酒精冷却器-课程设计说明书及论大学生写作能力

PAGE5-课程设计酒精冷却器课程设计说明书班别：精化071姓名：指导教师：评分：设计日期：前言本书是根据化工工艺类专业对学习化工设备的要求，按照“化工原理课程设计——列管式冷却器”的需要而编写的。化工原理课程设计是综合应用本课程和前修课程所学知识，完成以某项单元操作为主的一次设计实践，是培养学生深入掌握和灵活运用所学知识、全面分析问题和独立思考的能力。在本书编写过程中，根据化工原理课程设计要求，同时注意理论联系实际，结合轻化工程专业的特点，从多方面、多角度十分清楚地说明列管式冷却器的主要零部件示意图，尽力做到图文并茂，让读者一目了然，明白清楚。从工程角度、经济观点考虑问题，选择经济先进的设备，着重典型分析，以操作原理和选型为主，结构细节为次。至于计算公式则尽量避免繁琐、艰深的数学推导，力求深入浅出，既简明又实用。本书以设计方案论述，工艺计算和主要尺寸的计算或选择为重点。本人表示衷心的感谢此次课程设计中给予本人悉心指导的张木全和云智勉两位老师！由于编写时间仓促，编者水平有限，书中缺点、不足在所难免，欢迎读者批评和指正。目录第一部分：课程设计任务4一、设计任务与工艺条件4二、设计项目4三、绘图和说明4第二部分：概述4一、换热器4二、列管换热器的结构组成4第三部分：设计方案的确定7一、列管式换热器型式的选择7二、换热器的安装方法8三、流体的流速的选择8四、流体流动方向的选择9五、流体流动通道的选择9六、流体进出口温度的确定10七、加热剂及冷却剂的选择10八、确定设计方案的原则10第四部分：工艺设计计算11一、定性温度及其物性11二、计算热负荷Q及平均温度差11三、假定传热系数12四、计算传热面积12五、选取管径、管长、管数12六、验算管程流速12七、计算管程内流体流通面积13八、初定换热器规格13九、验算壳程内流体流速13十、计算初定设备内流体给热系数13十一、选取管程及壳程污垢热阻14十二、传热面各人、检查安全系数14第五部分：结构计算和设计15一、管子在管板上的固定及排列方法15二隔板与分程方法16三、管板厚度的计算18四、壳体厚度的计算19五、折流挡板的作用和固定方法19六、管箱及封头21七、接管22第六部分：换热器附件的选择23一、法兰连接的选择23二、容器法兰及其垫片23三、接管法兰及其垫片24二、支座的选择25第七部分：列管式换热器流体阻力的计算27第八部分：换热器的材料和主要参数28换热器材料的选用28列管式换热器的主要参数28第八部分：设计评述29一、计的优点及存在的问题29二、设计过程的体会29第一部分课程设计任务书一、《化工原理》课程设计工艺条件题目：设计一台68t/d的酒精冷却器1)生产能力（3091）Kg/h；2)酒精由（78.8）冷却到（32）；3)酒精溶解度（92）质量%；4)冷却水出口温度（28）；5)冷却水进口温度（20）。二、设计项目1)确定冷却器的类型、结构、型式；2)计算冷却水的耗量；3)计算冷却器的传热面积，确定管子的规格、管数、程数及管子的排列方式和固定方法等；4)冷却器基本结构的主要尺寸计算和选择；5)校核液体流经冷却器的阻力。三、绘图和说明1)绘制冷却器总装图一张2)编写设计说明书一份。第二部分概述一、换热器的概述换热器是进行热量传递的通用工艺设备，它在炼油，轻化工及其它一般化学工业区中广泛应用着，例如冷却、冷凝、加热，蒸发和废热回收等。随着化学工业的迅速发展，新型结构的换热器不断出现以满足名工业部门的需要。在本书中主要讲述的换热器是酒精冷却器,其它类型在此不作论述。在本次课程设计中，酒精反采用的换热器为列管式换热器，它是目前生产上应用最广泛的一种传热设备，由于不断改进，其结构也较完善。本次课程设计中，通过换热器，酒精的温度由78.8℃冷却到32从流程图中可以看出原料进入精馏塔，产品酒精从出口又进入冷凝器，进入冷器之后，出来再一次进入到冷却器（列管式换热器）之中，同时由泵从贮水槽送入冷却水，在换热器之中进行换热，使酒精的温度降低下来，同时冷却水的温度也逐渐升高，最后冷却器的酒精从出口流出的是成品酒精。酒精产品冷却流程图如上：二、列管换热器的结构组成及工作原理列管式换热器主要由管束、管板折流板、壳体和封头（或称壳盖）等部分组成。管束由许多平列的管子组成并紧凑地固定在一起，而管板和外壳连接起来，在管外安装的许多折流板是为了增加流体在管外空间的流速，并使流体能多次错流过管速，以改善传热情况，而折流板的安装固定则通过拉杆和定管距来实现，在换热器的外壳和封头装有流体的出入口，封头与管板之间构成流体的分配室（亦称管箱）。有时在壳体和封头还安装设有检查孔，此外，还有封头与壳体的连接附件法兰，承托设备重量并固定的位置及支座等。列管式换热器在进行交换时，一种流体由管程处进入换热器内，另一种流体从壳程接管处进入管束和筒体之间的空隙内流动，依靠两种流体的温度差，通过管壁进行换热，管束的表面积就是传热面积。第三部分：设计方案的论述一、列管式换热器型式的选择列管式换热器种类很多，目前广泛使用的按其温度补偿结构来分，主要有以下几种：固定管板式换热器这种换热器（下图A）是列管式换热器中构造最简单，使用较普通的一种。它是借胀接、焊接法或其它连接方法，将管束两端固定在壳体两端的固定管板式上构成的。由于管板与外壳固定在一起的，所以称之为固定管板式列管换热器。这类换热器的结构比较简单、紧凑、重量轻造价便宜在相同的壳程情况下，可较其他型式的列管式换热多排一些传热管子，但管外不能机械清洗。通常在管外装置一系列垂直于管束的挡板，同时管子和管板与外壳的连接都是刚性的，而管内管外是两种不同温度的流体，因此，当管壁与壳壁温差较大时，由于两者的热膨胀不同，产生了很大的温差应力，以至管子扭弯或使管子从管板上松脱，甚至毁坏整个换热器。为了克服温差应力必须有温差补偿装置，一般在管壁与壳壁温差大于50时，为了安全起见，换热器应有温差补偿装置，如下图B为具有温差补偿圈（或称膨胀节）固定管板换热器。依靠膨胀节的弹性变形可以减少温差应力，但这种装置只能用在壳壁与管壁温差低于60~70和过程流体压强不高的情况下一般壳程压强超过0.6MPa时，由于补偿圈过厚，难以伸缩，失去温差补偿圈的作用。U形管式换热器它的特点是每根管子都弯成U形，管子两端都固定在同一块管板上，因此每根管子都可以自由伸缩，而且与外壳和其他管子无关。这各换热器的结构也比较简单，质量轻；但弯管工作量大，且管子都要有一定的弯曲半径，管板利用率较低，在同样何种下所能提供的传热面积较小；同时管内不定期不容易清洗。因此，只适用于高温高压下的清洁流体。浮头式换热器见下图C。两端管板中有一管板不与外壳固定连接，这端称为浮头。当管子受热（或受冷）时，管束连同浮头可以自由伸缩，而与外壳的膨胀无关。这种换热器不但可以补偿热膨胀，而且由于固定端的管板是以法兰与壳体相连接的，因此管束可以从壳体中抽出，便于清洗和检修，故浮头式换热器应用也很普遍，但其结构较复杂，金属耗量较多，造价较高。总的来说，列管式换热器且有结构坚固、材料范围广、处理能力大、适应性强、操作弹性大等优点，在高温商压下尤其适用。尽管在传热效率、设备的紧凑性以及单位传热面积的金属耗量等方面不如一些新型的板式换热器，但在目前轻工生产中仍然占有极其重要的地位。除此之外还有填料函式换热器等。因为本书所设计的酒精冷却器是以固定管板式换热器为主，所以其他的换热器在此不再缀述。对于列管式换热器，一般要根据换热流体的腐蚀性及其它特性来选择结构与材料，根据材料工加工性能，流体的压力和温度，换热器管程与过程的温差，换热器的热负荷，检修清洗的要求等因素决定采用哪一类型的列管式换热器。本设计工作压力小于0.6MPa，管程与壳程的温差小于50，所以选择固定管板式换热器。二、换热器的安装方式1、立式立式的安装方法有其自身的优缺点，其优点是占地面积小，不用支承板，结构简单，造价便宜，清洗方便，但重心不稳。2、卧式卧式的安装方式也有其优缺点，其优点是重心稳，检修方便，缺点就是占地面积大，需支承板。本设计一台68的酒精冷却器，经初步算得（立式为4~6，卧式为6~10），综合立式，卧式的优缺点，本人认为卧式安装方式最适合本设计的要求。三、体流速的选择提高流体在换热器中的流速，可增大对流传热系数，减少污垢在管壁上沉积的可能性，使传热系数K值提高，从而减小换热器的传热面积。但是，流速的增加双会使流体阻力大，动力消耗增多。所以，适宜的流速要通过经济核算才能确定。在选择流速时，还需要考虑结构上的要求，例如选择高的流速会使管子的数目减少，对于一定的传热面积，就不得不采用较多的管子式增加程数，管子太长不易于清洗程数太多又会使平均温差下降，影响设计。因此需选择合适的流速，使到对传热有决定性影响的值增大，从而提高K值。本设计根据经验值，换热器管内冷却水流速取四、流体流动方向的选择在稳定的热交换中，间壁两侧流体的流向对传热的影响很大，直接关系到平均温度差的大小、流体的用量和传热速率。下面就并流和逆流两种流向进行比较。1、液体的流向对平均温度差的影响在间壁换热器中，两侧流体皆恒温或一侧流体恒温，一侧液体变温，并流或逆流对平均温度差无影响，此时流体的流向选择，主要考虑换热器的结构及操作上是否方便等。当间壁两侧流体均为变温时，且两种流体的进、出口温度一定，因逆流时的，因此，在换热器的传热量Q及传热系数K值相同的条件下，采用逆流操作可以节省传热面积。2、流体流动方向对间壁两侧流体皆恒温，或一侧恒温，侧变温的传热过程，并、逆流时载热体的耗用量均相等。对两侧流体都变温的传热过程，流体的流动方向影响流体的最终温度。如（图1）所示，热流体由降至，冷流体进口温度为，若为并流操作，则冷流体的出口温度而以为极限温度；若为逆流操作，则（的极限温度为），由热量衡算式知，当忽略时，冷液体的耗用量为：当热负荷一定，冷流体的初温已定时，的大小取决于冷流体的终温。因为，所以，采用逆流操作时，冷流体的耗用量就比采用并流操作时为小。同理可知加热时，采用逆流操作，加热剂的耗用量比并流操作时要小；或加热剂耗用量一定时，可减少传热面积。且逆流操作还有冷、热流体间的温度差较均匀的优点。综合上述以及被冷却酒精的性质可见，本设计采用逆流操作优于并流操作。五、流体流动通道的选择在列管换热器中，安排哪种流体走管程或壳程，可根据下列各点进行选择。1）不洁净和易结垢的液体宜走管程，以便清洗管子。2）腐蚀性流体宜走管程，以免壳体和管子同时受腐蚀。3）压强高的流体宜走管程，以免壳体受压。4）需要提高流速以增大其对流传热系数的流体宜走管程，因管程流通面积常小于壳程，且可采用多管程以增大流速。5）温度很高的加热剂或温度很低的冷却剂宜走管程，可减少热量或冷量向周围环境的散失。6）饱和水蒸汽宜走壳程，以便于及时排除冷凝水。且蒸汽冷凝的传热系数很大，将其能入管间，使管壁与壳的温度都接近蒸汽的温度，从而可减少管与壳之间的相对伸长。7）被冷却的流体宜走壳程，以便于散热。8）粘度大的液体或流量较小的流体宜走壳程，因流体在有折流挡板的壳程流动时，由于流速和流向的不断改变，在低Re（Re>100）下即可达到湍流，以提高对流传热系数。由于本设计用固定管板式换热器，其壳程不便机械清洗，它要求所流通的流体比较清洁且不易结垢，而管程相对壳程来说易清洗，所以可以选较于壳程流体污浊易结垢的流体，本端庄是用水来冷却酒精，水比酒精容易结垢，而酒精比水干净，所以选择冷却水走管程，酒精走壳程，冷却水走管程还便于控制其流速以达到设计要求。六、流体进出口温度的确定换热器中冷热流体的温度通常都由工艺条件确定，但在某些情况下则需在设计时加以确定。例如用冷却水冷却某热流体，冷却水的进口温度可根据当地气温条件作出估计，而冷却水的出口温度应由设计者确定。为节省水量，可使冷却水的出口温度高些，但传热面积就需要加大；为了减小传热面积，则要增加水量，两者是相互矛盾的，应进行经济核算，确定适宜的出口水温。一般来说，可采用冷却水的进口温度为20，所以根据经验，出口温度为28，此温度经后面计算证实为合理。七、加热剂、冷却剂的选择可以用作加热剂和冷却剂的物料很多，列管式换热器常用的加热剂有饱和水蒸汽；常用的冷却剂有水，空气。在这里需要用到冷却剂，水和空气都是常用的冷却剂，它们都可以直接取自大自然，不必特别加工，水的比热比空气的高，且容易取得，所以选择水作为冷却剂。八、确定设计方案的原则1）满足经济上的要求；2）换热效率要高；3）流体阻力损失要小；4）保证生产安全；5）制作简单。第四部分工艺设计计算本工艺设计计算需计算的内容是讲算定性温度、热负荷Q及平均温度差、假定传热系数、计算传热面积、实际传热面积、选取管径、管长、管数、验算管程流体流速及确定管程数、计算壳程内流体流通面积、验算壳体内流体流速、计算初定设备内流体给热系数、传热面积、检查安全系数。一、定性温度及其物性已知：酒精的入口温度T1=78.8，出口温度T2=32℃则定性温度Tm=50.8，水的进口温度=20，假设水的出口温度=28，则定性温度由酒精和水的定性温度查《化工原理》P318与310（以下简称《化原》）物性物性组分粘度μ（cp）导热系数λ（W/m．℃）密度ρ(kg/m3)比热Cp（kJ/kg℃）乙醇0.7880.178768.32.867水0.9140.607997.24.179二、计算热负荷Q及平均温度差从题目中知道:每日总生产量为68t，每日以22个小时计算因此单位小时酒精的质量流量kg/h因为Q＇=Q热=m热c热（T1－T2）=30912.867103（78.8－32）=115205J/s（化原P162）假设热损失为4%，则：因为Q热=Q冷+Q损（化原P162）所以Q冷=96%Q热=G水Cp(t2－t1)即△tm=Δtm逆（《化原》P165）已知：热流体78.8 32冷流体28 20Δt50.812Δt大=50.8Δt小=12因（《化原》P166）根据P和R值，查P化原5-15（b）图得：Δt=0.86,△tm=0.85×26.9=23.13三、假定传热系数K＇根据经验值K＇=310四、计算传热面积A＇（《化原》P161）考虑到一定的安全系数（约为15~25%），因此实际传热面积A。为：A。=1.25×13.26=16.58五、选取管径、管长、管数换热器的管子构成换热器的传热面。管子的大小尺寸和形状对传热有很大影响。一向列管式换热器，最常用的钢管直径为19、22、25、32、38和57毫米。我国列管式换热器标准中常用的无缝钢管规格（外壁壁厚）有：192；252.5;382.5;572.5mm在这里我们选规格的管子因为A。=nπd。L取管长L=3m管径为φ25×2.5六、验算管程流速(水的流速范围在0.5~0.8m/s) （《指导书》P10）因为此单管程流速偏小,所以应采用多管程管程数(u的范围为0.5~0.8m/s),取u=0.6m/s所以程,每程管数总管数实际管程流速七、计算壳程内流体流通面积（《指导书》P20）八、初选换热器规格取管长L=3m管径为φ25×九、验证壳程流体流速十、计算初定设备内流体传热系数（《化原》P155）其中n的值在加热流体中取0.4，而在冷却流体中为0.3，所以本题取0.4：流体被冷却，所以（《化原》P156）因为管子采用正三角形排列：（《化原》P187）（《化原》P154）（《化原》P154）十一、选取管程及壳程的污垢热阻管程根据设计要求取壳程（经验值）因此：传热系数（《化原》P171）十二、传热面积、检查安全系数（《化原》P161）（《化原》P174）所设计的换热热其传热面积安全系数=安全系数在15%~25%范围内,所以所设计的换热器符合要求。第五部分结构计算和设计一、管子在管板上的固定及排列方法目前广泛采用的连接方法有胀接和焊接两种。1、胀接：在高温高压时，有时采用胀接加焊接的方法。胀接是利用胀管器抗挤进管板孔中的管子端部，使管端发生塑性变形，管板孔同时产生塑性变形当取去胀管器后管板孔弹性收缩，管板与管子之间就产生一定的反应挤紧压力，紧紧地挤在一起，达到密封固紧连接的作用。如下图所示：胀接法一般多用于夺力低于4Mpa和温度低于300℃的条件下。且所以在本课程的条件低于1MPa和100℃2：焊接：当温度高于300或压力高于4MPa时，一般采用焊接法。由于焊接法比胀接法有更大的优越性，如在高温高压下仍能保持连接的紧密性，管板孔加工要求低，可节约孔的加工时，同时焊接工艺也比胀管工艺简便，且在压力不太高时可使用较薄的管板，因此已被广泛使用，且有优先采用的趋势。但焊接头处的热应力可能千万应力腐蚀和破裂，同时管子与管板孔间存在间隙。这些中流体不流动，很容易造成“间隙腐蚀”，为了消除这个间隙，有时可以先胀接一下再焊接。3、排列方法管子在管板上的排列方法有正三角形，同心圆排列法及正方形法等。其优点在可以在一定面积的管板上排列较多的管子，管子间的距离t都相等，在管板加工时便于划线与钻孔。所以选择正三角形排列管子。如下图所示。本设计选用管子规格为，所以管心距t=1.28×0.025=0.32mm（《指导书》P11）二、隔板与分程方法分程隔板是安装在管箱内作分程用的，选用的隔板要具有形状简单，密封长度短，其厚度可依P指12表2所示取6mm，隔板高度取220mm分程可以采用各种不同的组合形式，但每一程中的管数应该在致相等。学用的管程数有单程、二程、四程、和六程，还有八程、十程等。本设计m=4，为四程换热器。采用丁字形四程形式，可排更多的管子。隔板在分配室的分程布置如上图所示：（各为上、下隔板）隔板两侧第一排管子中心之间的距离可查（《指导书》P13图8得C=44mm）管板与隔板及壳体的连接隔板有单层和双层两种，本设计采用的是单层。其与管板的连接如图7所于，隔板的密封面宽度最小为S+2mm。本设计所选换热器管箱用的是平板封头，右管箱用的是椭圆封头，那么管板与隔板的连接应视情况而定，为了便于日后对换热的清洗，左管板与隔板的连接选用焊接法，而右管板与隔板的连接则采用活动式连接法，其具体画法如下1和2图所示管子与管板采用焊接法连接，则管板的厚度可按公式（《指导书》P16）计算此厚度为初定厚度，因管板与法兰配合使用，其具体厚度应视法兰厚度而定。壳体可根据公式（《指导书》P18）查表得计算根据（《指导书》P17）表4可查得壳体壁厚应为10mm。所以取壳壁厚10mm。由于所设计换热器左右管板作用稍有不同，所以它们与壳体的连接也不同，左管板不兼作法兰，其连接可用下图1所示与壳壁相焊接；而右管板厚度较壳壁厚许多，所以可采用如下图2所示的焊接方法相连接。由于所设计换热器左右管板作用稍有不同，所以它们与超额分配的连接也不同，左管板不兼作法兰，其连接可用上图2所示与壳壁相焊接。而右管板兼作法兰，且右管板厚度较壳壁厚大许多，所以可采用如下图所示的焊接方法相连：三、管板厚度的计算计算公式如下：（《指导书》P16）再根据P指表3（下表）确定管板的厚度为30壳体直径（mm）40050060070080010001200公称压力MPa管板厚度（mm）0.622242428283232130323434343838表2常用管板厚度四、壳体厚度的计算（P指18公式8）当热交换器受内压时，外壳厚度（《指导书》P18公式8）式中：P—设计压力MPa（表压）；壳体的设计压力[σ]—材料许用应力MPa；查《指导书》P52的表31得114MPa（材料选用A3Fφ焊缝系数；单面焊缝φ=0.65Di—壳体内径；C—腐蚀裕度；根据流体的腐蚀性而定，这里取5mm。则根据表3，壳体厚度为10mm壳体直径300400500600700800900100011001200最小壁厚8101214表3标准尺寸mm按《指导书》P17表4查得壳体壁厚最小值应为10mm，所以取壳体厚度10mm五、折流挡板的作用及固定方式在对流传热的换热器中，为了加壳程内流体的流速和湍流程度，以提高传热速率，在壳程内装置折流板，折流板还起支撑换热管作用。在冷凝器中，由于冷凝传热膜系数与蒸汽在设备中的流动状态关系不大。因此只需装设起支撑作用的折流板。折流板可分为横向折流和纵向流板两种。前者使流体横向流动；后者则使管间的流体平行流过管束，故名纵向折流板。常见的横向折流板有圆缺和圆盘两种。下图为圆缺折流板其切去的弓形高度为外壳半径的10%~40%，一般取20%~25%，过高或过低都不利于传热。相邻两折流挡板的距离（板间距）h一般为壳内径的20%或50mm。固定管板式系列标准中采用的h值为150mm、300mm和600mm三种。为防止产生旁流，一般控制折流挡板与壳体之间的间隙体保持在2mm左右，挡板和管速之间的间隙为1mm左右。换热器内无相变化时，其间距不大于壳体内每期，否则流体流向就会与管子平行而不是垂直于管子，从而使传热膜系数降低。折流板厚度因为它在生产上较较优越，结构简单。因此本设计选用圆缺折流板；如下图所示：折流板的安装固定是通过拉杆和定距管来实现的，拉杆和管板的连接如下图右。拉杆是一根两端皆带有螺纹的长杆，一端拧入管板，折流板就穿在拉杆上，各板之间则以套在拉杆上的定距管来保持板间的距离，最后一块折流板可用螺母拧在拉杆上给以固紧。本设计中采用：由壳体长3m推算到挡板数为30，板间距为81、圆缺折流板（因为其结构较简单）2、圆缺高度常用为Di20%~25%（Di为壳体内径），初步确定为25%，即100mm3、根据表5，确定折流板厚度为5mm。4、板间距为80折流挡板的安装固定是通过拉杆和定距管来实现的，拉杆和管板的连接如下图所示表5折流板厚度（mm）公称壳体内径相邻两折流板间距<300>300~450>450~600>600~750>750200~4003561010400~70056101012700~100068101216>1000610121616拉杆直径依P指22表6取φ12，而定距管直径为φ25表6壳体直径mm拉杆直径mm最少拉杆数273，400，500，600124六、管箱及封头管箱或称分配室，其内径和壳体内径一般是相同的。常见的有组合式分配室和帽罩形分配室，在本设计中选用组合分配室（详见P指23）封头也是换热器的生要组成部分之一，常见的形式有平板形、半球形、椭圆形、碟形和锥形。在本设计中选用椭圆形封头。所选管箱封头如下图所示：平板形盖厚度：（《指导书》P24公式12）式中：D—平板盖的计算直径；取4K平盖系数；圆形平盖取0.25C壁厚附加量；C=C1+C2C1—钢板厚度负偏差；查《容器零部件标准》P24表2-11，取0.8mmC2—腐蚀裕量；对于一般单腐蚀取2mmφ—焊缝系数；整块钢板无拼焊缝取1.0则为安全起见，其厚度取30mm下封头的尺寸可由公称直径DN=400mm，采用DN400×10mmJB1154-73。查《零部件标准》P5表3Dg平面高度h1(mm)直边高度h2(mm)厚度S（mm）内表面积F（m2）容积V（m3）质量。G（kg）4010040100．2040.01159．90七、接管（管程接管和壳程接管）管程接管进、出口接管直径见P指导书4式中：VS—接管内流体流量。m2u—流体流速。取2m则查《化工原理》P320无缝钢管规格，取Φ57×3.5mm。其公称直径为50mm公称直径Dg不保温设备接管长保温设备接管长适用公称压力MPa<1580130<420~50100150<1.670~350150200<1.670~500150200<1表4接管长度（mm）壳程接管壳程流体进出口的设计直接影响换热器的热效率和换热管的寿命。厚度为了安全起见实际外径取57mm，则其DN=验算：在0.5~0.8内，所选壳程接管符合要求。第六部分换热器附件的选择一、法兰连接的选择列管换热器由于制造、安装、运输、检修及操作工艺等方面的要求，常将壳体、封头做成可拆连接。设备上的人孔、手孔以及设备与管道的连接也都是做成可拆的。对列管换热器可拆连接的要求是：1）保证在工作温度与工作压力下紧密不漏；2）有足够的强度，不因可拆连接的存在而削弱了整个结构的强度，且本身能随所有的作用力；3）能迅速地并多次地拆开和装配；4）成本低廉，适合于大批制造。法兰连接的选择就是根据已给定的工艺条件（压力、温度和物料性质），选择法兰的结构类型，确定法兰连接尺寸，进行法兰的密封性选择（包括垫片、确定密封面形式、决定螺栓直径与数目）具体见《化工机械基础》下册。容器法兰及其垫片根据表3-1确定法兰为甲型平焊法兰。壳体内径为400，根据《容器零部件标准》P29选取法兰参数如下：表3-5甲型平焊法兰尺寸（JB4701-92）公称直径法兰螺栓DD1D2D3D4d规格数量公称压力1.0MPa4005154804504404373018M1620表3-6甲型平焊法兰的质量（摘要）公称直径DNmm法兰质量Kg平面凸面凹面公称压力PN=1.0MPa40018．5119．6618．84垫片：压力容器法兰用垫片类型有：非金属垫片、缠绕式垫片及金属包垫片。在中低压设备和管道法兰上常用橡胶、石棉等非金属垫片。其结构型式如下图所示：因此本设计选用非金属垫片。选择法兰密封面和垫片，主要考虑介质的性质、操作压力和温度的高低，应根据具体情况全面分析，见下表：MPammDN寸尺PNMPammDN寸尺PN1．00Dd400439/454403/410表3-9非金属软垫片尺寸（JB4704-92）接管法兰及其垫片管法兰的基本参数是公称直径和公称压力。对管子来说，管子的公称直径是指管的外径，但它不等于外径，却与内径数值相近。不过只要管子的公称直径一定，管子的内径和外径就确定了。见下表：无缝钢管公称直径Dg与外径Do（YB231-70）Dg253240506580100125150Do323845577689108133159普通壁厚3.53.53.53.544444.5管法兰的类型很多，本设计采用平焊法兰，其尺寸和选择依下图和表确定：表4-3平板式平焊钢制管法兰尺寸（见《容器零部件标准》P29）公称直径DN管子外径A法兰外径D螺栓中心圆直径K螺栓孔径L螺栓法兰厚度C法兰内径B法兰理论重量kg数量n螺纹ThPN＝1.0mPaGB9119.3-882026.910575144M121627.50.942533.711685144M121634.51.113242．4140100184M161843.51.82表4-4平面型钢管法兰用石棉胶垫片（GB9126-88）mm公称直径DN垫片内径公称压力PNMPa垫片厚度t1．6（在此1.0按1.6）垫片外径Do螺栓孔中心圆直径K螺栓孔径L螺栓孔数1.5~34049150110184二、支座的选择支座是用来支承整个设备重量承受动载荷能为附加载荷的列管式换热器不可缺少的部件。选择方法请参考《化工机械基础》下册。因为，在6~10的范围内选择鞍式支座所以本设计选择鞍式支座，它是卧式设备中最常用的支座，鞍座已标准化（JB1167-81），按照窗口公称直径的大小分为四个系列，请参阅《容器零部件标准》P41。DN159~550的鞍式支座型式和尺寸应符合下图的规定选用标准鞍座的一般步骤为：1、计算每个鞍座的承重（包括：设备的重量+水压试验重量）。2、按照容器的公称直径DN与鞍座的承重，选择A型或B型鞍座，使鞍座的承重能力不小于其实际承重3、从标准查取鞍座的各部分尺寸4、需要时，应按鞍座的强度、筒体在支座处的局部应力，基础支承面的强度等进行验算。因为本设计采用卧式支座，所以无需考虑换热器总质量。参见:表5-1DN159~550鞍式支座系列标准（JB1167-81）容器公称直径mm尺寸（mm）LbK1Kl1l2CmA型B型A型B型A型B型400701201202805960——22140170表5-1DN159~550鞍式支座系列标准（JB1167-81）双鞍座座位总图简图，如其在容器安装位置如下图所示：第七部分：列管式换热器流体阻力的计算在选用或设计换热热时，一般需验算流体流经换热器的压力降，看它是否符合工艺条件提出的范围或一般的允许范围，如压力降太大，就要修改设计，以免存在经济不合理的现象通常，液体流经换热器的压力降为10~100KPa，气体为1~10KPa.流体流经换热器的阻力（压力降），应按管程和壳程分别进行计算。管程流体阻力：管程总阻力为各程直管阻力，每程管子进出口阻力，顶盖内方向转折和换热器进出口阻力四者之和，故可用下式计算管程总压力降：(见《指导书》P29公式)表13局部阻力系数值（见《指导书》P32）局部阻力名称阻力系数值管程出入口1.0（1、2）管程间转折180°2.5（3）进或出分配室1.5（4、5）雷诺数(《化工原理》P25公式1-37)查《化工原理》P29表1-1可知绝对粗糙度为0.2。相对粗糙度是指绝对粗糙度与管道直径的比值，管壁粗糙度对摩擦因数的影响程度与管径的大小有关，如对于绝对粗糙度相同的管道，对直径小的影响较大。所以，在流动阻力的计算中，要考虑相对粗糙度的大小。查《化工原理》P30图1－20，查得λ=0.025,则壳程流体阻力：（《化原》P189-190。管子排列为正三角形，所以F=0.5，Fs对液体为1.15,=Re=5Re-0.228,对于三角形=1.1所以所以第八部分、换热器的材料和主要参数第一节换热器的材料的选用列管式换热器的材料，主要根据操作温度，压强和物料的腐蚀性选用，常用的金属材料有碳钢、不锈钢、低合金钢、铜、铅等；非金属材料有石墨、聚四氟乙烯、玻璃等。在选用材料时应尽量少用不锈钢、铜等材料以减少投资，而采用低合金钢等国内新型材料，列管式换热器各部分零件常用材料如下：壳体、封头A3F、A3法兰、法兰盖16Mn、A3（法兰盖）管板A4折流板A3换热管10支座A3螺栓、双头螺栓16Mn、40Mn、40MnB螺母A3、40Mn垫片石棉橡胶板第二节列管式换热器的主要参数项目参数项目参数壳体尺寸400×10mm管子排列方式正三角形壳内径Di400mm管子根数N72根换热管外径d025mm管子中心距t32mm换热管内径di20mm传热面积16.96换热管壁厚δ2.5mm管内程数4管长L3m管外程数1公称压力管内1MPa管材质无缝钢管管外1MPa壳材质A3工作温度管内28～20管外78.8～32第九部分设计评述第一节、本设计的优点及存在问题换热器是进行热量传递的通用设备，它在化学工业中广泛应用着，通常在化工厂的建设中，换热器约占总投资的11%左右，在制糖工业中，换热器的投资则占更大的比例，约为总设备费用的40%左右。本设计采用列管式换热器的优点:结构简单,易于制造,价格便宜,操作管理方便。换热管内清洗方便，适应性强，处理能力大，高温高压下也能应用。但过程清洗不方便，因此，走壳程的液体必须为清洁液体。传热面积较少，只适应中，小型工厂使用；但是就其传热低，结构紧凑性以及单位换热面积的金属消耗等方面讨论，本设计采用的列管式换热器，不如“板式”换热器。这也是本设计的一个缺点。第二节设计过程的体会在本次的课程设计中，我体会到化工设计过程不但需要综合利用所学知识，发挥自己创新能力，更重要的我们是否有吃苦耐劳的精神。培养我们独立工作和分析问题很有帮助。两周的课程设计是辛苦的，从计算到制图，有几次忙碌到深夜三点，但当我计算出或者画好一个个图时，看着眼前本即将完成的说明书，一种成就感漫上心间，但是在学到知识的同时，我也发现了自己很多的不足，包括旧知识的遗忘、制图能力较差还有耐心不够好。在这里我得衷心感谢给予我莫大帮助的张木全老师！！参考资料1、《化工原理》张木全云智勉编2、《机械制图》李澄吴天生闻百桥主编3、《容器零部件标准》云智勉主编4、《列管式换热器》之《化工原理》课程设计指导书5、《化工设备》邢晓林主编

论大学生写作能力写作能力是对自己所积累的信息进行选择、提取、加工、改造并将之形成为书面文字的能力。积累是写作的基础，积累越厚实，写作就越有基础，文章就能根深叶茂开奇葩。没有积累，胸无点墨，怎么也不会写出作文来的。写作能力是每个大学生必须具备的能力。从目前高校整体情况上看，大学生的写作能力较为欠缺。一、大学生应用文写作能力的定义那么，大学生的写作能力究竟是指什么呢？叶圣陶先生曾经说过，“大学毕业生不一定能写小说诗歌，但是一定要写工作和生活中实用的文章，而且非写得既通顺又扎实不可。”对于大学生的写作能力应包含什么，可能有多种理解，但从叶圣陶先生的谈话中，我认为：大学生写作能力应包括应用写作能力和文学写作能力，而前者是必须的，后者是“不一定”要具备，能具备则更好。众所周知，对于大学生来说，是要写毕业论文的，我认为写作论文的能力可以包含在应用写作能力之中。大学生写作能力的体现，也往往是在撰写毕业论文中集中体现出来的。本科毕业论文无论是对于学生个人还是对于院系和学校来说，都是十分重要的。如何提高本科毕业论文的质量和水平，就成为教育行政部门和高校都很重视的一个重要课题。如何提高大学生的写作能力的问题必须得到社会的广泛关注，并且提出对策去实施解决。二、造成大学生应用文写作困境的原因：（一）大学写作课开设结构不合理。就目前中国多数高校的学科设置来看，除了中文专业会系统开设写作的系列课程外，其他专业的学生都只开设了普及性的《大学语文》课。学生写作能力的提高是一项艰巨复杂的任务，而我们的课程设置仅把这一任务交给了大学语文教师，可大学语文教师既要在有限课时时间内普及相关经典名著知识，又要适度提高学生的鉴赏能力，且要教会学生写作规律并提高写作能力，任务之重实难完成。（二）对实用写作的普遍性不重视。“大学语文”教育已经被严重地“边缘化”。目前对中国语文的态度淡漠，而是呈现出全民学英语的大好势头。中小学如此，大学更是如此。对我们的母