化工原理课程设计-换热器设备

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1、金牌业务人员基础素质技能精华训练职业院校校内实训基地建设方案的开发与设计电子客户关系管理一对一的市场营销如何提高工作效率化 工 原 理 课 程 设 计换 热 器 设 备 金牌业务人员基础素质技能精华训练职业院校校内实训基地建设方案的开发与设计电子客户关系管理一对一的市场营销如何提高工作效率1.1 概述 化工原理课程设计是化工原理课程的最后一个总结性实践教学环节。课 程设计是综合应有本课程和先修课程所学知识，完成以某项单元操作为主的 一次小型设计实践。 1.1.1目的与要求课程设计是“化工原理”课程的一个总结性教学环节，是培养学生综合运用 本门课程及有关先修课程的基本知识去解决某一设计任务的一次

2、训练，在整 个教学计划中它也起着培养学生独立工作能力的重要作用，通过课程设计就 以下几个方面要求学生加强锻炼： 1正确掌握查阅资料，使用手册、图表、选用合适的数据及计算公式的 方法； 2合理确定工艺流程及其保证实现的措施； 3培养迅速而准确地进行工程计算的能力，特别是编制和调用计算机程序 ，上机调试的能力，能够进行设备结构的选型及尺寸计算，以及辅助设备的 选型和计算的能力； 4树立即考虑技术上的先进性与可行性，又考虑经济上的合理性，并注意 到环境保护的正确设计思想，在这种设计思想的指导下去分析和解决实际问 题； 5能够用简洁的文字，清晰的图表、图纸将设计思想和结果准确地表达出 来。金牌业务人员

3、基础素质技能精华训练职业院校校内实训基地建设方案的开发与设计电子客户关系管理一对一的市场营销如何提高工作效率 1.1.2 特点 课程设计是在规定的时间内，按照设计任务书的要求 ，完成一个单元操作的设计工作。这种设计与平时的习题 区别在于： 1、任务书所给的数据是不全的，有些数据需由设计者去 搜集、查阅，而有些数据或参数需自行选定，而这些选定 又不能随意进行，必须运用已掌握的知识，经过详细而全 面的考虑后方可确定； 2、根据任务书不仅要进行一系列的计算，而且要确定工 艺流程及保证工艺过程政策进行的措施，确定对过程进行 检测（查）和调节的方法； 3、对设备的结构进行选型和计算，并用工程图将这些结

4、果表达出来； 4、结果不是唯一的；金牌业务人员基础素质技能精华训练职业院校校内实训基地建设方案的开发与设计电子客户关系管理一对一的市场营销如何提高工作效率 1.1.3内容 1设计方案简介：由给定任务对选定（或比较）的工艺流 程、注意设备的型式进行简要的论述； 2主要过程及设备的工艺设计计算：包括物料、热量衡算 ，工艺参数的选定，设备的结构设计和工艺尺寸的设计计 算； 3辅助设备的选型：包括典型辅助设备主要尺寸的计算， 设备的规格、型号和数量的确定等； 4工艺流程图：以单线图的形式绘制，标出主体设备、辅 助设备的物料流动方向、数量，能力流动数量，主要控制 测量点； 5主要设备的工艺图：图上应包括

5、设备的主要工艺尺寸、 技术特性表和接管表（大型设计需进行投资环境、经济效 益分析）； 6编写说明书：用简洁、流畅的文字，清晰的图表，正确 的图纸，系统的计算过程书写，从而有条理地将设计内容 、过程和结果表达出来。说明书要有分析、有论述、有计 算、有结果。金牌业务人员基础素质技能精华训练职业院校校内实训基地建设方案的开发与设计电子客户关系管理一对一的市场营销如何提高工作效率 1.2 工艺流程设计 1.2.1工艺流程图中的符号 包括装备及机器图例、设备分类代号、管件和阀门符号 、仪表参量代号、仪表功能代号、仪表图形符号、物料 代号。 1.2.2工艺流程设计 1.方框流程图和生产工艺流程草图 生产工

6、艺流程草图的任务：定性地表示出原料转变为产 品的路线和顺序，以及要采用的各种化工单元操作和主 要设备。 2.工艺物料流程图 3.带控制点的工艺流程图金牌业务人员基础素质技能精华训练职业院校校内实训基地建设方案的开发与设计电子客户关系管理一对一的市场营销如何提高工作效率 内容： (1)物料流程 包括： 物料流程的绘制采用自左向右展开式。步骤如下： a在图面上用单细线绘出地面线 b在图面上先按设备的相对位置用细实线画出设备示意 图。 C将物料管线用粗线条绘出，并在物料管线上画出箭头 以示物料流向。 D将动力管线用细线条画出，并标出流向。 E画出设备和管路上的主要阀门，计量和控制仪表等。 F标出设备

7、位号。(参见P7，若在流程图中出现几台规格 相同的设备时，则要在设备编号后添加设备尾号A、B、 C，如P302A、P302B) G写出必要的文字说明。金牌业务人员基础素质技能精华训练职业院校校内实训基地建设方案的开发与设计电子客户关系管理一对一的市场营销如何提高工作效率 (2)图例 按HG20519.32-92标准绘制。 (3)图签 尺寸一般长17.5cm。，宽4.5cm。 (4)设备一览表 作用是表示出流程图中所有设备的名称、型号、数 量、规格、材料、重量等。 列在图签上部，由下向上写。其长度需和图签长度 取齐，从而整齐美观。 (5)图框 图框采用粗线条，给整个流程图以框界。框的宽度一般为2

8、530cm，特殊场合可适当调整宽度，长度 可按流程长短决定。金牌业务人员基础素质技能精华训练职业院校校内实训基地建设方案的开发与设计电子客户关系管理一对一的市场营销如何提高工作效率 精馏工段换热器的设计 工业生产过程中，两种物流之间热的交换通过换热 器实现。在石油、化工、食品加工、轻工、制药等 行业的生产过程中，换热器是通用工艺设备，可用 作加热器、冷却器、冷凝器、蒸发器和再沸器等。 换热器的类型很多，性能各异，各种形式的换热器 各具特点。 换热器类型很多，但设计所依据的传热基本原理相 同，不同之处是在结构设计上需根据各自设备特点 采用不同的计算方法。为此，本章仅对设计成熟、 应用广泛的列管式

9、换热器的工艺设计作一介绍金牌业务人员基础素质技能精华训练职业院校校内实训基地建设方案的开发与设计电子客户关系管理一对一的市场营销如何提高工作效率 列管式换热器的设计 进行换热器的设计，首先应根据工艺要求确定换热系统 的流程方案并选用适当的类型的换热器，同时计算完成 给定生产任务所需的传热面积，并确定换热器的工艺尺 寸。 1.2.1设计方案的确定 1.2.1.1流程方案的确定 换热器设计的第一步是确定换热系统的流程。随着 环境意识的增强，节约能源、减少热污染等问题在换热 器设计过程中已经成为必须考虑的问题，如何在满足工 艺要求的前提下，实现节能和环保，是流程方案确定的 主要任务。确定的流程方案最

10、终表现在流程图上。 1.2.1.2换热器类型的选择 列管式换热器的结构简单、牢固，操作弹性大，应用材 料广，历史悠久，设计资料完善，并已有系列化标准， 特别是在高温、高压和大型换热设备中占绝对优势。金牌业务人员基础素质技能精华训练职业院校校内实训基地建设方案的开发与设计电子客户关系管理一对一的市场营销如何提高工作效率列管式换热器结构的确定 列管式换热器主要分为管程和壳程两大部分。 1.2.2.1 管程结构 介质流经传热管内的通道部分称为管程。为实现两种流 体的间接换热，换热器管程由换热管、管板、封头或管 箱组成。 换热管 常用的换热管规格有19x 2mm、25x 2 mm。换热管在 管板上的排

11、列方式有正方形直列、正方形错列、三角形 直列、三角形错列和同心圆排列。 常用的管子材料为碳钢、低合金钢、不锈钢、铜、铜镍 合金、铝合金等，还有一些非金属材料，如石墨、陶瓷 、聚四氟乙烯等亦有采用。管子材料的选择应根据工作 压力、温度和介质腐蚀性等条件决定金牌业务人员基础素质技能精华训练职业院校校内实训基地建设方案的开发与设计电子客户关系管理一对一的市场营销如何提高工作效率 管板 管板的作用是将受热管束连接在一起，并将管程和 壳程的流体分隔开来。管板与管子的连接可采用胀 接或焊接。胀接法是利用胀管器将管子扩胀，产生 显著的塑性变形，靠管子与管板间的挤压力达到密 封紧固的目的。胀接法一般用在管子为

12、碳素钢，管 板为碳素钢或低合金钢，设计压力不超过4MPa，设 计温度不超过350的场合。 管板与壳体的连接有可拆连接和不可拆连接两种， 固定管板常采用不可拆连接，两端管板直接焊在外 壳上并兼作法兰。当流体压力高、渗透性强，或一 侧有腐蚀性介质时，要求管子与管板的连接处绝对 不漏，可采用胀焊结合的结构。金牌业务人员基础素质技能精华训练职业院校校内实训基地建设方案的开发与设计电子客户关系管理一对一的市场营销如何提高工作效率 封头和管箱 封头和管箱位于壳体两端，其作用是控制及分配管 程流体。 当壳体直径较小时常采用封头。接管和封头可用法 兰或螺纹连接，封头与壳体之间用螺纹连接，以便 卸下封头，检查和

13、清洗管子。壳径较大的换热器大 多采用管箱结构。管箱具有一个可拆盖板，因此在 检修或清洗管子时无须卸下管箱。当需要的换热面 很大时，可采用多管程换热器。对于多管程换热器 ，在管箱内应设分程隔板，将管束分为顺次串接的 若干组，各组管子数日大致相等，这样可提高介质流速，增强传热。管程多者可达16程，常用的有2 、4、6程。在布置时应尽量使管程流体与壳程流体 成逆流布置，以增强传热，同时应严防分程隔板的 泄漏，以防止流体的短路。金牌业务人员基础素质技能精华训练职业院校校内实训基地建设方案的开发与设计电子客户关系管理一对一的市场营销如何提高工作效率 1.2.2.2壳程结构 介质流经传热管外面的通道部分称

14、为壳程。壳 程主要由折流板、支承板、纵向隔板、旁路挡 板及缓冲板等元件组成。 壳体 壳体是一个圆筒形的容器。直径小于400mm的 壳体通常用钢管制成，大于400mm的用钢板卷 焊而成。根据工作温度选择壳体材料，有防腐 要求时，大多考虑使用复合金属板。 介质在壳程的流动方式有多种型式，单壳程型 式应用最为普遍。如壳侧传热膜系数远小于管 侧，则可用纵向挡板分隔成双壳程型式、用两 个换热器串联也可得到同样的效果。金牌业务人员基础素质技能精华训练职业院校校内实训基地建设方案的开发与设计电子客户关系管理一对一的市场营销如何提高工作效率 折流挡板 折梳挡板的主要作用是引导壳程流体反复地改 变方向作错流流动

15、，以加大壳程流体流速和湍 动程度，致使壳程对流传热系数提高。另外， 折流挡板还起支撑管子的作用。折流挡板型式 很多，最常用的为圆缺形挡板，切去的弓形高度约为外壳内径的1040，一般取20 25%。 确定折流板间距的原则是：使缺口流道的截面 积与通过管束锗流流动的截面积大致相等，以 减小压降并改善传热。板间距过小，流动阻力 大，不便于制造和检修；板间距过大，流体难 于垂直地版过管束使对流传热系数下降。金牌业务人员基础素质技能精华训练职业院校校内实训基地建设方案的开发与设计电子客户关系管理一对一的市场营销如何提高工作效率 其它部件 (1)拉杆和定距管 通常都采用拉杆和定距管 使折流挡板能牢固地保持在一定位置上。 (2)旁路挡板和假管 流体走短路将降低换热 器的传热效率。管束外缘与壳体内壁之间 常有较大的间隙，形成旁流，对此可设置 旁流挡板阻止流体旁流短路。另外管程分 程隔板两侧，因不排管子，部分流体将由 此通道穿流而过，为了减少壳程流体的短 路，可增设假管。金牌业务人员基础素质技能精华训练职业院校校内实训基地建设方案的开发与设计电子客户关系管理一对一的市场营销如何提高工作效率 1.2.3 流体流动空间的选择 在列管式换热器的设计计算过程中，需要预先确定哪一 种流体走管程，哪种流体走壳程，称为流体流动空间的 选择。影响选择结果的因素很多，主要从以下三方面考 虑