化工原理课程设计-空气压缩机后冷却器

TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"一、设计任务书 1\o"CurrentDocument"设计数据 1\o"CurrentDocument"设计项目 1\o"CurrentDocument"设计分量 1\o"CurrentDocument"二、确定设计方案 2\o"CurrentDocument"选择换热器的类型 2\o"CurrentDocument"流动方向及流速的确定 2\o"CurrentDocument"安装方式 2\o"CurrentDocument"三、设计条件及主要物性参数 3\o"CurrentDocument"1设计条件 32确定主要物性数据 32.1定性温度 3\o"CurrentDocument"2.2流体有关物性数据 3四、传热过程工艺计算 54.1估算传热而积 5热流量 5\o"CurrentDocument"平均传热温差 51.3传热面积 5\o"CurrentDocument"1.4冷却水用疑 52主体构件的工艺结构尺寸 5.2.1管径和管内流速 5\o"CurrentDocument"422管程数和传热管数 5\o"CurrentDocument".2.3平均传热温差校正及壳程数 6\o"CurrentDocument"2.4传热管的排列和分程方法 62.5壳体内径 62.6折流板 63换热器主要传热参数核算 73.1热疑核算 7432壁温核算 9\o"CurrentDocument"3.3换热器内流体的流动阻力（压降） 9\o"CurrentDocument"五、机械结构设计 111壳体 11壳体直径与壁厚 11气压校核 11\o"CurrentDocument"2浮头管板及浮头法兰 11\o"CurrentDocument"3管箱法兰和管箱侧壳体法兰 11\o"CurrentDocument"4管箱结构设计 12\o"CurrentDocument"5固定端管板结构 12\o"CurrentDocument"5外头盖法兰、外头盖侧壳体法兰 126拉杆 12\o"CurrentDocument"5.7分程隔板 125.8接管 12\o"CurrentDocument"5.9折流板 13\o"CurrentDocument"5.9」折流板选型 13\o"CurrentDocument"5.9.2折流板计算 13\o"CurrentDocument"六、连接及排列方式 14\o"CurrentDocument"6」管子与管板的连接 14\o"CurrentDocument"6.2管板与壳体、管箱的连接 14\o"CurrentDocument"6.3管程分布与管子排列 14\o"CurrentDocument"6.4分程隔板的连接 14\o"CurrentDocument"七、附属件的计算及选型 15\o"CurrentDocument"7」接管法兰 15\o"CurrentDocument"7.2垫片 15\o"CurrentDocument"7.3防冲板 157.4支座设计 15731支座的设计选型 15\o"CurrentDocument"7.3.2支座承载能力校核 16\o"CurrentDocument"八、设计计算结果汇总表 17\o"CurrentDocument"九、设计总结 18\o"CurrentDocument"十、参考资料 19附：空气压缩机冷却器工艺流程图 20一、设计任务书设计数据为某工厂设计一台空气压缩机后冷却器的基础数据如下：空气流呈:：mVmin（标准状态）操作压强：P.=L5MPa进口温度（初温）：TF150℃出口温度（终温）：TF40℃冷却剂：常温下的水初温：1!=3040：终温：t2=36y：温差：At=6zC：（At=5-8℃）（3）冷却器的压降Clm水柱（1m水柱=9•8*103pa）设计项目1、确左设讣方案：确泄冷却器型式，流体流向与流速的选择，冷却器的安装方式等；2、工艺设计：冷却器的工艺计算和强度计算，确定冷却剂用量，传热膜系数，传热面积，换热器管长，总管数，管间距，管程数，壳程数，校核压降等。3、结构设计：管子在管板上的固泄方式，管程分布与管子排列，分程隔板的连接，管板与壳体的连接，折流挡板。4、机械设计：确左壳体，管板壁厚尺寸，选择冷却器的封头，法兰，接管法兰，支座等。5、附属设备选型：设计分量1、编写设计说明书一本。2、一号图纸一张（画冷却器）3、设计要求在规左时间内独立完成，设汁方案合理，论述清楚，计算正确，制图无误，答辩流利正确。#七、附属件的计算及选型7.1接管法兰接管法兰选用板式平焊法兰，进气口采用凹而法兰，出气口采用凸而法兰。查《化工单元过程及设备课程设计》附录四表2有：选用凹凸而板式平焊法兰，公称直径为200mm，法兰外径为340min螺栓孔中心分布圆直径295mm.法兰厚度C二26mm，螺纹M20,螺栓孔数量12。2垫片换热器工作压力为1.6MPa,浮头法兰、管箱法兰、管箱侧法兰、外头盖法兰和外头盖侧法兰，均采用20mm非金属软垫片。3防冲板计算壳程流体PiT值:PU汪6146X6.603-=660.4kg/(m•s3)<2230kg/(m•s)因此此换热器不需安装防冲板。4支座设计7.3」支座的设计选型查《传热与传质过程设备设计》P324,总附表12,由公称直径=600呗选择带加强垫板的B型鞍式支座，有：L二4300mm,支座间距L,=(0.5〜0.7)L=(0.5〜0.7)X4300二(2150〜3010)nun,取匚二3000Hilo直接高度H取300111支座承载能力校核(1)换热器的质量统计于下表:序号各零部件数量单件重M-'kg重fi/kg1壳体(YB231-70)295.512295.5122管板275.12150.243壳程接管21.913.824壳程接管法兰2凹L54/凸2.427.925管程接管22.575.146管程接管法兰2凹4.36/凸5.59.867排气液管20.320.648排气液管法兰22.85.69隔板114.8414.8410封头219.9639.9211封头法兰151.1751.1712传热管1564.16648.9613拉杆2+29.27/8.8418.1114定距管Ul27.6815.09U227.4115折流板162.9947.8416管箱125.3525.3517管箱法兰151.1751.1718支座23876换热器总质量1259.412kg(2)传热管和拉杆所占的体积粗略为：Va=3.14X(0.025/2)2X4.5X(156+4)=0.353m3壳体体积为：Vx=3.14X(0.600/2)SX4.3=1.215m3忽略隔板体积，水充满整个换热器时的总重为：Mu二1259.412+(1.215.0.353)X994.73=2116.87kgo小于该鞍式支座的最大载荷14吨。

八、设计计算结果汇总表换热器的工艺汁算及结构设讣的主要结果和主要尺寸汇总于下表:工艺参数壳程管程质虽:流S/(kg/h)11813.8152306.31进/出口温度/'C150/4030/36操作压力/MPa1.503物性参数定性温度/。。9533密度/(kg/m3)15.146994.73定压比热熔/[kJ/(kg-K)]1.0094.178粘度/(Pa-s)2.17X1017.52X10，"热导率-K)]0.03170.6220普朗特准数0.6915.05工艺主要计算结果流速/(m/s)6.6030.6阻力(压降)，MPa282856481.1对流传热系数/[W/(m2-K)J267.03119总传热系数/[W/(m=«)]188.3平均传热温差/%42.73热流量/kW364.23传热而积裕度/%10.86设备结构设计程数12推荐使用材料碳钢碳钢换热器型式浮头式台数1壳体内径/mm600传热而积/m'55.13管 径/mm①25X2.5折流板型式上下管数/根156折流板数/个16管 长/mm4500折流板间距/mm250管子排列方式正二角形切口高度/mm150管间距/mm32封头X2个Do=600nuii浮头法兰D二680nun隔板b=10nmi管箱法兰D=740mm外头盖法兰D=860nun管箱侧壳体法兰D二740mm外头盖侧壳体法兰D=860nmi拉杆X4根d=16nmi支座(JB1167-8DB型浮头管板外径594mm固泄端管板外径655mm壳程接管中200X6壳程接管法兰dH=340nmi管程接管0>200X6管程接管法兰dK=340nmi备注设备总重取整为1260kg九、设计总结经过上一次的机械设计基础的课程设讣后，这一次的化工原理课程设计进行起来就显得顺利一些了。从一开始先翻看课本《化工单元过程及设备课程设计》，再对几份相关的标准快速翻阅，然后根据书里的例题和模板进行工艺计算。吸取了上一次数次修改设11♦书的经验，这次一开始并没有直接在设计书上进行编辑修改，而是先利用草稿纸列出各项计算参数，编写Excel文件进行计算，方便调整参数的选择，以符合工艺要求。把设计书的修改、排版放在了画完图纸之后。在完成工艺计算后，机械设计部分的尺寸选择反倒遇到了较大的阻碍。许多零件的标准尺寸需要翻阅各份标准，参考苴他人的经验值，使得这一部分的完成需要和同学一起进行讨论。其实机械设计部分由于本次课程设计对于强度校核没有严格要求，任务已经相对轻松，但是部分结构的尺寸数据是需要边画图才能边确龙的，所以任进行机械设计部分的计算时，应当先绘制装配草图，以弄清楚对各部分结构之间的装配关系，方便尺寸选择。在选择各结构尺寸时，应当优先考虑标准值，再根据实际设计需要进行取舍。在图纸的绘制过程中，才逐渐对整个设备的结构和尺寸有了形象的了解，而如果事先有见到过列管式换热器的实物，会有利于装配图纸的绘制。在此过程中，值得一提的还有换热管的排管部分。根据数据大致确泄管数分布后，一开始按比例用手绘，发现排管不合理后难以调整，手绘尺寸误差容易导致排管出现失误，绘制圆心连线形成的三角形矩阵后，对整体的排管情况还是难有形象的认识。但是如果用SolidWotks软件进行绘制的话，不仅精确度提高了，方便拉杆位程的调整，而且得到的较为完整的剖而图，也有利于判断排管是否匀称。证明了：科学技术是第一生产力。虽然说磨刀不误砍柴工，但是在必要的准备步骤完成后就应肖大胆开始绘制图纸了，而不能过分纠结于设计书中的每一项参数选择中。如果在设讣计算过程中，遇到暂时无法确左的尺寸数拯，应当标记后先跳过，回头再补充。要认识到少数尺寸规格在实际图纸绘制中再进行选择调整会更加方便的。经过此次的课程设讣训练，与其说是巩固化工原理知识内容或