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化工原理课程设计题目：列管式换热器 学生姓名： 王梦萍 指导老师： 赖万东 学 院： 轻工与食品学院 班 级：2011级食品科学与工程 学生学号： 201130361102 时 间： 2014年7月 目录第一章 设计任务书4一、设计项目4二、任务（具体要求）及步骤：4三、作业份量：5第二章 确定设计方案6一、 选择换热器的类型6二、 流动方向及流速的确定6三、 安装方式6第三章 设计条件及主要物性参数7一、设计条件7二、确定主要物性数据7第四章 传热过程工艺计算9一、估算传热面积9二、主体构件的工艺结构尺寸10三、换热器主要传热参数核算12第五章 机械结构设计17一、壳体、管箱壳体及封头17二、 管板19三、拉杆22四、换热管23五、分程隔板24六、折流板25七、管箱27第七章 附属设备选型29一、接管及其法兰29二、 排气、排液管32三、支座设计32第八章 设计计算结果汇总表37第九章 参考资料38第一章 设计任务书某工厂需设计一换热器，将乙炔气体冷却至一定温度，冷却剂用浓度为25%（质量）CaCl2盐水。设计的基础数据如下：（1）乙炔气体处理量 5500 m3/h， 初温 31 ℃ 终温 11 ℃ 操作压强 16 kgf/cm2（绝压）（2）25% CaCl2盐水初温： -11 ℃； 终温： -5 ℃一、设计项目1 确定设计方案；换热器型式，流体流向的选择，换热器的安装方式等。2 换热器的工艺计算和强度计算，附属设备选型。3 绘制乙炔气冷却过程工艺流程图，换热器装配图。4 编写设计说明书。设计要求在规定时间内独立完成，设计方案合理，论述清楚，计算正确，制图无误，答辩流利正确。二、任务（具体要求）及步骤： （一）工艺设计1、了解换热流体的物理化学性质和腐蚀性能。对确定的换热器型式（管壳式？或板式？换热器材料?）进行简要论述。（如果有时间和兴趣，可对液化石油气运输船的再液化装置流程进行论述，以理解本设计的实际意义。）2、由热平衡计算传热量的大小，并确定第二种换热流体（海水）的用量。3、决定流体通入的空间（管内？管外？）。4、计算流体的定性温度，以确定流体的物性数据。5、初算有效平均温差。一般先按逆流计算，然后再校核。6、选取管径和管内流速。7、计算总传热系数K值，包括管程对流传热系数和壳程对流传热系数的计算、金属壁厚和污垢热阻的确定。由于壳程对流传热系数与壳径、管束等结构有关，因此一般先假设一个壳程对流传热系数，以计算K值，然后再作校核。8、初估传热面积。考虑安全系数和初估性质，因而常取实际传热面积是计算值的1.15~1.25倍。9、选择管长L。10、计算管数N。11、校核管内流速，确定管程数。12、画出排管图，确定管距，确定壳径D和壳程挡板形式及数量等。13、校核管程对流传热系数和壳程对流传热系数。14、校核有效平均温差。15、校核传热面积，应有一定安全系数，否则需重新设计。16、计算流体流动阻力。如阻力超过允许范围，需调整设计，直至满意为止。17、其他。如流体进出口管管径的计算等。（二）结构设计包括：换热管在管板上的固定方法；分程隔板与管板的连接；管板与壳体的连接；折流板与支承板等的连接；换热器安装方式等。（三）机械设计 包括：确定壳体壁厚、管板尺寸；选择换热器封头、法兰、接管（流体进出口管）法兰、支座、接管设计。管子拉脱力核算等。三、作业份量：1、设计说明书一份，内容包括：（1）目录；（2）设计任务书；（3）工艺流程图；（4）流程方案的说明与论证；（5）设计结果概要（包括主要设备的特性参数、设计时规定的主要操作参数、各种物料的量和状态等等）；（6）设计计算与论述；（7）对设计的评述及对有关问题的分析讨论；（8）列出参考文献（编号、作者、文献名称、出版单位、和出版年份）2、换热器装配图（1号图纸）。按照有关绘制化工设备图的要求进行绘制（其中局部剖面放大图如：封头、管板、外壳具体连接的局部放大图；管子与管板连接的局部放大图；管子排列图等）。第二章 确定设计方案一、 选择换热器的类型本设计中换热器选用带有支撑板的列管式换热器，因为列管式换热器具有单位体积传热面积大，结构紧凑、坚固，传热效果好，而且能用多种材料制造，适用性较强，操作弹性大，且适用于高温、高压的大型装置中。采用折流挡板，可使作为冷却剂的CaCl2盐水容易形成湍流，可以提高对流表面传热系数，提高传热效率。本设计中的固定式换热器采用的材料为16MnR。二、 流动方向及流速的确定本冷却器的管程走冷却CaCl2盐水，壳程走热的乙炔气体。乙炔气体和冷却CaCl2盐水逆向流动换热。由于循环冷却水较易结垢，若其流速太低，将会加快污垢增长速度，使换热器的传热能力下降，所以从总体考虑，应使CaCl2盐水走管程，乙炔气体走壳程。查阅《传热传质过程设备设计》P7 表