)課題目的選擇本課程的設(shè)計(jì)包括列管式換熱器、板式精餾塔、板式吸收塔、填料精餾塔、填料吸收塔或其它典型化工設(shè)備的設(shè)計(jì)，學(xué)生可從中選擇一種化工設(shè)備進(jìn)行設(shè)計(jì)。 2．課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容及要求 2．1內(nèi)容 A.列管式換熱器（或其它換熱器）的設(shè)計(jì) ①主要技術(shù)要求和指標(biāo) a. 選擇列管式換熱器的結(jié)構(gòu) b. 計(jì)算傳熱平均溫差 c. 計(jì)算總傳熱系數(shù) d. 計(jì)算總傳熱面積 ②方案選擇及原理 e. 列管式換熱器型式的選擇：主要依據(jù)換熱系數(shù)及流過管殼程流體的溫差來確定。 f. 流體流動(dòng)空間的選擇：主要從傳熱系數(shù)、設(shè)備結(jié)構(gòu)、清洗方便來確定。 g. 流體流速的選擇：由設(shè)備費(fèi)和操作費(fèi)的總和決定，即由經(jīng)濟(jì)衡算確定，同時(shí)流速的選擇還應(yīng)使管長(zhǎng)和管程適當(dāng)。 h. 流體流動(dòng)管程的選擇：主要從操作費(fèi)用、設(shè)備費(fèi)用綜合考慮。 i. 流體的出口溫度:主要依據(jù)操作費(fèi)用及設(shè)備參數(shù)來確定。 j. 管程數(shù)與殼程數(shù)的確定:管內(nèi)流體流量較小時(shí),管內(nèi)流速較低,對(duì)流傳熱系數(shù)較小,為提高管內(nèi)流速可采用多管程數(shù)，但程數(shù)過多，流體流動(dòng)阻力增大且平均溫差下降，故設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)綜合考慮各因素來確定程數(shù)。 B. 板式塔的設(shè)計(jì):篩板塔、浮閥塔或其它塔（精餾或吸收） ①主要技術(shù)要求和指標(biāo) a. 塔徑 b.理論塔板數(shù) c.實(shí)際塔板數(shù) d.塔高、塔板的設(shè)計(jì)，溢流裝置與流體流型、篩板的流體力學(xué)驗(yàn)算 ②方案選擇及原理 a．裝置流程的確定：要較全面、合理地兼顧設(shè)備費(fèi)用、操作費(fèi)用、操作控制方便及安全因素。 b．操作壓強(qiáng)的選擇：根據(jù)冷凝溫度決定。 c．進(jìn)料狀態(tài)的選擇：原則上，在供熱量一定的情況下，熱量應(yīng)盡可能由塔底進(jìn)入，使產(chǎn)生的氣相回流在全塔發(fā)揮作用，即宜冷進(jìn)料。但為使塔的操作穩(wěn)定，免受季節(jié)氣溫影響，提餾段采用相同塔徑以便于制造，則常采用飽和液體（泡點(diǎn)）進(jìn)料，但需增設(shè)原料預(yù)熱器。若工藝要求減少塔釜加熱量避免釜溫過高，料液產(chǎn)生結(jié)焦或聚合，則應(yīng)采用氣態(tài)進(jìn)料。 d．加熱方式的選擇：大多采用間接蒸汽加熱，設(shè)置再沸器；當(dāng)塔釜?dú)埩粢旱闹饕煞譃樗謺r(shí)，可以用直接水蒸氣加熱，此時(shí)可省掉加熱設(shè)備，但需要增加提餾段的塔扳數(shù)。 e．回流比的選擇：力求使總費(fèi)用最低，一般經(jīng)驗(yàn)值為R=(1.1～1.2)Rmin，對(duì)特殊物系與場(chǎng)合應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況選擇回流比。 C. 填料塔的設(shè)計(jì)（精餾或吸收）主要技術(shù)要求和指標(biāo) a. 合理選擇填料種類、規(guī)格、材質(zhì)； b. 塔徑、填料層高度； c. 填料層壓降計(jì)算； d. 填料塔內(nèi)件選擇，液體分布器設(shè)計(jì)，液體分布器布液能力的計(jì)算 2.2設(shè)計(jì)成果 (1)完成主要設(shè)備的工藝設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)說明書1份，按要求完成課程設(shè)計(jì)說明書。 (2)完成主要設(shè)備設(shè)計(jì)（包括外形圖和剖面圖各1張，零部件圖1-2張）。 2.3設(shè)計(jì)成果要求 a. 按要求認(rèn)真、仔細(xì)、完成課程設(shè)計(jì)說明書。說明書書面整潔，結(jié)構(gòu)力求合理、完整； b. 設(shè)計(jì)合理、實(shí)用、經(jīng)濟(jì)、工藝性好,能理論聯(lián)系實(shí)際，綜合考慮問題， c. 查閱、計(jì)算、處理數(shù)據(jù)準(zhǔn)確； d. 所繪圖紙要求表達(dá)清晰、圖面整潔，符合制圖標(biāo)準(zhǔn)； 3.教學(xué)安排本課程設(shè)計(jì)時(shí)間一周。向?qū)W生布置課程設(shè)計(jì)有關(guān)任務(wù)，學(xué)生也可以自己立題（相同題目少于5人），提出有關(guān)要求，講解與設(shè)計(jì)有關(guān)的主要內(nèi)容(2學(xué)時(shí))；熟悉設(shè)計(jì)內(nèi)容并查詢有關(guān)資料（1天）；從事課程設(shè)計(jì)具體工作（2天）；繪制課程設(shè)計(jì)圖紙（1天）；整理課程設(shè)計(jì)說明書（1天）。課程設(shè)計(jì)的步驟和進(jìn)度： 3.1準(zhǔn)備階段 1）設(shè)計(jì)前應(yīng)預(yù)先準(zhǔn)備好設(shè)計(jì)資料、手冊(cè)、圖冊(cè)、計(jì)算和繪圖工具、圖紙及報(bào)告紙等； 2）認(rèn)真研究設(shè)計(jì)任務(wù)書，分析設(shè)計(jì)題目的原始數(shù)據(jù)和工藝條件，明確設(shè)計(jì)要求和設(shè)計(jì)內(nèi)容； 3）設(shè)計(jì)前應(yīng)認(rèn)真復(fù)習(xí)有關(guān)教科書、熟悉有關(guān)資料和設(shè)計(jì)步驟； 4）應(yīng)結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)參觀，熟悉典型設(shè)備的結(jié)構(gòu)，比較其優(yōu)缺點(diǎn)。 3.2設(shè)計(jì)階段化工原理課程設(shè)計(jì)主要是對(duì)單元操作中主要設(shè)備進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)。根據(jù)單元操作中的工藝條件（壓力、溫度、介質(zhì)特性、物料量等）及原始數(shù)據(jù)，查取有關(guān)數(shù)據(jù)，進(jìn)行物料衡算；圍繞著設(shè)備內(nèi)、外附件的工藝尺寸進(jìn)行選型、設(shè)計(jì)；并對(duì)設(shè)計(jì)結(jié)果進(jìn)行校核。這一步往往通過“邊算、邊選、邊改”的做法來進(jìn)行。 3.3設(shè)計(jì)說明書設(shè)計(jì)計(jì)算說明書是圖紙?jiān)O(shè)計(jì)的理論依據(jù)，是設(shè)計(jì)計(jì)算的整理和總結(jié)，是審核設(shè)計(jì)的技術(shù)文件之一。其內(nèi)容大致包括： 1）封面：包括課程設(shè)計(jì)題目、系別、班級(jí)、學(xué)生姓名、設(shè)計(jì)時(shí)間等。 2）目錄 3）設(shè)計(jì)任務(wù) 4）概述與設(shè)計(jì)方案的分析和和擬定, 工藝流程簡(jiǎn)圖與主體設(shè)備工藝條件圖 5）設(shè)計(jì)條件及主要物性參數(shù)表 6）按設(shè)計(jì)任務(wù)順序說明(有關(guān)參數(shù)計(jì)算、物料衡算，主要設(shè)備各部分工藝尺寸的確定和設(shè)計(jì)計(jì)算、設(shè)計(jì)結(jié)果校核) 7）設(shè)計(jì)結(jié)果匯總表 8）對(duì)本設(shè)計(jì)的評(píng)述本部分主要介紹設(shè)計(jì)者對(duì)本設(shè)計(jì)的評(píng)價(jià)及設(shè)計(jì)者的學(xué)習(xí)體會(huì)。 9 ）參考文獻(xiàn) 10）附錄 3.4制圖根據(jù)計(jì)算結(jié)果，選取一定比例，按要求進(jìn)行制圖。 3.5課程設(shè)計(jì)答辯課程設(shè)計(jì)的圖樣及說明書全部完成后，須經(jīng)指導(dǎo)教師審閱，得到認(rèn)可后，方能參加答辯。 4.課程設(shè)計(jì)的成績(jī)?cè)u(píng)定課程設(shè)計(jì)的成績(jī)要根據(jù)圖樣、說明書和答辯所反映的設(shè)計(jì)質(zhì)量和能力，以及設(shè)計(jì)過程中的學(xué)習(xí)態(tài)度綜合加以評(píng)定。總體表現(xiàn)：態(tài)度認(rèn)真，積極思考，獨(dú)力分析問題、解決問題能力強(qiáng) 20% 設(shè)計(jì)說明書: 40% 其中書寫工整，結(jié)構(gòu)合理、完整 10% 設(shè)計(jì)方案正確，思路清晰 10% 設(shè)計(jì)計(jì)算正確，條理清楚 20% 設(shè)計(jì)圖圖紙正確、清晰、整潔 25% 答辯 15% 教學(xué)建議：希望能將課程設(shè)計(jì)與生產(chǎn)實(shí)習(xí)、畢業(yè)實(shí)習(xí)相結(jié)合，使該課程更好地發(fā)揮其作用。四．教材及教學(xué)參考資料教材：柴誠(chéng)敬，劉國(guó)維，李阿娜主編.化工原理課程設(shè)計(jì),天津:天津科學(xué)技術(shù)出版社,2002 (4) 參考資料： [1] 鄭幟等.化工工藝設(shè)計(jì)手冊(cè),北京:化學(xué)工業(yè)出版社,1994(8) [2] 時(shí)鈞等.化學(xué)工程手冊(cè) ,北京:化學(xué)工業(yè)出版社,1996(2) [3] 姚玉英主編.化工原理,天津:天津大學(xué)出版社,1999(1) 責(zé) 任表執(zhí)筆人鄒麗霞專業(yè)負(fù)責(zé)人熊國(guó)宣院長(zhǎng) 羅明標(biāo) 參加討論人員黃國(guó)林、熊國(guó)宣、劉峙嶸、許文苑、黃海清、陳中勝、孟利娜、梁喜珍，楊婥日期 2005年1月10日

二、暑假化工原理設(shè)計(jì) 換熱器求詳解給高分的喲

一、概述 3

1. 換熱器的結(jié)構(gòu)形式 3

2.換熱器材質(zhì)的選擇 3

3. 管板式換熱器的優(yōu)點(diǎn) 4

4.列管式換熱器的結(jié)構(gòu) 5

5.管板式換熱器的類型及工作原理 7

二、設(shè)計(jì)任務(wù)與操作條件 7

1.設(shè)計(jì)題目 7

2. 設(shè)計(jì)任務(wù)與操作條件 7

3.確定設(shè)計(jì)方案 8

4. 計(jì)算傳熱面積并初選換熱器型號(hào) 8

1. 計(jì)算苯的流量： 8

2．確定熱流體及冷流體的物理性質(zhì)： 8

3．傳熱量計(jì)算： 8

4．確定流體的溫度： 8

5．計(jì)算平均溫度： 8

6．設(shè)定管程流速、選擇K值并估算傳熱面積： 9

5. 核算壓力降： 10

1．管程壓力降： 10

2．殼程壓力降： 10

6. 核算總傳熱系數(shù)： 11

1、管程對(duì)流傳熱系數(shù) 11

2、殼程對(duì)流傳熱系數(shù) 12

三、參考文獻(xiàn) 13

四、主要符號(hào)說明 13

五、課程設(shè)計(jì)感想 14

一、概述

目前管板式換熱器產(chǎn)品達(dá)到了一個(gè)成熟階段,憑借其高效、節(jié)能、環(huán)保的優(yōu)勢(shì),在各行業(yè)領(lǐng)域中被頻繁使用, 并被用以替換原有管殼式和翅片式換熱器,取得了很好的效果。

1. 換熱器的結(jié)構(gòu)形式

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)備，它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，堅(jiān)固耐用，造價(jià)低廉，用材廣泛，清洗方便，適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用最為廣泛。管殼式換熱器根據(jù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分為以下幾種：

（1）固定管板式換熱器

固定管板式換熱器兩端的管板與殼體連在一起，這類換熱器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉，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。

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。

（2）浮頭式換熱器

浮頭式換熱器的管板有一個(gè)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(jià)高；增加了浮頭蓋以及連接件，在該處一旦發(fā)生泄漏不易被發(fā)現(xiàn)；管束外緣與殼壁之間間隙較大，減少了排管數(shù)目，容易引起殼程流體短路。

（3）填料涵式換熱器

填料涵式換熱器管束一端可以自由膨脹，與浮頭式換熱器相比，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)低，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。

（4） U型管式換熱器

結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，質(zhì)量輕，適用于高溫和高壓的場(chǎng)合。換熱管束可以抽出，熱應(yīng)力可以消除。但管程清洗困難，管程流體必須是潔凈和不易結(jié)垢的物料。換熱器的內(nèi)層換熱管一旦發(fā)生泄漏損壞，只能堵塞而不能更換。殼程內(nèi)有一個(gè)不能排管的條形空間，影響結(jié)構(gòu)的緊湊，而且要安裝防短路的中間擋板。

2. 換熱器材質(zhì)的選擇

在進(jìn)行換熱器設(shè)計(jì)時(shí)，換熱器各種零、部件的材料，應(yīng)根據(jù)設(shè)備的操作壓力、操作溫度。流體的腐蝕性能以及對(duì)材料的制造工藝性能等的要求來選取。當(dāng)然，最后還要考慮材料的經(jīng)濟(jì)合理性。一般為了滿足設(shè)備的操作壓力和操作溫度，即從設(shè)備的強(qiáng)度或剛度的角度來考慮，是比較容易達(dá)到的，但材料的耐腐蝕性能，有時(shí)往往成為一個(gè)復(fù)雜的問題。在這方面考慮不周，選材不妥，不僅會(huì)影響換熱器的使用壽命，而且也大大提高設(shè)備的成本。至于材料的制造工藝性能，是與換熱器的具體結(jié)構(gòu)有著密切關(guān)系。

一般換熱器常用的材料，有碳鋼和不銹鋼。

（1）碳鋼

價(jià)格低，強(qiáng)度較高，對(duì)堿性介質(zhì)的化學(xué)腐蝕比較穩(wěn)定，很容易被酸腐蝕，在無耐腐蝕性要求的環(huán)境中應(yīng)用是合理的。如一般換熱器用的普通無縫鋼管，其常用的材料為10號(hào)和20號(hào)碳鋼。

（2）不銹鋼

奧氏體系不銹鋼以1Crl8Ni9Ti為代表，它是標(biāo)準(zhǔn)的18-8奧氏體不銹鋼，有穩(wěn)定的奧氏體組織，具有良好的耐腐蝕性和冷加工性能。

正三角形排列結(jié)構(gòu)緊湊；正方形排列便于機(jī)械清洗；同心圓排列用于小殼徑換熱器，外圓管布管均勻，結(jié)構(gòu)更為緊湊。我國(guó)換熱器系列中，固定管板式多采用正三角形排列；浮頭式則以正方形錯(cuò)列排列居多，也有正三角形排列。

（2）管板

管板的作用是將受熱管束連接在一起，并將管程和殼程的流體分隔開來。

管板與管子的連接可脹接或焊接。脹接法是利用脹管器將管子擴(kuò)脹，產(chǎn)生顯著的塑性變形，靠管子與管板間的擠壓力達(dá)到密封緊固的目的。脹接法一般用在管子為碳素鋼，管板為碳素鋼或低合金鋼，設(shè)計(jì)壓力不超過4 MPa，設(shè)計(jì)溫度不超過 350℃的場(chǎng)合。

（3）封頭和管箱

封頭和管箱位于殼體兩端，其作用是控制及分配管程流體。

①封頭當(dāng)殼體直徑較小時(shí)常采用封頭。接管和封頭可用法蘭或螺紋連接，封頭與殼體之間用螺紋連接，以便卸下封頭，檢查和清洗管子。

②管箱換熱器管內(nèi)流體進(jìn)出口的空間稱為管箱,殼徑較大的換熱器大多采用管箱結(jié)構(gòu)。由于清洗、檢修管子時(shí)需拆下管箱，因此管箱結(jié)構(gòu)應(yīng)便于裝拆。

③分程隔板當(dāng)需要的換熱面很大時(shí)，可采用多管程換熱器。對(duì)于多管程換熱器，在管箱內(nèi)應(yīng)設(shè)分程隔板，將管束分為順次串接的若干組，各組管子數(shù)目大致相等。這樣可提高介質(zhì)流速，增強(qiáng)傳熱。管程多者可達(dá)16程，常用的有2、4、6程。在布置時(shí)應(yīng)盡量使管程流體與殼程流體成逆流布置，以增強(qiáng)傳熱，同時(shí)應(yīng)嚴(yán)防分程隔板的泄漏，以防止流體的短路。

3. 管板式換熱器的優(yōu)點(diǎn)

(1) 換熱效率高,熱損失小

在最好的工況條件下, 換熱系數(shù)可以達(dá)到6000W/ m2K, 在一般的工況條件下, 換熱系數(shù)也可以在3000～4000 W/ m2K左右,是管殼式換熱器的3～5倍。設(shè)備本身不存在旁路,所有通過設(shè)備的流體都能在板片波紋的作用下形成湍流,進(jìn)行充分的換熱。完成同一項(xiàng)換熱過程, 板式換熱器的換熱面積僅為管殼式的1/ 3～1/ 4。

(2) 占地面積小重量輕

除設(shè)備本身體積外, 不需要預(yù)留額外的檢修和安裝空間。換熱所用板片的厚度僅為0. 6～0. 8mm。同樣的換熱效果, 板式換熱器比管殼式換熱器的占地面積和重量要少五分之四。

(3) 污垢系數(shù)低

流體在板片間劇烈翻騰形成湍流, 優(yōu)秀的板片設(shè)計(jì)避免了死區(qū)的存在, 使得雜質(zhì)不易在通道中沉積堵塞,保證了良好的換熱效果。

(4) 檢修、清洗方便

換熱板片通過夾緊螺柱的夾緊力組裝在一起,當(dāng)檢修、清洗時(shí), 僅需松開夾緊螺柱即可卸下板片進(jìn)行沖刷清洗。

(5) 產(chǎn)品適用面廣

設(shè)備最高耐溫可達(dá)180 ℃, 耐壓2. 0MPa , 特別適應(yīng)各種工藝過程中的加熱、冷卻、熱回收、冷凝以及單元設(shè)備食品消毒等方面, 在低品位熱能回收方面, 具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益。各類材料的換熱板片也可適應(yīng)工況對(duì)腐蝕性的要求。

當(dāng)然板式換熱器也存在一定的缺點(diǎn), 比如工作壓力和工作溫度不是很高, 限制了其在較為復(fù)雜工況中的使用。同時(shí)由于板片通道較小,也不適宜用于雜質(zhì)較多,顆粒較大的介質(zhì)。

4. 列管式換熱器的結(jié)構(gòu)

介質(zhì)流經(jīng)傳熱管內(nèi)的通道部分稱為管程。

（1）換熱管布置和排列間距

常用換熱管規(guī)格有ф19×2 mm、ф25×2 mm(1Crl8Ni9Ti)、ф25×2.5 mm(碳鋼10)。小直徑的管子可以承受更大的壓力，而且管壁較??；同時(shí)，對(duì)于相同的殼徑，可排列較多的管子，因此單位體積的傳熱面積更大，單位傳熱面積的金屬耗量更少。換熱管管板上的排列方式有正方形直列、正方形錯(cuò)列、三角形直列、三角形錯(cuò)列和同心圓排列。

（A）（B）（C）

（D）（E）

圖 1-4 換熱管在管板上的排列方式

(A) 正方形直列（B）正方形錯(cuò)列 (C) 三角形直列

（D）三角形錯(cuò)列（E）同心圓排列

（2）管板

管板的作用是將受熱管束連接在一起，并將管程和殼程的流體分隔開來。

（3）封頭和管箱

封頭和管箱位于殼體兩端，其作用是控制及分配管程流體。

①封頭當(dāng)殼體直徑較小時(shí)常采用封頭。接管和封頭可用法蘭或螺紋連接，封頭與殼體之間用螺紋連接，以便卸下封頭，檢查和清洗管子。

5. 管板式換熱器的類型及工作原理

板式換熱器按照組裝方式可以分為可拆式、焊接式、釬焊式等形式;按照換熱板片的波紋可以分為人字波、平直波、球形波等形式; 按照密封墊可以分為粘結(jié)式和搭扣式。各種形式進(jìn)行組合可以滿足不同的工況需求,在使用中更有針對(duì)性。比如同樣是人字形波紋的板片還因采用粘結(jié)式還是搭扣式密封墊而有所不同, 采用搭扣式密封墊可以有效的避免膠水中可能含有的氯離子對(duì)板片的腐蝕, 并且設(shè)備拆裝更加方便。又如焊接式板式換熱器的耐溫耐壓明顯好于可拆式板式換熱器, 可以達(dá)到250 ℃、2. 5MPa 。因此同樣是板式換熱器, 因其形式的多樣性,可以應(yīng)用于較為廣泛的領(lǐng)域,在大多數(shù)熱交換工藝過程都可以使用。

雖然板式換熱器有多種形式, 但其工作原理大致相同。板式換熱器主要是通過外力將換熱板片夾緊組裝在一起, 介質(zhì)通過換熱板片上的通孔在板片表面進(jìn)行流動(dòng), 在板片波紋的作用下形成激烈的湍流, 猶如用筷子攪動(dòng)杯中的熱水, 加大了換熱的面積。冷熱介質(zhì)分別在換熱板片的兩側(cè)流動(dòng),湍流形成的大量換熱面與板片接觸, 通過板片來進(jìn)行充分的熱傳遞,達(dá)到最終的換熱效果。冷熱介質(zhì)的隔離主要通過密封墊的分割, 或者通過大量的焊縫來保證, 在換熱板片不開裂穿孔的情況下, 冷熱介質(zhì)不會(huì)發(fā)生混淆。

二、設(shè)計(jì)任務(wù)與操作條件

1. 設(shè)計(jì)題目

1.5萬噸/年石腦油冷卻器的設(shè)計(jì)

2. 設(shè)計(jì)任務(wù)與操作條件

1) 石腦油：入口溫度140℃，出口溫度40℃

2) 冷卻介質(zhì)：自來水，入口溫度25℃，出口溫度45℃

3) 允許壓強(qiáng)降：不大于100kPa

4) 每年按300天24小時(shí)連續(xù)運(yùn)行。

兩流體在定性溫度下的物性數(shù)據(jù)

物性

流體密度㎏/m3 比熱KJ/(㎏•oC) 粘度 mPa•s 導(dǎo)熱系W/(m•oC)

石腦油 825 2.22 0.715 0.140

水 994．0 4.17 0.727 0.626

3. 確定設(shè)計(jì)方案

1) 選擇換熱器的類型

兩流體溫的變化情況：熱流體進(jìn)口溫度140℃出口溫度40℃；冷體進(jìn)口溫度25℃出口溫度為45℃，該換熱器用循環(huán)冷卻水冷卻，冬季操作時(shí)，其進(jìn)口溫度會(huì)降低，考慮到這一因素，估計(jì)該換熱器的管壁溫度和殼體溫度之差較大，因此初步確定選用列管式換熱器。

2) 管程安排

循環(huán)冷卻水易結(jié)垢，若其流速太低，將會(huì)加快污垢增長(zhǎng)速度，使換熱器的熱流量下降。但是由于石腦油是一種有毒且易燃易爆具有一定危險(xiǎn)性的輕質(zhì)油品，考慮到安全性和兩物流的操作壓力方面，應(yīng)該讓石腦油走管程，所以從總體考慮，應(yīng)使石腦油走管程，循環(huán)冷卻水走殼程。

4. 計(jì)算傳熱面積并初選換熱器型號(hào)

1．計(jì)算石腦油的流量：

根據(jù)《化工原理課程設(shè)計(jì)任務(wù)書》中的數(shù)據(jù)可以計(jì)算出石腦油的流量

2．確定熱流體及冷流體的物理性質(zhì)：

物性

流體密度㎏/m3 比熱KJ/(㎏•oC) 粘度 mPa•s 導(dǎo)熱系W/(m•oC)

石腦油 825 2.22 0.715 0.140

水 994．0 4.17 0.727 0.626

3．傳熱量計(jì)算：

忽略熱損失，冷卻水耗量為

4．確定流體的溫度：

本設(shè)計(jì)中熱流體為石腦油，冷流體為水，故為使石腦油可以盡可能快的通過管壁面向冷卻水中散熱，可以增加傳熱面積提高冷卻效果，令石腦油走管程而水走殼程。

5．計(jì)算平均溫度：

按換熱器中苯與水逆流來計(jì)算平均溫度，以單殼程來考慮其溫度校正系數(shù) 。

石腦油：140℃→40℃

水： 45℃←25℃

: 95℃ 15℃

計(jì)算R和P：

由R、P值，查《化工原理（上冊(cè)）》（天津大學(xué)化工學(xué)院夏清主編，修訂版）（以下所提《化工原理》均指本書）P232頁(yè)，圖5-11（b）

得 =0.85>0.8 , 故可以選用。

6．設(shè)定管程流速、選擇K值并估算傳熱面積：

參照P280頁(yè)表4-14管殼式換熱器中易燃,易爆液體的安全允許速度

可取管程的流速為

由此可以確定所需單管程數(shù) ，故取雙管程管數(shù)為4

根據(jù)兩流體的情況，取K值為200W/(m2 •℃),則可以計(jì)算出單程換熱器的管長(zhǎng)為

取單管管長(zhǎng)為6.0m，則管程 =10,由此可得總管數(shù) =4n=40

且

查找《化工原理（上冊(cè)）》書后附錄十九固定管板式換熱器（TB/T 4715—92），

并考慮到兩流體溫度差 ,為減少溫差所引起的熱應(yīng)力，可選用帶有膨脹節(jié)的固定管板式換熱器，初選換熱器型號(hào)為：G325Ⅳ-1.6-19，主要參數(shù)如下：

外殼直徑：325mm

公稱壓力：1.6MPa

公稱面積：19m2

管子尺寸：

管子數(shù)：40

管長(zhǎng)：6m

管中心距：32mm

管程數(shù) ：4

管子排列方式：正三角形

管程流通面積：0.0031

實(shí)際傳熱面積

通過計(jì)算可知，，即采用此換熱面積的換熱器要求過程的總傳熱系數(shù)為。

5. 核算壓力降：

1．管程壓力降：

，其中 =1.4， =1， =2。

管程流速：

雷諾系數(shù)為：

對(duì)于碳鋼管，取管壁粗糙度，則相對(duì)粗糙度為。

在《化工原理（上冊(cè)）》P54頁(yè)查圖1—27知，摩擦系數(shù)

，將其帶入前式，計(jì)算得

管程的壓力降滿足設(shè)計(jì)條件。

2．殼程壓力降：

管子為正三角形排列，F(xiàn)=0.5

取折流擋板間距z=0.15m，D=0.7m，

折流擋板數(shù)為

殼程流通面積

殼程流速

故

計(jì)算結(jié)果表明，管程和殼程的壓力降都能滿足設(shè)計(jì)條件。

6. 核算總傳熱系數(shù)：

1、管程對(duì)流傳熱系數(shù)

（湍流）

普朗特?cái)?shù)

對(duì)流傳熱系數(shù)

2、殼程對(duì)流傳熱系數(shù)

管子為正三角形排列，則

殼程中水被加熱（液體被加熱時(shí) ）

3、總傳熱系數(shù)K：

管壁熱阻和污垢熱阻可忽略時(shí)，總傳熱系數(shù)K為：

與，故所選換熱器是合適的，安全系數(shù)是

設(shè)計(jì)結(jié)果為：選用帶有膨脹節(jié)的固定管板式換熱器，型號(hào)為G325Ⅳ-1.6-19。

三、參考文獻(xiàn)

[1]《化工原理》天津大學(xué)化工原理教研室編天津：天津大學(xué)出版社. （1999）

[2]《換熱器》秦叔經(jīng)、葉文邦等，化學(xué)工業(yè)出版社（2003）

[3]《化工原理（第三版）上、下冊(cè)》譚天恩、竇梅、周明華等，化學(xué)工業(yè)出版社（2006）

[4]《化工過程及設(shè)備設(shè)計(jì)》華南工學(xué)院化工原理教研室（1987）

[5]《化工原理課程設(shè)計(jì)》賈紹義等，天津大學(xué)出版社（2003）

四、主要符號(hào)說明

硝基苯的定性溫度 T 冷卻水定性溫度 t

硝基苯密度 ρo 冷卻水密度 ρi

硝基苯定壓比熱容 cpo 冷卻水定壓比熱容 cpi

硝基苯導(dǎo)熱系數(shù) λo 冷卻水導(dǎo)熱系數(shù) λi

硝基苯粘度 μo 冷卻水粘度 μi

熱流量 Wo 冷卻水流量

熱負(fù)荷 Qo 平均傳熱溫差

總傳熱系數(shù)

管程雷諾數(shù)

溫差校正系數(shù)

管程、殼程傳熱系數(shù)

初算初始傳熱面積

傳熱管數(shù)

初算實(shí)際傳熱面積 S 管程數(shù)

殼體內(nèi)徑 D 橫過中心線管數(shù)

折流板間距 B 管心距 t

折流板數(shù)

NB 接管內(nèi)徑

管程壓力降

當(dāng)量直徑

殼程壓力降

面積裕度 H

五、課程設(shè)計(jì)感想

經(jīng)過一個(gè)星期的奮戰(zhàn)，終于完成了一個(gè)還算可以的換熱器設(shè)計(jì)，這幾天我過的很充實(shí)，是我大學(xué)生活里繼兩次實(shí)習(xí)后又一次最充實(shí)的生活，看著我們小組的勞動(dòng)成果，心里有種說不出的感覺。畢竟我們的努力還算有所回報(bào)，我為自己的努力感到自豪，當(dāng)然我也認(rèn)識(shí)到了自己學(xué)習(xí)中的不足。

我想說：功夫不負(fù)有心人，為完成這次課程設(shè)計(jì)我們確實(shí)很辛苦，但苦中仍有樂。我們一邊忙著復(fù)習(xí)備考，一邊還要做課程設(shè)計(jì)，時(shí)間對(duì)我們來說一下子變得很寶貴，真是恨不得睡覺的時(shí)間也拿來用了。當(dāng)自己越過一個(gè)又一個(gè)難題時(shí)，笑容在臉上綻放。當(dāng)我看到設(shè)計(jì)終于完成的時(shí)候，我樂了。對(duì)我而言，知識(shí)上的收獲重要，精神上的豐收更加可喜。從這次的課程設(shè)計(jì)中，我不僅鞏固了課本的知識(shí)，還學(xué)到了許許多多其他的知識(shí)。我知道了每一個(gè)課程之間是融會(huì)貫通的。在化工原理的課程設(shè)計(jì)中也用到了機(jī)械制圖基礎(chǔ)的知識(shí)，可是自己的機(jī)械制圖基礎(chǔ)沒有學(xué)好，于是就要重新翻書來確定自己的一些設(shè)計(jì)是否正確。

其次了解到團(tuán)隊(duì)合作很重要，每個(gè)人都有分工，但是又不能完全分開來，還要合作，所以設(shè)計(jì)的成敗因素中還有團(tuán)隊(duì)的合作好壞。

這次設(shè)計(jì)讓我知道了學(xué)無止境的道理。我們每一個(gè)人永遠(yuǎn)不能滿足于現(xiàn)有的成就，人生就像在爬山，一座山峰的后面還有更高的山峰在等著你。挫折是一份財(cái)富，經(jīng)歷是一份擁有。這次課程設(shè)計(jì)必將成為我人生旅途上一個(gè)非常美好的回憶！

當(dāng)然我的設(shè)計(jì)肯定有不足之處，希望老師批評(píng)指正，下次一定會(huì)做得更好。

三、化工原理課程設(shè)計(jì)引言

化學(xué)的基本原理是：化學(xué)反應(yīng)的能量守恒

、質(zhì)量守恒、化學(xué)反應(yīng)速率、化學(xué)平衡、得失電子守恒和電離平衡等。

初中化學(xué)常見化學(xué)物質(zhì)的化學(xué)式，名稱和俗稱

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四、化工原理課程設(shè)計(jì)引言

化工原理課程設(shè)計(jì)引言：

1、化工原理課程設(shè)計(jì)是理論聯(lián)系實(shí)際的橋梁，是進(jìn)行體察工程實(shí)際問題復(fù)雜性的初次嘗試。

2、通過化工原理課程設(shè)計(jì)，達(dá)到綜合運(yùn)用化工原理課程的基本知識(shí)，基本原理和基本計(jì)算，進(jìn)行融會(huì)貫通、獨(dú)立思考，在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成指定的化工單元操作設(shè)計(jì)任務(wù)，具有初步進(jìn)行工程設(shè)計(jì)的能力；達(dá)到熟悉工程設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容，掌握化工單元操作設(shè)計(jì)的主要程序和方法；提高和進(jìn)一步培養(yǎng)分析和解決工程實(shí)際問題的能力。

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