换热器设计说明书
热能与动力工程
课程设计
管壳式换热器设计
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目 录
一、设计任务书.............................................1 二、设计计算书及符号说明...................................2 三、设计结果汇总表.........................................8 四、设计中发现的问题.......................................8 五、设计自评...............................................9 六、参考文献...............................................9
一、设计任务书
1、设计内容
某生产过程的流程如图所示,反应器的氢气经与进料物流换热后,用循环冷却水将其从110℃进一步冷却至60℃之后,进入吸收塔吸收其中的可溶组分。已知氢气的流量为2273kg/h,压力为6.9MPa,循环冷却水的压力为0.4MPa,循环水的入口温度为29℃,冷却水流量为36000kg/h,试设计一台列管式换热器,完成该生产任务。
2、设计要求
每个设计者必须提交设计说明书和换热器总装图、管板图、零部件图。 设计说明书必须包括下述内容:
封面、目录、设计任务书、设计计算书、设计结果汇总表、设计中发现的问题、设计自评和符号说明、参考文献等。
3、确定设计方案
1. 选择换热器的类型
根据两流体温度的变化情况:热流体进口温度110℃ 出口温度60℃;冷流体进口温度29℃,出口温度为39.66℃,该换热器用循环冷却水冷却,冬季操作
时,其进口温度会降低,考虑到这一因素,估计该换热器的管壁温度和壳体温度之差较大,因此初步确定选用浮头式换热器。
2. 管程安排
从两物流的操作压力看,应使氢气走管程,循环冷却水走壳程。但由于循
环冷却水较易结垢,若其流速太低,将会加快污垢增长速度,使换热器的热流量下降,所以从总体考虑,应使循环水走管程,氢气走壳程。
二、设计计算书
阻力计算
附图1 管子布置图
三、计算结果汇总表
四、设计中发现的问题
1、在查取国家标准时比较困难,没有相应的参考资料,网上可查找到的资料不
够准确详尽;
2、氢气的物性参数查取较困难,水的物性参数查取也不准确; 3、计算时数据出了些问题,导致开头计算时,浪费了较多时间; 4、书上部分公式出现错误,给计算带来一些障碍;
5、设计计算部分只计算了传热管部分,绘图时绘制管板、封头、法兰、管箱等零部件时出现困难,查取相关标准较困难;
6、初选传热系数与最终计算结果相差较大,导致一些数据需要从头核算; 7、虽然完成了换热器设计,但是也知道里面存在很多问题,仍需要以后进一步学习改进。
五、设计自评
为了加强我们对热交换器这门课程的深刻认识,将之前学到的各科知识应用到换热器的设计中,做到融会贯通,我们针对这门课程进行了为期两周的课程设计。为了准备考研,对于这门课程的学习做得不够扎实,因此在正式进行设计任务之前先将课本上必要的内容看了一遍,仍然在设计计算过程中遇到了很多问题。
首先是查询冷热流体的物性参数,然后是传热系数,接着是各种国家标准,尤其是在画图的时候才发现,除了必要的设计计算,仍有很多换热器结构的数据还不知道。而在设计中的一些问题,比如初定传热系数,由于没有设计经验,书上给出的氢气传热的经验数值也不太确定,导致后面核算时发现问题,需要回过头来再重新计算。这类问题并不是只有这一个,因此整个课程设计进行的并不顺利,浪费了很多时间。
在这次课程设计中,我发现了很多自己的不足。很多事情,不是看着简单就觉得自己能行。如果这样,我们就会显得眼高手低了。“纸上得来终觉浅,绝知此事要躬行。”只有亲身实践,将知识应用于实践,才能真正地掌握所学知识。我们现在虽然已经完成了热交换器的课程,但仍然还只是处于书本知识的学习中,没有亲身感受热交换器的各部分结构,体会其工作原理,我们就无法做到书本知识与实际事物的相结合。由于受到条件的限制,我们暂时还无法完成,只能暂时进行书本知识的深化学习。以后如果走上跟热交换器相关的工作岗位,在工作实践中,我相信我们一定会有更好的学习机会。
六、参考文献
1、《GB/T 9116-2010 带颈平焊钢制管法兰》2011 2、《GB/T 151-2014 热交换器》2015 3、《JB/T 4703-2000 长颈对焊法兰》 2000 4、《热交换器原理与设计》史美中&王中铮 编著 南京:东南大学出版社,2014