化工原理课程设计--换热器

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化工原理课程设计--换热器-、设计任务 1

-、设计任务
1.空气压缩机后冷却器设计操作参数;
（1）空气
处理量: 28m3/min；操作压强：1.2MPa（绝对压）。
空气进口温度 143℃，终温：42℃
（2）冷却剂：常温下的水
初温：25°；终温：30℃；温升
（3）冷却器压降：
压降
2.设计项目
（1）确定设计方案，确定冷却器型式，流体流向和流速选择，冷却器的安装方式等。
（2）工艺设计：冷却器的工艺设计和强度计算，确定冷却剂用量，传热系数，传热面积，换热管长，管数，管间距，校对压降等。
（3）结构设计：管子在管板上的固定方式，管程分布和管子排列，分程隔板的连接，管板和壳体的连接，折流挡板等。
（4）附属设备选型
3.设计分量
（1）设计说明书-份；
（2）冷却器装配图；
（3）冷却器工艺流程图；
-、设计任务书

二、确定设计方案

2.1 选择换热器的类型
本设计中空气压缩机的后冷却器选用带有折流挡板的固定管板式换热器，这种换热器适用于下列情况：①温差不大；②温差较大但是壳程压力较小；③壳程不易结构或能化学清洗。本次设计条件满足第②种情况。另外，固定管板式换热器具有单位体积传热面积大，结构紧凑、坚固，传热效果好，而且能用多种材料制造，适用性较强，操作弹性大，结构简单，造价低廉，且适用于高温、高压的大型装置中。
采用折流挡板，可使作为冷却剂的水容易形成湍流，可以提高对流表面传热系数，提高传热效率。
本设计中的固定管板式换热器采用的材料为钢管(20R钢)。

2.2 流动方向及流速的确定
本冷却器的管程走压缩后的热空气，壳程走冷却水。热空气和冷却水逆向流动换热。根据的原则有：
（1）因为热空气的操作压力达到1.2Mpa，而冷却水的操作压力取0.2Mpa，如果热空气走管内可以避免壳体受压，可节是程金属消耗量；
（2）对于刚性结构的换热器，若两流体的的温度差较大，对流传热系数较大者宜走管间，因壁面温度与对流表面传热系数大的流体温度相近，可以减少热应力，防止把管子压弯或把管子从管板处拉脱。
（3）热空气走管内，可以提高热空气流速增大其对流传热系数，因为管内截面积通常比管间小，而且管束易于采用多管程以增大流速。
查阅《化工原理（上）》P201表4－9 可得到，热空气的流速范围为5～30 m·s-1；冷却水的流速范围为0.2～1.5 m·s-1。本设计中，假设热空气的流速为16 m·s-1，然后进行计算校核。

2.3 安装方式
冷却器是小型冷却器，采用卧式较适宜。