列管式換熱器(材料工程原理)課程設計

1、<p>　　《材料工程原理B課程設計》</p><p>　　設計題目： 列管式換熱器設計 </p><p>　　“列管式換熱器設計”任務書</p><p><b>　　設計題目 </b></p><p>　　列管式換熱器設計——混合氣體處理能力22

2、6500kg/h</p><p><b>　　設計任務及操作條件</b></p><p>　　為滿足某生產需要，需將混合氣體采用循環(huán)冷卻水冷卻，使混合氣體的溫度從100℃冷卻至48℃，已知混合氣體的壓力為6.9Mpa，循環(huán)冷卻水的壓力為0.4Mpa，循環(huán)水入口溫度25℃，出口溫度42℃。要求處理混合氣體的流量為226500kg/h，試設計一臺列管式換熱器，完成該設計任

3、務。</p><p>　　混合氣體在各定性溫度下的有關物性數據：</p><p>　　循環(huán)冷卻水在各定性溫度下的有關物性數據：</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　概述</b></p><p>　　§1.1換熱器的應用及主要類型&#

4、183;···································4</

5、p><p>　　§1.2列管式換熱器的主要結構······························&#

6、183;·····5</p><p>　　第二章 列管式換熱器工藝的設計及計算</p><p>　　§2.1設計方案初選·················

7、3;····························6</p><p>　　§2.2估算傳熱面積··

8、;····································

9、83;·······6</p><p>　　§2.3工藝結構尺寸的設計······················&

10、#183;·················8</p><p>　　列管式換熱器工藝設計的核算</p><p>　　§3.1傳熱能力的核算······&

11、#183;····································

12、;·12</p><p>　　§3.2壁溫的核算·····························

13、···················15</p><p>　　§3.3換熱器內流體流動的阻力的核算·········

14、3;····················16</p><p><b>　　輔助設備的設計</b></p><p>　　§4.1管路系統原件的設計·

15、····································

16、3;··17</p><p>　　§4.2泵的設計····························

17、·····················17</p><p>　　§4.3風機的設計·········&

18、#183;····································

19、;·19</p><p>　　第四章 列管式換熱器設計一覽表·····························

20、;·········20</p><p>　　第五章 設計總結······················

21、······························21</p><p>　　第七章 參考文獻·&

22、#183;····································

23、;··············22</p><p>　　第八章 設計附圖·················

24、···································23</p&g

25、t;<p>　　第九章 答辯記錄及評語································&#

26、183;·············26</p><p><b>　　第一章 概述</b></p><p>　　§1.1換熱器的應用</p><p>　　在工業(yè)生產中，為實現物料之間熱量傳遞過程的設備統稱為換

27、熱器。它是化工、冶煉、機械和其它許多工業(yè)廣泛應用的一種通用工藝設備，特別是對于迅速發(fā)展的化工、煉油等工業(yè)生產來說，換熱器尤為重要。通常在化工廠的建設中，換熱器的投資約占總投資的10~20%，在石油冶煉廠中約占全部工藝投資的40~50%。</p><p>　　換熱器的類型隨工業(yè)發(fā)展而擴大，早期的換熱設備猶如制造水平和科學水平的限制，多有結構簡單、換熱面積小和體積較大等的特點，后來列管式換熱器的誕生使其成為長期以來化

28、工生產中使用的典型換熱設備。</p><p>　　表1-1換熱器的分類及主要性能比較</p><p>　　§1.2列管式換熱器的主要結構</p><p>　　管殼式換熱器(列管式換熱器)適用于冷卻、冷凝、加熱、換熱、再沸、蒸發(fā)和廢熱回收等方面。由于其具有結構牢、操作彈性大、可靠程度高、適應性強、使用范圍廣等優(yōu)點，在工程上使用廣泛，特別是在高溫高壓下。只有當

29、流量小、壓力與溫度低，特別是物流對碳鋼具有腐蝕性或粘度很高時選用板式換熱器，如果流量小，但壓力或溫度較高時選用套管式換熱器。而具體的選用則需要綜合多種因素擇優(yōu)選擇。常用列管式換熱器的基本構型有一下幾種。</p><p>　　固定管板式換熱器 換熱管束固定在兩塊管板上，管板又分別焊在外殼的兩端，管子、管板和殼體都是剛性連接。當管壁與殼壁的壁溫相差大于50℃時，為減小或消除溫差產生的熱應力，必須設有溫差補償裝置，

30、比如波形膨脹節(jié)。固定管板式換熱器結構較簡單，制造成本低，管程可用多種結構，規(guī)格范圍廣，在生產中廣泛應用。因殼側不易清洗故不適宜較臟或有腐蝕性的物流的換熱，適用于殼壁與管壁溫差小于70℃、殼程壓力不高、殼程結垢不嚴重、并且可以用化學方法清洗的場合。</p><p>　　浮頭式換熱器 一端管板與殼體固定，另一端管板可以在殼體內自由浮動。殼體與管束對熱膨脹是自由的，因而殼體與管束之間無溫差應力。為了浮頭部分便于檢修

31、、安裝和清洗，浮頭端常常設計成可拆卸結構，安裝時要保證浮頭的密封，否則操作時無法知道內浮頭端是否泄漏。浮頭式換熱器的應用比較普遍，但結構復雜，相對費用較高</p><p>　　U形管式換熱器 管束彎成U形，兩端固定在同一塊管板上，殼體與管束分開，僅有一塊管板，無浮頭，可以不考慮溫差補償。</p><p>　　U形管式換熱器結構簡單，管束可以從殼體內抽出，便于管外清洗。但管內清洗困難，故

32、管內必須是清潔和不易結垢的物流。管束中心存在空隙，流體易走短路從而影響傳熱效果。管板上排管數較少，U形管不能互換，結構不緊湊。</p><p>　　填料函式換熱器 浮頭部分與殼體采用填料函密封。一是把填料函設置在浮頭端的接管處；二是把填料函設置在管板處；三是把浮頭伸出空調外設置成外填料函式。</p><p>　　填料函式換熱器具有浮頭式的優(yōu)點，又克服了固定管板式的缺點，制造方便，易于檢

33、修清洗。但是由于填料函密封性能的限制，目前只用于直徑700mm以下的換熱器，大直徑很少采用，尤其在操作壓力和溫度較高時就更少采用。殼程內不宜走易揮發(fā)、易燃、易爆及有毒物流。</p><p>　　第二章 列管式換熱器的設計及計算</p><p>　　§2.1設計方案初選</p><p><b>　　選擇換熱器類型</b></p&g

34、t;<p>　　考慮制造費用、操作具體條件要求、維護費用及清洗的難易程度的因素，初步選擇固定管板式換熱器（后續(xù)計算表明應該選擇浮頭式）。</p><p><b>　　流程安排</b></p><p>　　流程的安排應該考慮到一下原則：</p><p>　　易結垢的流體應走易清洗的一側。</p><p>　　

35、有時在設計上要提高流體的流速來提高傳熱膜系數，在這種情況下應將需提高流速的流體放在管程。</p><p>　　具有腐蝕性的流體應走管程。</p><p>　　粘度大的流體應走殼程。</p><p>　　需要指出的是，以上要求常常不能同時滿足，故在設計中應該考慮其主要問題。根據本次實驗的要求，由于冷卻水容易結垢，為便于清洗，應使水走管程，混合氣體走殼程。從熱交換角度，

36、混合氣體走殼程可以與空氣進行熱交換，增大傳熱強度。選用Φ25×2.5 mm的10號碳鋼管。</p><p><b>　　確定物性數據</b></p><p>　　殼程混合氣體的定性溫度T：T?=100℃ T?=48℃ T=(T?+T?)/2=74℃</p><p>　　管程冷卻水的定性溫度t：t?=25℃ t?=42℃

37、t=(t?+t?)/2=33.5℃</p><p>　　各物性數據如表2.1</p><p>　　§2.2估算傳熱面積</p><p><b>　　換熱器的熱負荷</b></p><p>　　換熱器的熱負荷是指在確定的物流進口條件下，使其達到規(guī)定的出口狀態(tài)，冷流體和熱流體之間所交換的熱量，或是通過冷、熱流體間壁

38、所傳遞的熱量。在熱損失很小，可以忽略不計的條件下，對于無相變的工藝物流，換熱器的熱負荷由下式確定：</p><p><b>　　Q?=</b></p><p>　　式中 Q?----熱負荷，kJ/h；</p><p>　　m?----工藝流體的質量流速，kg/h；</p><p>　　----工藝流體的熱容，kJ/k

39、g℃；</p><p>　　----工藝流體的溫度變化，℃</p><p>　　* 由上式計算本次列管式換熱器設計的熱負荷：</p><p>　　Q?==226500×3.297×(100－48)</p><p>　　=38832006kJ/h</p><p><b>　　=1078

40、7kw</b></p><p><b>　　冷卻劑的用量</b></p><p>　　冷卻劑的用量取決于工藝流體所需的熱量及冷卻劑的進出口溫度，此外還與設備的熱損失有關。而對于流體被冷卻的情況，工藝流體所放出的熱量等于冷卻劑所吸收的熱量與熱損失之和，在實際設計中，為可靠起見，?？珊雎詿釗p失，以下式計算冷卻劑用量：</p><p>　

41、　式中 ----------冷卻劑用量，kg/h；</p><p>　　----------冷卻劑熱容，kJ/kg℃；</p><p>　　----------冷卻劑進出口溫度的變化，℃</p><p>　　* 由上式計算本次列管式換熱器設計的冷卻劑用量：</p><p><b>　　=</b></p&g

42、t;<p>　　=152.01kg/s=547270kg/h</p><p><b>　　平均傳熱溫差</b></p><p>　　平均傳熱溫差是換熱器的傳熱推動力，其值不僅和進出口溫度有關，而且與換熱器內兩種流體的流型有關。</p><p>　　對于逆流和并流，平均 溫差均可用換熱器兩端流體溫度的對數平均溫差表示，即：</

43、p><p>　　式中 -------逆流或并流的平均傳熱溫差，℃；</p><p><b>　　圖2-1</b></p><p>　　逆流： =T?－ =T?－</p><p>　　并流： =T?－ =T?－</p><p>　　* 按逆流計算本次列管式換熱器設計的平均傳熱

44、溫差：</p><p><b>　　=37.8℃</b></p><p><b>　　傳熱面積</b></p><p>　　對于傳熱面積的估算可根據流體的具體情況，參考換熱器傳熱系數的大致范圍選取合適的K值，然后利用傳熱速率方程式，初步確定所需的傳熱面積：</p><p>　　式中 A-----

45、------估算的傳熱面積，；</p><p>　　K-----------選取的傳熱系數，w/℃；</p><p>　　--------平均傳熱溫差，℃</p><p>　　----------換熱器的熱負荷，kw</p><p>　　考慮到估算性質的影響，常取傳熱面積為計算值的1.5~1.15倍。</p><p>

46、　　* 根據本次設計的要求，查列管式換熱器用作冷卻器時的K值范圍表選擇總的傳熱系數K=350w/℃</p><p>　　按逆流估算本次列管式換熱器設計的傳熱面積：</p><p><b>　　=</b></p><p><b>　　=815.3</b></p><p>　　§2.3工

47、藝結構尺寸的設計</p><p><b>　　選擇管徑及管內流速</b></p><p>　　若選擇較小管徑，管內傳熱膜系數可以提高，而且對于同樣傳熱面積來說可以減小殼體直徑。但管徑小，流動阻力大，機械清洗困難，設計時可根據具體情況選用合適的管徑。</p><p>　　根據本次設計要求及查常用換熱管的規(guī)格和尺寸偏差表、列管式換熱器中不同粘度液體

48、的最大流速表以及列管式換熱器常用流速，選擇GB8163—8（碳鋼）取管內流速1.3m/s</p><p>　　選擇管長、確定管程數和總管數</p><p>　　選定管徑和管內流速后，可由下式確定單程管數：</p><p>　　式中 ------單程管數目；</p><p>　　------管程的體積流量，；</p>

49、<p>　　------傳熱管內徑，m；</p><p>　　-------管內流體流速，</p><p>　　可得單程換熱器的管長如下：</p><p>　　式中 L------按單程計算的管長，m ；</p><p>　　A------估算的傳熱面積，；</p><p>　　---

50、--管外徑，m </p><p>　　如果按單程計算的管太長，則應該采用多程管，此時應按實際情況選擇每程管的長度。在選取管長時應注意合理利用材料，還要使換熱器具有適宜的長徑比。列管式換熱器的長徑比可在4~25范圍內，一般情況下為6~10。</p><p>　　確定了每程管子長度后即可求的管程數：</p><p>　　式中 L--------按單程計算的管長，m

51、；</p><p>　　L--------選取的每程管長，m；</p><p>　　------管程數（必須取整數）</p><p>　　則換熱器的總管數為：</p><p>　　式中 -------換熱器總管數</p><p>　　* 由上式分別計算本次列管式換熱器設計的管程數和傳熱管數：</p&

52、gt;<p>　　==374.3=375（根）</p><p>　　按單程管計算所需的傳熱管長度：</p><p><b>　　==27.7m</b></p><p>　　因此按單程管設計時傳熱管過長，宜采用多程管結構。根據本次設計的實際情況，去傳熱管長l=7m，則該換熱器的管程數為：</p><p>&l

53、t;b>　　==4（管程）</b></p><p>　　傳熱管總數=375×4=1500（根）</p><p>　　三、平均傳熱溫差校正及殼程數</p><p>　　換熱器的平均傳熱溫差由下式計算：</p><p>　　其中溫差校正系數與流體的進出口溫度有關，也與換熱器的殼程數及管程數有關（值可查溫差校正系數圖）

54、。而一般要求值不得低于0.8，否則會出現溫度交叉或溫度逼近的情況，此時應該采用多殼程結構的換熱器或多臺換熱器串聯。</p><p>　　* 本次列管式換熱器設計平均傳熱溫差的計算：</p><p><b>　　=3.0 </b></p><p>　　按單殼程，雙管程，查溫差校正系數圖得=0.91</p><p>

55、　　平均傳熱溫差：= 0.93 37.8=35.2℃</p><p>　　由于平均傳熱溫差校正系數大于0.8，同時殼程流體流量較大，故取單殼程合適。</p><p><b>　　四、管子排列</b></p><p>　　換熱管管板上的排列方式有正方形直列、正方形錯列、三角形直列、三角形錯列和同心圓排列，如下圖所示。</p>&l

56、t;p>　　(a) 正方形直列    （b）正方形錯列    (c) 三角形直列 </p><p>　?。╠）三角形錯列  （e）同心圓排列 </p><p>　　正三角形排列結構緊湊；正方形排列便于機械清洗。對于多管程換熱器，常采用組合排列方式。每程內都采用正三角形排列，而在各程之

57、間為了便于安裝隔板，采用正方形排列方式。 管板的作用是將受熱管束連接在一起，并將管程和殼程的流體分隔開來。管板與管子的連接可脹接或焊接。</p><p>　　* 本次列管式換熱器的設計采用組合排列法，即每程內均按正三角形排列，隔板兩側采用正方形排列。</p><p><b>　　取管心距（mm）</b></p><p>　　隔板中心

58、到距離其最近一排管中心距離的計算：22（mm）</p><p>　　即各程相鄰的管心距為 222=44（mm）管束的分程方法， 由于每程各有傳熱管375根，其前后管箱中隔板設置和介質的流通順序按如圖選取。</p><p><b>　　五、殼體內徑</b></p><p>　　采用多管程換熱器殼體的內徑由下式計算：</p>&l

59、t;p>　　式中 ------傳熱管數目</p><p>　　---------管板利用率（正三角形排列，2管程，=0.7~0.85）</p><p>　　需要指出的是，由此計算的內徑僅做參考，內徑的可靠確定方法是按比例在管板上畫出隔板位置并進行排管，以此確定內徑。</p><p>　　* 本次列管式換熱器設計中取管板利用率=0.75，則有：</

60、p><p>　　按卷制殼體的金級擋，考慮到管板利用率為0.75，取D=1500（mm）</p><p><b>　　折流板</b></p><p>　　安裝折流擋板的目的是為提高管外表面?zhèn)鳠嵯禂?，為取得良好的效果，擋?lt;/p><p><b>　　圖2-2</b></p><p>

61、;　　的形狀和間距必須適當。折流擋板不僅可防止流體短路、增加流體流速，還迫使流體按規(guī)定路徑多次錯流通過管束，使湍動程度大為增加。</p><p>　　常用的折流擋板有圓缺形和圓盤形兩種，前者更為常用。切去的弓形高度約為外殼內徑的10～40％，一般取25％，過高或過低都不利于傳熱 。</p><p>　　* 本次列管式換熱器設計的折流板取圓缺形，圓缺的高度為殼體內徑的25%即：</

62、p><p><b>　?。╩m）</b></p><p>　　折流板間距 B=0.3D=0.3×1500=450(mm)</p><p>　　折流板數 （塊）</p><p><b>　　其它主要附件及接管</b></p><p>　　拉桿數量與直徑可查《拉桿

63、直徑與拉桿數表》選取</p><p>　　* 本次列管式換熱器設計的內徑為1500mm故其拉桿直徑為 ，拉桿數量不得少于10個。</p><p>　　在殼程入口處應該設置防沖擋板，如圖2-3 </p><p><b>　　圖2-3</b></p>

64、;<p>　　換熱器流體進出口接管不宜采用軸向接管，但如果必須采用軸向接管時，應考慮設置管程緩沖擋板，而接管直徑取決于處理量和適宜的流速，同時還應考慮結構的協調性及強度要求。</p><p>　　* 本次列管式換熱器設計中，對于殼程流體進出口接管，若取接管內流速為，則接管內徑為：</p><p><b>　?。╩）</b></p>&l

65、t;p>　　對于管程流體進出口接管，若取管內流體流速則接管內徑為：</p><p>　　圓整后，取殼程流體進出口接管規(guī)格為，取管程流體進出口接管規(guī)格為</p><p>　　第三章 列管式換熱器工藝設計的核算</p><p>　　§3.1傳熱能力的核算</p><p>　　核算的目的在于驗證所設計的換熱器是否能打到規(guī)定的熱負荷

66、，并留有一定的傳熱面積裕度。</p><p>　　殼程流體傳熱膜系數的核算</p><p>　　克恩提出的對于采用圓缺形折流板時殼程流體的傳熱膜系數的計算式為：</p><p>　　式中 -----管外傳熱膜系數，；</p><p>　　------殼程流體的導熱系數，</p><p>　　--------當量直

67、徑，m；</p><p>　　--------管外流動雷諾數；</p><p>　　---------普蘭特常數，取定性溫度下的值</p><p>　　---------流體定性溫度下的粘度，；</p><p>　　--------流體壁溫下的粘度，</p><p>　　而當量直徑隨管子的布置方式而變化，對于采用三角形

68、排列的情況：</p><p>　　式中 --------管間距，m；</p><p>　　------傳熱管外徑，m</p><p>　　雷諾數 </p><p>　　----殼程流體的體積流量，</p><p>　　式中 ------折流板間距，m；</p><p

69、>　　------管子外徑，m；</p><p>　　--------管子間距，m</p><p>　　* 本次列管式換熱器設計中的殼程流體傳熱膜系數的核算：</p><p>　　用克恩法計算，其中當量直徑：</p><p><b>　　殼程的流通截面積：</b></p><p><

70、;b>　　殼程流體的流速：</b></p><p><b>　　雷諾數：</b></p><p><b>　　普蘭特數：</b></p><p><b>　　粘度校正</b></p><p>　　故

71、 </p><p>　　管內傳熱膜系數的核算</p><p>　　若管程為流體無相變的傳熱，則通常情況下用下式計算其傳熱膜系數：</p><p><b>　　式中 </b></p><p>　　適用條件為低粘度流體（）</p><p>　　* 本次列管式換熱器的管內傳熱膜系數的核算：

72、</p><p>　　管程流體流通截面積：</p><p><b>　　管程流體流速：</b></p><p><b>　　雷諾數：</b></p><p><b>　　普蘭特數：</b></p><p><b>　　故 </

73、b></p><p>　　污垢熱阻和管壁熱阻的核算</p><p>　　由于目前處理物料種類繁多且操作條件復雜，以至于目前對污垢熱阻的選取主要憑經驗數據（具體可查《污垢熱阻的大致范圍表》）</p><p>　　而對于管壁熱阻的計算可采用下式計算：</p><p>　　式中 b-------傳熱管壁厚，m；</p>&

74、lt;p>　　------管壁導熱系數，（查《常見金屬材料到導熱系數表》）</p><p>　　* 本次列管式換熱器設計的污垢熱阻及管壁熱阻的核算</p><p>　　查《污垢熱阻的大致范圍表》，取</p><p>　　管外側污垢熱阻 </p><p>　　管內側污垢熱阻 </p><p>　　管

75、壁熱阻（查表知碳鋼在設計條件下導熱系數約為）</p><p>　　故 總傳熱系數為：</p><p><b>　　換熱面積裕度的核算</b></p><p>　　在求的了平均傳熱溫差和中傳熱系數后，對于確定的熱負荷所需的傳熱面積為：</p><p>　　據此數值根據換熱器的實際傳熱面積可求出換熱器的面積裕度：<

76、/p><p>　　為保證換熱器操作的可靠性，一般應使換熱器的面積裕度大于10~20%，否則應予以調整或重新設計，直至滿足設計要求為止。</p><p>　　* 本次列管式換熱器換熱面積裕度的核算：</p><p><b>　　所需的傳熱面積</b></p><p>　　本次換熱器設計的實際傳熱面積：</p>

77、<p>　　故 該換熱器的面積裕度為：</p><p>　　因此該換熱器的設計符合要求，能夠完成生產任務。</p><p><b>　　§3.2壁溫的核算</b></p><p>　　有些情況下，傳熱膜系數與壁溫有關，在這種情況下，計算傳熱膜系數需先假定壁溫，求得傳熱膜系數后再核算壁溫。另外，計算溫差應力，檢驗所設計的

78、換熱器型式是否合適，是否需要加設溫度補償裝置等均需核算壁溫。</p><p>　　對于穩(wěn)定的傳熱過程，如果忽略污垢熱阻，則有 </p><p>　　式中 Q------換熱器熱負荷，w；</p><p>　　-----熱流體平均溫度，℃；</p><p>　　-----熱流體側的管壁溫度，℃；</p><p>

79、　　-----冷流體的平均溫度，℃；</p><p>　　-----冷流體側的管壁溫度， ℃；</p><p>　　-----熱流體側的傳熱膜系數，；</p><p>　　-----冷流體側的傳熱膜系數， ；</p><p>　　-----熱流體側的傳熱膜面積，； </p><p>　　-----冷流體側的傳熱膜面積，

80、</p><p>　　當管壁熱阻很小時，用下式計算壁溫：</p><p>　　* 本次列管式換熱器設計的壁溫核算：</p><p>　　因管壁很薄，且熱阻很小，故管壁溫度可由上式計算。并且由于本次設計換熱器用循環(huán)水做冷卻劑，當冬季操作時循環(huán)水進口的溫度會明顯降低，為確保安全可靠取循環(huán)水進口溫度為15℃，出口溫度為36℃計算壁溫。并且取兩側污垢熱阻為零來計算。于是

81、有：</p><p><b>　　式中 </b></p><p><b>　　傳熱管平均壁溫：</b></p><p>　　而殼體溫度可以近似取味哦殼程流體的平均溫度：T=75℃</p><p>　　此溫差較大，故需設置溫度補償裝置。而由于換熱器課程流體的壓力較高，因此需選用浮頭式換熱器

82、。</p><p>　　§3.3換熱器內流體流動的阻力的核算</p><p><b>　　管程流體阻力核算</b></p><p>　　對于無相變的換熱器，管程流體的阻力等于流體流經傳熱管直管阻力和換熱器管程局部阻力之和，即：</p><p>　　式中 -----單程直管阻力； -----局

83、部阻力；</p><p>　　-----殼程數； -------管程數；</p><p>　　-------直管阻力結垢校正系數 （近似1.5）； ------管程總阻力</p><p>　　其中 </p><p>　　* 本次列管式換熱器的設計中管程流體阻力的核算：</p><

84、;p>　　根據設計計算， </p><p>　　由 ，傳熱管相對粗糙度為0.01，查莫狄圖0.04，流速，</p><p><b>　　故：</b></p><p>　　管程流體阻力在允許范圍內。</p><p><b>　　殼程流體阻力核算：</b></p><p&

85、gt;　　對于圓缺形折流板時殼程流體阻力采用貝爾方法計算：</p><p>　　式中 -----殼程總阻力； ------流過管束的阻力； 流過折流板缺口的阻力； ------殼程校正系數（對氣體1.0，對液體1.15） </p><p><b>　　----殼程數</b></p><p>　　其中

86、 </p><p>　　* 本次列管式換熱器的設計中殼程流體阻力的核算：</p><p>　　取 =1, =1, ，流體流經管束的阻力損失：</p><p><b>　　=0.5 </b></p><p>　　流體流過折流板缺口的阻力損失：</p><p>　　由 B=0.

87、4m D=1.25m 則：</p><p><b>　　總阻力損失：</b></p><p><b>　　Pa</b></p><p>　　由于所設計即日起殼程流體的操作壓力較高，故此阻力損失也較適宜。</p><p>　　第四章 輔助設備的設計</p><p>　

88、　§4.1管路系統原件的設計</p><p><b>　　管件選取</b></p><p>　　綜合操作條件下壓力、溫度以及經濟的要求，選用壓力配管用碳素鋼管STPG35、38、42（JIS G3454）</p><p>　　2、管接頭、閥門、龍頭的選取</p><p>　　由于單管的長度多為5m、6m或16f

89、t（英尺）、20ft，而本次設計管長達10m（非標設計），故管接頭的選取尤為重要。管接頭一般有焊接接頭和法蘭街頭兩類。雖然在可裝卸接頭中螺旋式管接頭的應用最為廣泛，但由于氣密性和腐蝕性的問題不宜用于化工廠，所以本次設計選用法蘭作為管接頭。（具體法蘭以及密封墊的尺寸可查表選用）</p><p>　　閥門、龍頭的選取參照JIS B2011~2062(注意標明閥的開度、開關方向，以防由于操作失誤而發(fā)生事故)</p

90、><p><b>　　§4.2泵的設計</b></p><p>　　1、確定泵進出口的直徑</p><p>　　泵吸入口的流速一般取為3m/s左右。從制造方便考慮，大型泵的流速取大些，以減小泵的體積，提高過流能力。而從提高泵的抗汽蝕性能考慮，應減小吸入流速；對于高汽蝕性能要求的泵，進口流速可以取到1.0-2.2m/s。</p>

91、<p>　　* 本次離心泵設計中取流速2.2m/s，</p><p><b>　　而冷卻水流量</b></p><p>　　則由下式計算進口直徑：</p><p><b>　　出口直徑：</b></p><p>　　2、泵轉速的確定 </p><p>

92、<b>　　從汽蝕比轉數公式</b></p><p>　　可知，轉速n和汽蝕基本參數和C有確定的關系（假定NpSH=2.6）</p><p><b>　　則泵的安裝高度：</b></p><p><b>　　=</b></p><p>　　NPSHr = NPSHa/1.3 =

93、 2（m）</p><p>　　故 </p><p>　　一般的清水泵C值大致在800~1000左右，選C=1000，則有n=800（rpm）</p><p>　　確定泵的功率及工作效率</p><p>　　首先確定比轉速（揚程H=60m）</p><p><b>　　估算容積效率

94、：</b></p><p><b>　　估算機械效率：</b></p><p>　　估算水力效率（設計總效率70%）</p><p><b>　　軸功率</b></p><p>　　配套電機功率(K為工況變化系數，K=1.1~1.2)</p><p><b&

95、gt;　　選擇葉片數</b></p><p>　　對于 ,取Z=6(片)</p><p><b>　　計算葉輪直徑</b></p><p>　　查《泵產品設計規(guī)程》圖1-1-15得=0.20</p><p><b>　　求通過葉輪的流量</b></p><p>

96、;<b>　　求葉輪進口直徑:</b></p><p><b>　　§4.2風機的設計</b></p><p>　　對于混合氣體輸入設備的選取，由于混合氣體壓力為6.9MPa，故普通的通風機和鼓風機是無法完成輸送任務的，因此需選擇壓縮機來完成輸送任務。理論上選擇活塞式壓縮機可在較高效率下完成輸送任務，但考慮設計難度以及經濟性，選擇離心式

97、壓縮機。</p><p>　　離心壓縮機主要由葉輪和機殼組成，小型壓縮機的葉輪直接裝在電動機上，中、大型壓縮機通過聯軸器或皮帶輪與電動機聯接。離心式壓縮機一般為單側進氣，用單級葉輪；流量大的可雙側進氣，用兩個背靠背的葉輪。</p><p>　　由于離心式壓縮機的設計過程繁瑣，使用離心泵的設計思路無法完成設計任務或設計不合理，因此直接選用BCL406型離心式壓縮機來完成混合氣體的輸送任務（最

98、高操作壓力以及操作溫度均在設計要求范圍內）。</p><p>　　列管式換熱器設計一覽表</p><p><b>　　設計總結</b></p><p>　　這是我第一次材料工程原理設計，從剛開始接到這個任務時，</p><p>　　我就知道這將是一項比較復雜的過程，果不其然，剛開始著手做時就布置從何下手。在綜合了很多參考

99、書后，我知道了第一步是如何查找物性數據。在接下來的計算里，我也是錯誤頻繁出現，不是單位換算就是計算錯誤。在焦躁的情緒下我漸漸理清了我的思緒，跟著參考文獻，我也能一步步走入正軌。其實這個設計并不是很難，只要肯翻書，查資料與人商量就能化繁為簡，找到正確的道路。</p><p>　　這樣一個設計讓我又愛又恨，恨的是數字的復雜,過程的繁瑣。愛的是它讓我重新認識了一遍材料工程原理，讓我對以往的知識有了一個鞏固。我們設計的要

100、求是列管式換熱器。將設計題目、設計內容與生產實踐結合，設計題目來源于生產實際，具有相當大的實踐意義。在整個設計過程中，我參考了許多本文獻，發(fā)現其中必然的聯系但也有不同的思路，我借助許多前輩的思路結晶運用到了我的生產設計鐘來，巧妙地幫我解決了許多難題。材料工程原理課程設計旨在學生的工程設計能力的培養(yǎng)，對所學知識的一次綜合性聯系。</p><p>　　當然，在此次設計中，我也充分運用了個人努力與團隊協作，通過互幫互助

101、，團結奮斗，我們收收獲了良好的成果與美好的友誼。其中，也離不開老師的指導，沒有老師的有求必應，我們也許會拘泥于一個問題很久，通過老師耐心的指導，讓我們盡快完成了任務，也加深了對理論知識的了解，為我們日后走上工作崗位起到了很大幫助。</p><p><b>　　第七章 參考文獻</b></p><p>　　[1] 柴誠敬等.《化工原理課程設計》[M],.天津:天津科學技

102、術出版社,2000. </p><p>　　[2] 化工設備全書—換熱器[M].北京：化學工業(yè)出版社,2003.</p><p>　　[3] 化工設備計算[M]. 聶清德:化學工業(yè)出版社,1991.</p><p>　　[4] 天津大學化工原理教研室編《化工原理》 [M],天津:天津科技出版社,1996.</p><p>　　[5] 潘國昌,

103、《化工設備設計》[M], 北京：清華大學出版社.2001</p><p>　　[6] 童景山 .流態(tài)化干燥工藝與設備 [M].北京 : 科學出版社 ,1989.</p><p>　　[7] 吳聲，《管殼式換熱器管束振動與防范》，《振動、測試于診斷》第12卷第4期，1992年12月，南京，南京化工公司化機廠》.</p><p>　　[8] 錢頌文，《換熱器手冊》[M]