化工原理課程設(shè)計題目2

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1、化工原理課程設(shè)計題目學(xué)院：化學(xué)化工學(xué)院專業(yè)：化學(xué)工程與工藝姓名：何寬學(xué)號：2011133163指導(dǎo)教師：日期：2013年8月25日摘要換熱器是將熱流體的部分熱量傳遞給冷流體的設(shè)備，又稱熱交換器。換熱器的應(yīng)用廣泛，日常生活中取暖用的暖氣散熱片、汽輪機裝置中的凝汽器和航天火箭上的油冷卻器等，都是換熱器。它還廣泛應(yīng)用于化工、石油、動力和原子能等工業(yè)部門。它的主要功能是保證工藝過程對介質(zhì)所要求的特定溫度，同時也是提高能源利用率的主要設(shè)備之一。換熱器既可是一種單獨的設(shè)備，如加熱器、冷卻器和凝汽器等；也可是某一工藝設(shè)備的組成部分，如氨合成塔內(nèi)的熱交換器。由于制造工藝和科學(xué)水平的限制，早期的換

2、熱器只能采用簡單的結(jié)構(gòu)，而且傳熱面積小、體積大和笨重，如蛇管式換熱器等。隨著制造工藝的發(fā)展，逐步形成一種管殼式換熱器，它不僅單位體積具有較大的傳熱面積，而且傳熱效果也較好，長期以來在工業(yè)生產(chǎn)中成為一種典型的換熱器二十世紀20年代出現(xiàn)板式換熱器，并應(yīng)用于食品工業(yè)。以板代管制成的換熱器，結(jié)構(gòu)緊湊，傳熱效果好，因此陸續(xù)發(fā)展為多種形式。30年代初，瑞典首次制成螺旋板換熱器。接著英國用釬焊法制造出一種由銅及其合金材料制成的板翅式換熱器，用于飛機發(fā)動機的散熱。30年代末，瑞典又制造出第一臺板殼式換熱器，用于紙漿工廠。在此期間，為了解決強腐蝕性介質(zhì)的換熱問題，人們對新型材料制成的換熱器開始注意

3、。60年代左右，由于空間技術(shù)和尖端科學(xué)的迅速發(fā)展，迫切需要各種高效能緊湊型的換熱器，再加上沖壓、釬焊和密封等技術(shù)的發(fā)展，換熱器制造工藝得到進一步完善，從而推動了緊湊型板面式換熱器的蓬勃發(fā)展和廣泛應(yīng)用。此外，自60年代開始，為了適應(yīng)高溫和高壓條件下的換熱和節(jié)能的需要，典型的管殼式換熱器也得到了進一步的發(fā)展。70年代中期，為了強化傳熱，在研究和發(fā)展熱管的基礎(chǔ)上又創(chuàng)制出熱管式換熱器。70年代末隨著能源矛盾的日益突出，國內(nèi)冶金工業(yè)爐開始大量采用換熱器，其中絕大多數(shù)是金屬對流換熱器。當(dāng)時最受青睞的是翅片管換熱器，它的換熱元件是帶有內(nèi)外翅片的鑄鋼管。由于單位體積內(nèi)的換熱面積大，所以換熱器整體

4、效率高，占地小，適合舊有爐子改造位置緊張的條件。但由于鑄造產(chǎn)品質(zhì)量控制難度大，裂、漏現(xiàn)象嚴重，而且膨脹問題也成為薄弱環(huán)節(jié)，更有令人頭痛的積灰問題，限制了翅片管換熱器的應(yīng)用水平。自80年代后期以來，各種軋制管材的換熱器逐漸取代了翅片管換熱器。雖然其單位體積內(nèi)的換熱量沒有翅片換熱器大，但它的質(zhì)量穩(wěn)定，壽命長，阻力損失也不太大，得到廣大用戶的喜愛。目前應(yīng)用最多的是管式換熱器，其換熱管是無縫鋼管，有時管內(nèi)加插件以強化傳熱，材質(zhì)是碳鋼或碳鋼滲鋁或耐熱鋼。近年來，材質(zhì)水平又有了新的提高管殼式換熱器具有可靠性高、適應(yīng)性廣等優(yōu)點．在各工業(yè)領(lǐng)域中得到最為廣泛地應(yīng)用。近年來．盡管受到了其他新型換熱器

5、的挑戰(zhàn)．但反過來也促進了其自身的發(fā)展。在換熱器向高參數(shù)、大型化發(fā)展的今大，管殼式換熱器仍占主導(dǎo)地位。根據(jù)管殼式換熱器的結(jié)構(gòu)特點，可分為固定管板式、浮頭式、U型管式、填料函式和釜式重沸器五類。固定管板式換熱器的典型結(jié)構(gòu)如圖1所示。管束連接到管板上，管板與殼體焊接。其優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、承受較高的壓力，造價低，管程清洗方便，管子損壞時易于堵管或更換；缺點是當(dāng)管束與殼體的壁溫或材料的線膨脹系數(shù)相差較大時，殼體和管束中將產(chǎn)生較大的熱應(yīng)力。這種換熱器適用于殼側(cè)介質(zhì)清潔且不易結(jié)垢并能進行清洗。管、殼程兩側(cè)溫差不大或溫差較大但殼側(cè)壓力不高的場合。為減少熱應(yīng)力，通常在固定管板式換熱器中設(shè)置柔性

6、元件(如膨脹節(jié)、撓性管板等)，來吸收熱膨脹差。圖1固定管板式換熱器固定管板式換熱器的主要組合部件有前端管箱，殼體和后端結(jié)構(gòu)（包括管束）三部分組成。管束連接在管板上，管板與殼體焊接。其結(jié)構(gòu)簡單緊湊，排管多，能承受較高的壓力，造價低，管內(nèi)不宜結(jié)垢，管程清洗方便，管子損壞時易于堵管或更換。這種換熱器適用于殼側(cè)介質(zhì)清潔且不易結(jié)垢并能進行清洗，管程和殼程兩側(cè)溫差不大或溫差較大但殼側(cè)壓力不高的場合。管程殼程換熱面積推薦材質(zhì)物料名稱操作壓力操作溫度物料名稱操作壓力操作溫度管層殼層冷卻水0.3535-45甲醇0.4535-9012620#關(guān)鍵詞：換熱器目錄1.1換熱器的簡介.-4-1.2設(shè)計的目

7、的和意義-7-1.3換熱器設(shè)計任務(wù)書-8-1.4確定設(shè)計方案-9-1.5確定工藝流程-10-1.6確定設(shè)計參數(shù)-11-1.7計算總傳熱系數(shù)-12-1.8換熱器核算-12-1.8.1熱流量核算-13-1.8.2壁溫計算-14-1.8.3換熱器內(nèi)流體的流動阻力-15-概述　　1.1換熱器簡介在不同溫度的流體間傳遞熱能的裝置稱為熱交換器，簡稱為換熱器。在換熱器中至少要有兩種溫度不同的流體，一種流體溫度較高，放出熱量；另一種流體則溫度較低，吸收熱量。35％～40％。隨著我國工業(yè)的不斷發(fā)展