乙醇原料液--釜液换热器设计—-毕业论文设计.doc
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1、陈寿山:乙醇原料液-釜液换热器设计吉林化工学院热能利用及系统工程课程设计乙醇原料液-釜液换热器设计Raw material for ethanol - kettle liquid heat exchanger design 教 学 院: 机电工程学院系 别:能源动力系学生学号:11460224学生姓名:陈寿山专业班级:热动1102指导教师:甘树坤、吕雪飞职 称:教授起止日期:2014.10.272014.11.8吉 林 化 工 学 院Jilin Institute of Chemical Technology- 19 -摘 要设计的前半部分是工艺计算部分,主要是根据给定的设计条件估算换热面积,
2、从而进行换热器的选型,校核传热系数,计算出实际的换热面积,最后进行压力降和壁温的计算。设计的后半部分则是关于结构和强度的设计,主要是根据已经选定的换热器型式进行设备内各零部件(如接管、折流板、定距管、钩圈、管箱等)的设计,包括:材料的选择、具体尺寸确定、确定具体位置、管板厚度的计算、浮头盖和浮头法兰厚度的计算、开孔补强计算等。关键词:管壳式换热器;浮头式换热器;管板;浮头盖;浮头法兰 AbstractDesign is the first half of the process calculation part,Mainly according to the given design cond
3、itions to estimate the heat transfer area,And thus for the heat transfer area selection,Check the heat transfer coefficient,Calculate the actual heat transfer area,Finally carries on the pressure drop and the calculation of wall temperature.After half part is about the structure of the design and st
4、rength calculation,Mainly according to the internal heat exchanger type has been selected for equipment partsdesign(Such as to take over,baffle,Spacer pipe,Hook ring,Tube boxEtc),including: The choice of materials,determine the specific size,Identify a specific date,the calculation of the thickness
5、of the tube plate,the calculation of floating head cover and the thickness of the floating head flange,opening reinforcement calculation, etc.Keywords: Tube and shell heat exchanger; Floating head heat exchanger;Tube sheet; Floating head cover; Floating head flange目 录摘 要IAbstractII设计任务书1第1章 前 言1第2章
6、设计方案概述和简介32.1 概述32.2 方案简介32.2.1 列管式换热器的分类32.2.2 设计方案选定4第3章 换热器的设计计算63.1 物性参数的确定63.1.1 定性温度的确定63.1.2原料液和釜液在定性温度下的相关物性参数63.2 换热器设计计算63.2.1 传热量计算63.2.2 换热器壳程数及流程6 3.3 估算传热面积73.3.1传热温差73.3.2 传热面积73.4传热管排列和分程方法7 3.5 壳体相关参数9 3.6换热器核算11第4章 辅助设备的计算和选型144.1 拉杆规格144.2 接管14第5章设计结果汇总表15结 论16参考文献17附录:符号说明18致 谢20
7、设计任务书设计题目:乙醇原料液-釜液换热器设计设计基本参数乙醇车间利用釜液处理原料液。(釜液和原料液均为乙醇和水的混合液) 操作条件: 物料流量(t/h)组成(乙醇含量)mol%温度()进口 出口操作压力(MPa)釜液1103.3135 113 0.9原料液100790 128 0.53设计要求及内容1、设计方案简介 对给定或选定的工艺流程、主要设备的形式进行简要论述。2、主要设备的工艺设计计算 物料衡算、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 典型辅助设备主要工艺尺寸的计算,设备规格型号的选定。4、设计图纸及要求要求绘制设计总装配图不得小于A1号图1
8、张。5、编写设计说明书 将设计所选定的工艺流程方案、主要步骤及计算结果汇集成工艺设计说明书。应采用简练、准确的文字图表,实事求是地介绍设计计算过程和结果。设计说明书要求在6000字以上,A4纸打印。设计说明书内容:(1). 封 面(2). 摘 要(3). Abstract(4). 目 录(5). 设计任务书(6). 正文:包括 1)前言或引言(绪论等);2)概述与设计方案简介;3)工艺及设备设计计算; 4)辅助设备的计算及选型;5)设计结果汇总表; 6)结论(7). 参考文献(8). 附 录致 谢第1章 前 言机械课程设计是理工科专业学习的一个重要环节,是综合运用本门课程和有关先修课程所学知识
9、,完成以单元操作为主的一次设计实践。通过课程设计使学生掌握机械设计的基本程序和方法,并在查阅技术资料、选用公式和数据、用简洁文字和图表表达结果、制图以及计算机辅助计算等能力方面得到一次基本训练,在设计过程中能够培养学生树立正确的设计思路和实事求是认真负责的工作态度。机械课程设计是理工科学生学习的一个实践环节,是使学生得到化工设计的初步训练,为毕业设计奠定基础。围绕以某一典型单元设备(如换热管,折流器等)设计为中心,训练学生非典型设备的设计和定型设备的的选型能力,设计时数为2周,其基本内容为:换热器的工艺计算、换热器的结构与强度设计。其中,工艺计算主要是确定换热器的换热面积、换热器的选型、压降计
10、算、壁温计算等;而结构与强度设计则主要包括:管板厚度计算、换热管的分布、折流板的选型、浮头盖及浮头法兰的计算、开孔补强计算以及各种零部件的材料选择等。在设计过程中,我尽量采用较新的国家标准,做到既满足设计要求,又使结构优化,降低成本,以提高经济效益为主,力争使产品符合生产实际需要,适合市场激烈的竞争。同时为了使本次设计能够进行顺利,我在设计前参阅了许多有关书籍和英文文献,并做了一定的摘要。因为换热器设计是属于压力容器设计范畴,与我所学的课程有紧密的联系。所以这次设计对我的设计能力有了很大的提高。它不仅使我贯通几年里所学习的专业基础知识和专业理论知识,还培养和提高我们群体合作、相互配合的工作能力
11、。换热器在设计过程中为技术分析与产品开发可以为设计者提供一个广阔的思维想象空间,还能激发设计者的创新意识。在设计过程中,我们可以很好地将所学的知识加以应用,在自己的脑海中巩固。这是我选择这个课题的初衷,而事实上我也达到了预期的目的。由于水平有限,在设计过程中一定存在许多疏漏和不够合理之处。第2章 设计方案概述和简介2.1 概述在不同温度的流体间传递热能的装置称为热交换器,简称为换热器。化工生产中换热器的使用十分普遍,由于无理的性质、歘热要求各不相同,换热器的种类很多。了解各种换热器的特点,根据工艺要求正确选用适当类型的换热器是非常重要的。按照热量交换的方法不同,分为间壁式换热器、直接接触式换热
12、器、蓄热式换热器三种。化工生产中绝大多数情况下不允许冷、热两流体在传热过程中发生混合,所以,间壁式换热器的应用最广泛。在换热器中至少要有两种温度不同的流体,一种流体温度较高,放出热量:另一种流体温度较低,吸收热量。换热器在化工、石油、动力、制冷、食品等行业中都有广泛应用,且它们是上述这些行业的通用设备,并占有十分重要的地位。2.2 方案简介根据列管式换热器的结构特点,主要分为以下四种。以下根据本次的设计要求,介绍几种常见的列管式换热器。2.2.1 列管式换热器的分类1 固定管板式换热器固定管板式换热器的两端和壳体连为一体,管子则固定于管板上,它的结余构简单;在相同的壳体直径内,排管最多,比较紧
13、凑;由于这种结构式壳测清洗困难,所以壳程宜用于不易结垢和清洁的流体。当管束和壳体之间的温差太大而产生不同的热膨胀时,用使用管子于管板的接口脱开,从而发生介质的泄漏。2 U型管换热器U型管换热器结构特点是只有一块管板,换热管为U型,管子的两端固定在同一块管板上,其管程至少为两程。管束可以自由伸缩,当壳体与U型环热管由温差时,不会产生温差应力。U型管式换热器的优点是结构简单,只有一块管板,密封面少,运行可靠;管束可以抽出,管间清洗方便。其缺点是管内清洗困难;哟由于管子需要一定的弯曲半径,故管板的利用率较低;管束最内程管间距大,壳程易短路;内程管子坏了不能更换,因而报废率较高。此外,其造价比管定管板
14、式高10%左右。3 浮头式换热器其结构特点是两端管板之一不与外科固定连接,可在壳体内沿轴向自由伸缩,该端称为浮头。浮头式换热器的优点是党环热管与壳体间有温差存在,壳体或环热管膨胀时,互不约束,不会产生温差应力;管束可以从壳体内抽搐,便与管内管间的清洗。其缺点是结构较复杂,用材量大,造价高;浮头盖与浮动管板间若密封不严,易发生泄漏,造成两种介质的混合。4 填料函式换热器其特点是管板只有一端与壳体固定连接,另一端采用填料函密封。管束可以自由伸缩,不会产生因壳壁与管壁温差而引起的温差应力。填料函式换热器的优点是结构较浮头式换热器简单,制造方便,耗材少,造价也比浮头式的低;管束可以从壳体内抽出,管内管
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