冷却器 课程设计 广东工业大学

1、浮头式换热器（冷却器）的设计课程设计 学 院 轻工化工学院 专 业 化学工程与工艺 年级班别 2006级03班 学 号 3106002005 学生姓名 梁达涛 指导教师 王国庆 2009年6月目 录1 目的22 目标23 设计条件24 设计步骤25 方案设计26 工艺设计37 结构设计88 设计心得199 参考文献201 目的培养学生综合运用本门课程及有关先修课程的基础理论和基本知识去完成某项单元操作设备设计任务的实践能力。2 目标设计的设备必须在技术上是可行的，经济上是合理的，操作上是安全的，环境上是友好的。3 设计条件冷却器：辛烷 （wh =1000t/d），其中，管程和壳程的压力均不大于

2、1.0mpa，管程和壳程的压力降均不大于30kpa。4 设计步骤4.1 方案设计4.2 工艺设计4.3 结构设计4.4 编制设计说明书4.5 绘制设备装配图5 方案设计5.1 冷却剂的选用：自来软冷水5.2 换热器型式的选择：浮头式换热器5.3 流体走管壳程的选择：管程走辛烷，壳程走自来水5.4 流体流动方向的选择：单壳程+4管程6 工艺设计6.1 查出辛烷的正常沸点t1： 125.676.2 选定辛烷的出口温度t2： 506.3 选定冷却剂出口温度t2： 456.4 计算逆流传热平均温度差6.5 校正传热平均温度差 j =0.850.95，满足要求。6.6 计算流体定性温度、和管壁定性温度

3、辛烷： 水： 管壁：6.7 查出物料和冷却剂的物性参数r、cp、m、l及管壁导热系数l表6-1定性温度kg/cpkj/(kgk)pasw/(mk)辛烷87.84645.9702.4603.430.121自来软水37.50993.0754.1746.920.630管壁62.67380.8766.8 计算热负荷6.9 初算传热面积s0取总传热系数k0475w/(m)6.10 根据工艺条件，选定公称压力pn：1.0mpa6.11 根据流体物性及管程阻力，选定换热管材：铜6.12 由初算传热面积s0和选定的公称压力pn，根据管壳式换热器行业标准 jb/t4714-92（浮头式换热器和冷凝器型式与基本参

4、数），初定换热器的工艺尺寸：(1) 实际换热面积：s= (f192)(2) 公称直径：dn=700mm(3) 管长：l=4500mm(4) 管径壁厚：f192mm(5) 总管数：n=448（f192）(6) 中心排管数：=17（f192）(7) 管程流通面积：=0.01986m2（f192）(8) 管子的排列形式：正方形旋转45(9) 管心距：t=25mm（f192）(10) 管程数：=4(11) 壳程数：=1(12) 折流板间距：h=200mm(13) 折流板型式：25%圆缺形6.13 计算冷却剂的流量6.14 计算管程流速=0.53m/s，满足要求。6.15 （1）计算管程对流传热系数 式

5、中 n=0.3 （2）计算壳程当量直径和流速 （正方形） 式中 d圆筒内径，m。 =0.21.5m/s，满足要求。6.16 计算壳程对流传热系数ao 其中 6.17 根据冷热流体的性质及温度，选定污垢热阻、。 由由6.18 计算总传热系数 其中， k= 546.156.19 由计算传热面积s 6.20 由于，所选换热器能完成换热任务。6.21 核算压力降（1）管程压力降：由于=0.02，/di=0.00133， ft=1.5，所以=0.0275 （2）壳程压力降：f=0.4 经核算，管程和壳程的压力降均小于30kpa。所有工艺参数均满足设计要求，工艺设计完成。7 结构设计7.1 圆筒厚度：8m

6、m7.2 椭圆形封头（同圆筒厚度）表7-1公称直径曲面高度直边高度厚度质量固定管板侧封头70017525836.64浮动管板侧封头80020025847.13图7-1 7.3 管箱短节厚度（同圆筒厚度）：8mm7.4 压力容器法兰jb4701-92（2个甲型凹型），jb4703-92（长颈凹型）(1) 根据jb4701-92，选用2个甲型凹型法兰表7-2公称直径法兰（mm）螺柱法兰质量kg规格数量7008307907557457424623m203253.3图7-2 (2)根据jb4703-92,选用1个长颈凹型法兰表7-3公称直径法兰(mm)8009409008658558525010525

7、171412公称直径法兰(mm)螺柱对接筒体规格数量最小厚度(mm)800221223328图7-3 7.5 外头盖侧法兰（jb4721-92（凸型）表7-4公称直径法兰70094090086585585238110421412公称直径法兰(mm)螺柱对接圆筒最小厚度(mm)规格数量700261223328图7-47.6 管板，根据化工过程与设备设计p28p36,分别选用1块固定管板和1块浮动管板。表7-5公称直径公称压力pn管孔数净重固定管板尺寸700107426966964046290.5浮动管板尺寸700106906626624046274图7-5图7-67.7 钩圈式浮头表7-6 53

8、11.51060674780661800694700说明： 浮头法兰和钩圈的外直径 布管限定圆直径外头盖内内直径浮动管板外直径图7-77.8 分程隔板厚度的最小厚度取，密封面处不需削边。图7-87.9 分程隔板槽两侧相邻管中心距： (f192) 图7-9图7-107.10 布管限定圆表7-7531011.5661700说明：布管限定圆直径图7-117.11 拉杆的直径、数量和尺寸表7-8直径数量连接尺寸螺纹公称直径128121560图7-127.12 拉杆孔（gb151-99p27公式(16)、p28图16(b)）表7-9长度公称直径按需要确定1218其中，图7-137.13 换热管与管板的连

9、接（强度焊） 换热管伸出长度 坡口深度图7-147.14 折流板的厚度和外径表7-10 厚度名义外直径外直径允许偏差4695.500.8说明:折流板的名义外直径7.15 接管 管程：辛烷，假设 u=2.4，则 选取外径 d=108mm，壁厚=4mm，则 （1.5m/su3.0m/s）；壳程:水，假设 u=2，则 选取外径 d=159mm，壁厚=4.5mm，则 （1m/su3m/s）7.16 管法兰表7-11公称直径管子直径法兰外径d螺栓孔中心圆直径k螺栓孔直径l螺栓孔数量n螺纹法兰厚度法兰内径法兰理论重量管程流体接管法兰100108220180188221104.57壳程流体接管法兰15015

10、92852402212241617.61图7-157.17 防冲板或导流筒 核算壳程进口管流体的应该在壳程进口管处设置防冲板，设置导流筒。7.18 鞍式支座，选bi型表7-12公称直径允许载荷鞍座高度底板腹板筋板7001702005901501083501208公称直径垫板螺栓间距鞍座质量增加高度增加的质量弧长7008302006364605图7-167.19 组装尺寸表7-13组装尺寸大小29003600300310680200150150图7-178 设计心得大学第一次做课程设计，但并不陌生。上学期参加了化工设计大赛，在设计方面积累了一定的知识与经验。这次的课程设计难度一般，在老师和同学们

11、的指导和帮助下，大家共同探讨，取得了一定的成绩。这是对所学知识的升华，而不再仅仅局限于课本上所了解到的最基本的计算。通过这次的课程设计，对换热器的原理与结构特征等有了更深的认识，对课堂上所学的知识进行了一次查缺补漏。这次设计对我们大部分同学来说难度较大的是画图，因为对用autocad画图掌握的知识还不够，这给我们画图带来一定的挑战。通过向老师、同学请教，互相学习，最后我还是能完成此次的设计。当最后看到一份设计书的出炉，心里感到一丝的安慰，这次的设计确实让我受益匪浅。最后，感谢老师和同学们的指导和帮助。9 参考文献1 李功祥，陈兰英，崔英德编.常用化工单元设备设计.广州：华南理工出版社，20032 夏清，陈常贵.化工原理（上册）.天津：天津大学出版社，20073 国家医药管理局上海医药设计院编.化工工艺设计手册（上册）.第二版.北京：化学工业出版社，