换热器原理课程设计心得体会.docx
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换热器原理课程设计心得体会
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换热器原理课程设计心得体会
篇一:
换热器课程设计
东莞理工学院
《化工原理》课程设计说明书
目录
一.任务书……………………………………………………………………………………………………-2-
1.1.题目
1.2.任务及操作条件
1.3.列管式换热器的选择与核算
二.概述…………………………………………………………………………………………………..-3-
2.1.换热器概述2.2.固定管板式换热器2.3.设计背景及设计要求
三.热量设计…………………………………………………………………………………………………-6-
3.1.初选换热器的类型
3.2.管程安排(流动空间的选择)及流速确定3.3.确定物性数据3.4.计算总传热系数3.5.计算传热面积
四.机械结构设计…………………………………………………………………………………………..-10-
4.1.管径和管内流速4.2.管程数和传热管数4.3.平均传热温差校正及壳程数4.4.壳程内径及换热管选型汇总4.4.折流板4.6.接管
4.7.壁厚的确定、封头4.8.管板4.9.换热管4.10.分程隔板4.11拉杆
4.12.换热管与管板的连接
4.13.防冲板或导流筒的选择、鞍式支座的示意图(bI型)4.14.膨胀节的设定讨论
五.换热器核算………………………………………………………………………………………….…-25
5.1.热量核算5.2.压力降核算
六.管束振动……………………………………………………………………………………..…………-29-
6.1.换热器的振动
6.2.流体诱发换热器管束振动机理6.3.换热器管束振动的计算6.4.振动的防止与有效利用
七.设计结果表汇…………………………………………………………………………………….……-35-八.参考文献…………………………………………………………………………………………….…..-36-附:
化工原理课程设计之心得体会………………………………………………………………………-37-
一.化工原理课程设计任务书
1.1.题目
煤油冷却器的设计
1.2.任务及操作条件
1.2.1处理能力:
9万吨/年煤油1.2.2.设备形式:
列管式换热器1.2.3.操作条件
(1).煤油:
入口温度140℃,出口温度40℃
(2).冷却介质:
自来水,入口温度30℃,出口温度40℃(3).允许压强降:
不大于100kpa
(4).煤油定性温度下的物性数据:
密度825kg/m3,黏度7.15310pa.s,比热容2.22kJ/(kg.℃),导热系数0.14w/(m.℃)
(5).每年按330天计,每天24小时连续运行1.3.列管式换热器的选择与核算
1.3.1.传热计算
1.3.2.管、壳程流体阻力计算1.3.3.管板厚度计算
1.3.4.u形膨胀节计算(浮头式换热器除外)1.3.5.管束振动
1.3.6.管壳式换热器零部件结构1.4.绘制换热器装配图(见A1图纸另附)
-4
二.概述
2.1.换热器概述
换热器是化工、炼油工业中普遍应用的典型的工艺设备。
在化工厂,换热器的费用约占总费用的10%~20%,在炼油厂约占总费用35%~40%。
换热器在其他部门如动力、原子能、冶金、食品、交通、环保、家电等也有着广泛的应用。
因此,设计和选择得到使用、高效的换热器对降低设备的造价和操作费用具有十分重要的作用。
在不同温度的流体间传递热能的装置称为热交换器,即简称换热器,是将热流体的部分
热量传递给冷流体的设备。
换热器的类型按传热方式的不同可分为:
混合式、蓄热式和间壁式。
其中间壁式换热器应用最广泛,如表2-1所示。
2.2.固定管板式
因设计需要,下面简单介绍一下固定管板式换热器。
固定管板式即两端管板和壳体连结成一体,因此它具有结构简单造价低廉的优点。
但是
由于壳程不易检修和清洗,因此壳方流体应是较为洁净且不易结垢的物料。
当两流体的温度差较大时,应考虑热补偿。
有具有补偿圈(或称膨胀节)的固定板式换热器,即在外壳的适当部位焊上一个补偿圈,当外壳和管束的热膨胀程度不同时,补偿圈发生弹性变形(拉伸或压缩),以适应外壳和管束的不同的热膨胀程度。
这种热补偿方法简单,但不宜用于两流体温度差太大(不大于70℃)和壳方流体压强过高(一般不高于600kpa)的场合。
1-挡板2-补偿圈3-放气嘴
图2.2.1.固定管板式换热器的示意图
2.3设计背景及设计要求2.3.1.设计背景
在化工、石油、动力、制冷、食品等行业中广泛地使用各种换热器,且他们是上述这些
行业的通用设备,并占有十分重要的地位。
在化工厂,换热器的费用约占总费用的10%-20%,在炼油厂约占总费用的35%-40%。
随着我国工业的不断发展,对能源利用、开发和节约的要求不断提高,因而对换热器的要求也日益加强。
换热器的设计、制造、结构改进及传热机理的研究十分的活跃。
一些新型的换热器相继问世。
随着换热器在工业生产中地位和作用不同,换热器的类型也多种多样,不同类型的换热器自然有各自不同的优缺点与性能;所以在换热器的设计中,首先应根据工艺要求选择使用的类型,然后计算换热所需传热面积,并确定换热器的结构尺寸。
篇二:
化工原理课程设计心得体会
心得体会
这次为期六个星期左右的课程设计终于结束,这次的任务是设计一个列管式换热器。
虽然设计和学习的时间不长,却收获颇多,受益匪浅。
首先,这次课程设计是我们所接触的实践任务中最繁琐的、专业性最强的课程设计,让我认识到:
课堂上理论知识掌握的再好,没有落实到实处,是远远不够的。
换热器的设计,从课本上简单的理论计算,到根据需求满足一定条件的切实地进行设计,不再仅仅包括呆板单调的计算,还要根据具体要求选择、区分和确定所设计的换热器的每一个细节,我觉得这是最大的一个挑战。
其次,这次课程设计还考验了我们的团队合作精神,以及严谨的工作态度、平和的心态。
这次设计工作量大,用到的知识多,而且我们又是第一次设计,所以单独靠自己是不法完满的完成本次课程设计。
我经常与同组同学一起讨论,甚至争论,这样,我们就能发现问题,并能因此产生比较合理的结果和方法。
大家都明白了,那其他的都不是问题。
同时争论让我更加清楚地了解自己,让我明白我要更加耐心的表达我的想法,把问题解析清楚,也要耐心的听其他同学的意见。
在同组同学无法通过讨论得出正确结果的时候,我们通过请教其他组同学或者与其讨论得到新的想法和正确的结论。
最后要提到的就是绘图了。
由于工程制图不是我们的专业,而且我们将近两年时间没有接触了,差不多都将其内容忘光了。
于是乎我们只能捧着厚厚的课本将其仔细的复习一遍,然后再进行正式的绘图工作。
绘图过程中遇到了不少的麻烦,简直让人头疼。
刚开始整体的布局规划就很麻烦,要布局得当才能使图既能够画完,又表现得十分清晰。
而且因为换热器中有很多的零部件,它们的尺寸或者厚度很小,画的时候很难准确地按照比例将其绘画出来。
而且A1图纸又是非常的巨大,我只能早点去图书馆,找个没人的位置坐下,终于功夫不负有心人,经过几天的努力,最后将换热器图圆满顺利地完成了。
虽然在这次的换热器设计中遇到了很多的麻烦,但最终通过自己的努力、同学们的帮助,最终还是完成了任务。
通过这次的设计任务,我巩固了以前所学习的知识,并让我对化工知识有了更深的认识和理解,还增强了我的查阅能力以及动手能力。
总之,收获还是蛮多的。
通过这次化工原理课程设计,我收获颇丰,不但把之前学过的内容复习一遍,加深对该课程的印象。
通过与同学一起讨论,是我体会到团队精神的重要性,对于即将立足于社会的我们也有非常大的意义。
感觉做完之后非常累,但是也感觉这段时间过得非常充实!
篇三:
换热器课程设计
1.选择列管换热器的型式
列管式换热器内两种操作物料(煤油和水)温度的转化,综合考虑清洗、操作、维修等各类因素,确定设计为固定管板式的列管式换热器。
考虑到冷却水易结污垢,为了方便清洗、维护设备,设计管程内走水,壳程内通煤油。
2.确定流体的物性参数
煤油的定性温度:
水的定性温度:
Tm?
170?
40?
1052℃tm?
20?
35?
27.52℃
两流体的温差:
Tm?
tm?
105?
27.5?
77.5℃
煤油在105°c下的有关物性数据如下:
煤油比热cp0?
2.38kJ/(kg?
℃)
3?
?
766kg/m煤油密度0
煤油黏度μ0=54.5×10-5(pa?
s)
煤油导热系数?
0?
0.104w/(m?
℃)
循环冷却水在27.5°c下的有关物性数据如下:
水的比热cp2?
4.183kJ/kg?
℃
3?
?
996.38kg/m2水的密度
水的导热系数?
2?
0.626w/(m?
℃)
?
6?
?
719?
10kg/(m?
s)2水的黏度
?
2cp2719?
10?
6?
4183pr2?
?
?
4.8?
0.6262水的普兰德数
3.传热量及平均温差
传热量
Q?
m1cp1?
t1?
t1?
?
L?
25000?
2.38?
(170?
40)?
0.98?
2105kw3600
冷却水量
m2?
Q2105?
?
33.55kg/scp2(t2?
t2)4.183?
(35?
20)
平均传热温差
tlm,c?
?
tmax?
?
tmin?
170?
35?
?
?
40?
20?
?
?
60.22℃max170?
35lnln?
tmin40?
20
参数p
t2?
t235?
20p?
?
?
0.1t1?
t2170?
20
参数R
t1?
t1170?
40R?
?
?
8.67t2?
t235?
20
温差修正系数查型热交换器?
值图,得?
?
0.982
有效平均温差?
tm?
?
?
tlm,c?
0.982?
60.22?
59.14℃
3.估算传热面积
为
求得传热面积A.需先求出总传热系数K,而K值又和对流传热系数、污垢热阻等因素有关。
在换热器的直径、流速等参数未确定时,对流传热系数也无法计算,所以只能进行试算。
参考《化工原理》查冷流体为水,热流体为有机溶剂的列管式换热器的总传热系数K?
280~850w/(m2?
℃)。
初选传热系数K?
350w/(m2?
℃),则估算面积为:
F?
Q2105000?
?
101.70m2K?
tm350?
59.14
管子选用碳钢无缝钢管?
25?
2.5
4.管程计算
管程内水的流速选用?
2?
1m/s
流通截面积
At?
m2
?
2?
2?
33.55?
0.03367m2996.38?
1
每程管数
n?
4At0.03367?
4?
?
108根?
di20.022?
3.14
每根管长
l?
F101.70?
?
5.99mnZt?
di108?
2?
3.14?
0.025
根据gb151-1999换热管长度取标准长6.0m。
管子排列方式取等边三角形。
根据《热交换器原理与设计》p45表
2.3换热管中心距s?
32mm,分程隔板槽处管中心距le?
44mm。
管程接管面积D2?
?
1.13208m
按钢管标准取值?
219?
2.5管程雷诺数Re2?
?
2?
2di996.38?
1?
0.02?
?
27716?
6?
2719?
10
管程换热系数
?
2?
?
2
di0.4?
0.023Re0.8?
2pr20.626?
0.023?
277160.8?
4.80.4?
4830w/(m2?
℃)0.02
5.壳程计算
壳体内径粗略计算公式Ds?
?
b?
1?
s?
2b
式中,b?
(1~1.5)d0?
(1~1.5)?
25?
25~37.5mm取
30mm
b?
?
17
则Ds?
?
b?
1?
s?
2b?
?
17?
1?
32?
2?
30?
572mm
按照gb151-1999规定,取标准直径600mm。
管束外缘直径DL?
Ds?
2b3?
572?
2?
8?
556mm
折流板形式选取弓形折流板,圆心角选取120°,折流板缺口高度为
h?
0.25Ds?
0.25?
0.6?
0.15m
折流板间距ls?
?
0.2~1?
Ds?
?
0.2~1?
?
0.6?
0.12~0.6m
取ls?
0.3m。
折流板数目nb?
6/0.3?
1?
19块
折流板缺口面积nb?
6/0.3?
1?
19
当换热管外径m时,拉杆直径dn=16mm。
壳程公称直接Dn≥400且小于700,根据《热交换器原理与设计》表2.7拉杆为4根。
缺口处管子所占面积
Ds2Awg?
4?
1?
2h?
?
?
0.62?
1120?
?
2?
0.15?
?
2?
?
1?
sin?
?
?
1?
sin60?
?
0.05523m?
?
?
?
?
?
?
2?
4?
0.6?
?
2180?
?
?
Ds?
?
2