冷却器毕业设计
篇一：换热器冷却器课程设计
课程设计任务书
1、设计题目：年处理量20万吨柴油冷却器的设计
2、操作条件：
（1）柴油：入口温度175℃；出口温度90℃；
（2）冷却介质：采用循环水，入口温度20℃，出口温度50℃；
（3）允许压降：不大于105Pa；
（4）柴油定性温度下的物性数据：
?c＝720kg/m3
?c?6.6?10-4Pa.S
cpc?2.48kJ/(kg.0c)
?c?0.133w/(m.0c)
（5）每年按330天计，每天24小时连续生产。
3、设计任务：
（1）处理能力：XX00t/a柴油；
（2）设备型式：列管式换热器；
（3）选择适宜的列管换热器并进行核算；
（4）绘制带控制点的工艺流程图和设备结构图，并编写设计说明书。
摘要
柴油冷却器是帮助柴油散热的一个装置。本次课程设计采用浮头式换热器来实现柴油冷却。在设计中，主要以循环水为冷却剂，在给定的操作条件下对柴油冷却器进行设计。
本设计的内容包括：1、设计方案的确定：换热器类型的选择、流动空间的选择等。2、换热器的工艺计算：换热器面积的估算、换热器工艺尺寸的计算、换热器的核算等。
3、操作条件图等内容。
目录
摘要 ................................................ ................................................... ................................................... (2)
ABSTRACT .......................................... ................................................... ................................ 错误！未定义书签。
第1章绪论 ................................................ ................................................... ................................................... . (3)
1.1换热器技术概
第二章冷空气参数计算 人工制冷是指借助于制冷装置，以消耗机械能或电磁能、热能、太阳能的呢过形式的能量为代价，把热量从低温系统向高温系统转移而得到低温，并维持这个低温。目前常用的制冷方式有蒸汽压缩式制冷、蒸汽吸收式制冷、蒸汽喷射式制冷、吸附式制冷、电热制冷、磁制冷、涡流管制冷和热声制冷等，其中最为常用的是蒸汽压缩式制冷。蒸汽压缩式制冷是利用气体的节流效应，通过绝热膨胀来制冷的。 蒸汽压缩式制冷由分为单机蒸汽压缩式制冷循环和多级蒸汽压缩式制冷循环及其许多发展形式，这里为了研究方便，采用最简单的单级蒸气压缩式制冷循环。单机压缩式制冷循环系统主要由压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器四大部件组成，如下图所示。对制冷剂蒸汽只进行一次压缩，故称为单机蒸汽压缩。整个 循环过程主要由压缩过程、冷凝过程、节流过程以及蒸发过程四个过程组成，每个过程在不同的部件中完成，制冷剂在每个过程中的状态又各不相同。 对于冷风机的设计计算，要对循环的主要参数进行设计计算，并主要关注与蒸发器相关的循环参数。 在冷风机的设计过程中,首先要根据所给条件计算出冷空气参数,冷空气参
数是冷风机设计计算的基础和依据，其计算结果直接影响冷风机的选型和设计，因此其计算要求较高的精度，具有重要的意义。冷空气计算主要是依据相关经验公式和查表所得进行的。计算的内容可大概分为回风参数和送风参数，回风参数是冷风机蒸发器的进口空气参数，送风参数是冷风机的出口空气参数也即要进入室内的空气参数；计算主要涉及冷空气的焓值、含湿量、密度、粘度、饱和蒸汽压等。 2.1制冷循环相关计算 2.11已知条件： 已知：回风干球温度：0℃ 回风相对湿度：90% 送风干球温度：-3℃ 送风相对湿度：95% 大气压： 10132Pa 制冷量： 5.4kw 制冷剂： R22 2.12相关计算： 1.查表得R22的汽化潜热为210.55kJ/kg 2.制冷剂循环量： 代入数据计算得，制冷剂循环量为115.412kg/h 2.2冷空气参数计算 1.热力学温度： T=t+273.15 回风温度：273.15 送风温度：270.15 2.水蒸气饱和压力： 2195768 .2)1(4287.0)1(50475.1lg 028.5)1(79574.10lg 10 1010 10) 1(76955.452969.840 00--??+-??+?--?=- ?-? --T T b T T T T P T T P 其中，P ：水蒸气饱和压力 P b ：大气压力 T ：冷空气温度 T 0：绝对零度
干式蒸发器设计与校核 I.系统参数确定 利用SolKane对系统参数进行设计： 输入蒸发温度、冷凝温度，过热度设定为4℃，过热度太大，会引起蒸发器设计面积过大；蒸发器压降设定为0.5bar，过冷度设定在2.0℃，冷凝器压降为0.3bar。
II.HTFS 设计 1.Problem Definition 项目定义 ⑴Application Options -应用选型 冷侧与热侧的Application 应用会自动根据后面的过程参数中进出口干度调整，在选择时可保持默认状态。。 ⑵Process Data-过程参数 类别 污垢系数/m 2·K·W -1 类别 污垢系数/m 2·K·W -1 远海海水 0.000086 处理过的冷水塔循环用水 0.00017 近海海水 0.00017 经处理的工业循环用水 0.00017 城市生活用水 0.00017 清净河水 0.00034 自来水/井水/湖水 0.00017 未经处理的工业循环用水 0.00043 混浊河水 0.0005 参考换热器设计手册 对于冷凝器和蒸发器来说，因管内外传热系数均很大，所以污垢系数对换热器的面积影响非常大。 估计压降 容许压降
2.Property Data-物性参数 ⑴Hot Stream Compositions 热侧流体组成 ⑵Property Methods 物性方法 第一步：Search Databank 从数据库搜 索组分 删除组分
⑶Search Chemical Components 加入组分 ⑷Hot Stream Properties 生成物性 ⑷冷侧流体物性参数生成操作与热侧流体一样。 第四步：Restore Defaults 重置物性
河南理工大学课程设计管壳式换热器设计 学院:机械与动力工程学院 专业:热能与动力工程专业 班级:11-02班 学号: 姓名: 指导老师: 小组成员:
目录 第一章设计任务书 (1) 第二章管壳式换热器简介 (1) 第三章设计方法及设计步骤 (2) 第四章工艺计算 (3) 4、1 物性参数的确定 (3) 4、2核算换热器传热面积 (4) 4、2、1传热量及平均温差 (4) 4、2、2估算传热面积 (6) 第五章管壳式换热器结构计算 (7) 5、1换热管计算及排布方式 (7) 5、2壳体内径的估算 (10) 5、3进出口连接管直径的计算 (10) 5、4折流板 (10) 第六章换热系数的计算 (15) 6、1管程换热系数 (15) 6、2 壳程换热系数 (16) 第七章需用传热面积 (17) 第八章流动阻力计算 (19) 8、1 管程阻力计算 (20) 8、2 壳程阻力计算 (20) 总结 (22)
第一章设计任务书 煤油冷却的管壳式换热器设计:设计用冷却水将煤油由140℃冷却冷却到40℃的管壳式换热器,其处理能力为10t/h,且允许压强降不大于100kPa。 设计任务及操作条件 1、设备形式:管壳式换热器 2、操作条件 (1)煤油:入口温度140℃,出口温度40℃ (2)冷却水介质:入口温度26℃,出口温度40℃ 第二章管壳式换热器简介 管壳式换热器就是在石油化工行业中应用最广泛的换热器。纵然各种板式换热器的竞争力不断上升,管壳式换热器依然在换热器市场中占主导地位。目前各国为提高这类换热器性能进行的研究主要就是强化传热,提高对苛刻的工艺条件与各类腐蚀介质适应性材料的开发以及向着高温、高压、大型化方向发展所作的结构改进。 强化传热的主要途径有提高传热系数、扩大传热面积与增大传热温差等方式,其中提高传热系数就是强化传热的重点,主要就是通过强化管程传热与壳程传热两个方面得以实现。目前,管壳式换热器强化传热方法主要有:采用改变传热元件本身的表面形状及表面处理方法,以获得粗糙的表面与扩展表面;用添加内物的方法以增加流体本身的绕流;将传热管表面制成多孔状,使气泡核心的数量大幅度增加,从而提高总传热系数并增加其抗污垢能力;改变管束支撑形式以获得良好的流动分布,充分利用传热面积。 管壳式热交换器(又称列管式热交换器)就是在一个圆筒形壳体内设置许多平行管子(称这些平行的管子为管束),让两种流体分别从管内空间(或称管程)与管外空间(或称壳程)流过进行热量交换。 在传热面比较大的管壳式热交换器中,管子根数很多,从而壳体直径比较大,以致它的壳程流通截面大。这就是如果流体的容积流量比较小,使得流速很低,因而换热系数不高。为了提高流体的流速,可在管外空间装设与管束平行的纵向隔板或与管束垂直的折流板,使管外流体在壳体内曲折流动多次。因装置纵向隔板而使流体来回流动的次数,称为程数,所以装了纵向隔板,就使热交换器的管外空
精馏塔的设计及选型 目录 精馏塔的设计及选型 (1) 目录 (1) 1设计概述 0 1.1工艺条件 0 1.2设计方案的确定 0 2塔体设计计算 (1) 2.1有关物性数据 (1) 2.2物料衡算 (3) 2.3塔板数的确定 (4) 2.4精馏塔的工艺条件及相关物性数据 (8) 2.5塔体工艺尺寸的设计计算 (11) 2.6塔板工艺尺寸的设计计算 (14) 2.7塔板流体力学验算 (18) 2.8负荷性能图 (22) 2.9精馏塔接管尺寸计算 (27) 3精馏塔辅助设备的设计和选型 (31) 3.1原料预热器的设计 (32) 3.2回流冷凝器的设计和选型 (34) 3.3釜塔再沸器的设计和选型 (38) 3.4泵的选择 (40) 3.5筒体与封头 (41)
1设计概述 1.1工艺条件 （1）生产能力：2836.1kg/d（料液） （2）工作日：250天，每天4小时连续运行 （3）原料组成：35.12%丙酮,64.52%水,杂质0.35%，由于杂质含量较小且不会和丙酮一起蒸馏出去，所以可以忽略。所以此母液可以视为仅含丙酮和水两种成分，其质量组成为：35.12%丙酮，水64.88%（下同） （4）产品组成：馏出液99%丙酮溶液，回收率为90%，由此可知塔釜残液中丙酮含量不得高于5.16% 即每天生产99%的丙酮905.54kg。 （5）进料温度：泡点 （6）加热方式：间接蒸汽加热 （7）塔顶压力：常压 （8）进料热状态：泡点 （9）回流比：自选 （10）加热蒸气压力：0.5MPa（表压） （11）单板压降≤0.7kPa 1.2设计方案的确定 （1）、精馏方式及流程： 在本设计中所涉及的浓度范围内，丙酮和水的挥发度相差比较大，容易分离，且丙酮和水在操作条件下均为非热敏性物质，因此选用常压精馏，并采取连续精馏方式。母液经过换热器由塔底采出液预热到泡点，在连续进入精馏塔内，塔顶蒸汽经过塔顶冷凝器冷凝后，大部分连续采出，采出部分经冷却器后进入储罐内备用，少部分进行回流；塔底液一部分经过塔釜再沸器气化后回到塔底，一部分连续采出，采出部分可用于给原料液预热。塔顶装有全凝器，塔釜设有再沸器，进料输送采用离心泵，回流液采用高位槽输送。 （2）、进料状态：泡点进料。 （3）、加热方式：间接蒸汽加热。 （4）、加热及冷却方式：原料用塔釜液预热至泡点，再沸器采用间接蒸汽加热，塔顶全凝器采用自来水作为冷却剂。优点是成本低，腐蚀性小，黏度小，比热容
Q=KFΔtm式中：Q―热流量；K―总传热系数；F―换热面积；Δtm―冷热流体的平均温差。 设计示例： 设计一个R22，10HP，制冷量为28kW 的系统的蒸发器和冷凝器，设计参数如下： 蒸发温度t0，C 7 管内径di，mm 8.82 冷凝温度tk，C 54 管外径do，mm 9.52 蒸发器回风温度t1，C 27C/19 管间距H1，mm 25.4 蒸发器出风温度t2，C 17/70% 排间距H2，mm 22 冷凝器回风温度t1，C 35 蒸发器翅片间距df，mm 2.1 冷凝器出风温度t2，C 45 蒸发器翅片间距df，,mm 1.9 过冷度tsc，C 5 翅片厚度δ，mm 0.115 过热度tsh，C 5 蒸发器风量，m3/h 5600 蒸发器迎面风速，m/s 冷凝器风量，m3/h 10400 冷凝器迎面风速，m/s 蒸发器的设计： Δtm=(Δtmax—Δtmin)/ln(Δtmax/Δtmin)=（（27-7）-（17-7））/ln((27-7)/(17-7))=14.4C 选取K=40 W/（m2.C） Q=KFΔtm (W) F=Q/KΔt=28000/(40*14.4)=48.6m2 计算所选翅片管单位长度的外表面积： 外表面铜管面积： S1=3.14*（do+δ*2）*(df- δ)/df=3.14*(9.52+0.115*2)*(2.1-0.115)/2.1/1000=0.0289m2 外表面翅片面积： S2=(H1*H2-(3.14*(do+δ *2)^2/4))/df/1000=(25.4*22-(3.14*(9.52+0.115*2)^2/4))/10^3/2.1=0.4611m2 St=S1+S2=0.0289+0.4611=0.49m2 所需管路总长度： L=F/St=48.6/0.49=99.18m 方案1： 可以先假设每一回路到12m, N’=L/12=8.26, 取整为8，设为3 排，每排取每4 行一个回路， 那么单排为8*4=32 根，高度为32*25.4=812.8mm。3 排有N=96 根，那单根长度L’=99.18/96=1.03m, L’/H=1.23。 方案2： 可以先假设每一回路到10m, N’=L/10=9.9, 取整为10，设为3 排，每排取每2 行一个回路， 那么单排为10*2=20 根，高度为20*25.4=508mm。3 排有N=60 根，那单根长度L’=99.18/60=1.653m, L’/H=3.24。 冷凝器的设计： Δtm=(Δtmax—Δtmin)/ln(Δtmax/Δtmin)=（（54-35）-（54-45））/ln((54-35)/(54-45))=13.38C
目录 一、概述 二、设计方案和工艺流程的确定 三、塔的物料衡算四、回流比确定 五、塔板数的确立 六、塔的工艺条件及物性数据计算 七：塔和塔板主要工艺尺寸计算 八、塔板的流体力学验算 十、热量衡算 十一、筛板塔的设计结果总表 十二、辅助设备选型及接管尺寸 十三、精馏塔机械设计计算 十四、设计中的心得体会 一、概述： 塔设备是炼油、化工、石油化工等生产广泛应用的气液传质设备。根据塔内气液接触部件的结构型式，可分为板式塔和填料塔。板式塔内设置一定数量的塔板，气体以鼓泡或喷射形式穿过板上液层进行质，热传递，气液相组成呈阶梯变化，属逐渐接触逆流操作过程。填料塔内装有一定高度的填料层，液体自塔顶沿填料表面下流，气体逆流而上（也有并流向下者）与液体接触进行质热传递，气液组成沿塔高连续变化，属微分接触操作过程。 工业上对塔设备的要求：（1）生产能力大；（2）传质传热效率高;(3)气流的摩擦阻力小；（4）操作稳定，适应性强，操作弹性大；（5）结构简单，材料耗用量小（6）制作安装容易，维修方便。（7）设备不易堵塞，耐腐蚀。 其中板式塔又可分为有降液管的塔板（如泡罩塔，浮阀塔，筛板塔，舌型，S型等）和无降液管的（如穿流式筛板，穿流式波纹板）该课程涉及到的是板式塔中的浮阀塔，其广泛用于精馏、吸收、和解吸等过程。其主要特点是再塔板的开孔上装有可浮动的浮阀，气流从浮阀的周边以稳定的速度水平地进入塔板上液层进行两相接触，浮阀课根据气流流速地大小上下浮动，自行调节。浮阀有盘式、条式等多种。国内多采用盘式，其优点为生产能力大，操作弹性大，分离效率较大，塔板结构较简单。此型中的F-1型结构简单，已经列入部颁标准，因此型号的重阀操作稳定性好，一般采用重阀。 二、设计方案和工艺流程的确定: 在此次课程涉及中主要介绍浮阀塔在精馏中的应用，精馏装置包括精馏塔、原料预热器、再沸器、冷凝器、釜液冷却器、和产品冷却器等设备。热量自塔釜输入，物料再塔内经多次部分气化与部分冷凝进行精馏分离，由冷凝器和冷却器的冷却物质将余热带走。此过程中因考虑节能。 另外，为保持塔的稳定性，流程除用泵直接送入塔原料外，也可采用高位槽送料以受泵操作波动影响。 塔顶冷凝器装置根据生产情况以决定采用全凝器和分凝器。一般，塔顶分凝器对上升蒸汽虽由一定的增浓作用，当在石油等工业中获取液相产品时往往采用全凝器，以便于准确的控制回流比。若后继装置使用气态物料，则宜用分凝器 操作压强由常压、低压和高压操作，其取决于冷凝温度，一般都采用常压，对于热敏性物质或混合液沸点过高的物质则宜采用减压操作，而常压下为气态的物质采用高压操作。 对于物料的进料，一般情况下采用冷进料，但是为了考虑塔的操作稳定性，则一把采用泡点进料。
《食品工程原理》课程设计 目录 一《食品工程原理》课程设计任务书 (1) (1) ........................................................................................................................................... ．设计课题 (2) (2) ........................................................................................................................................... ．设计条件 (2) (3) ........................................................................................................................................... .设计要求 (2) (4) ........................................................................................................................................... .设计意义 (2) (5) ........................................................................................................................................... .主要参考资料.. (3) 二设计方案的确定 (3) 三设计计算 (4) 3.1. ......................................................................................................................................... 总蒸发水量 (4) 3.2. ......................................................................................................................................... 加热面积初算. (4) ( 1)估算各效浓度 (4) ( 2)沸点的初算 (4) ( 3)温度差的计算 (5) (4)计算两效蒸发水量V，V2及加热蒸汽的消耗量S (6) (5)总传热系数K的计算 (7) ( 6)分配有效温度差，计算传热面积 (9) 3.3. ............................................................................................................................................ 重算两效传热面积.. (10) ( 1)第一次重算 (10) 3.4 计算结果 (11) 四蒸发器主要工艺尺寸的计算 (13)
壳管式冷凝器课程设计 第一部分： 一：设计任务：用制冷量为KW 6.273的水冷螺杆式冷水机组，制冷 剂选用a R 134，蒸发器形式采用冷却液体载冷剂的卧式蒸发器，冷凝器采用卧式壳管式。 二：工况确定 1：冷凝温度k t 确定： 冷却水进口温度c t w ?=321，出口温度c t w ?=372，冷凝温度k t ：由 c t t t m k ?=++=++= 405.52 37 32221θ。 2：蒸发温度0t 确定: 冷冻水进口温度c t s ?=121，出口温度c t s ?=72，蒸发温度0t ：由 c t t t m s s ?=-+=-+= 25.72 7 122210θ。 3：吸气温度c ?7，采用热力膨胀阀时，蒸发器出口温度气体过热度为c ?-53。过冷度为c ?5，单级压缩机系统中，一般取过冷度为c ?5。 三：热力计算： 1： 热力计算：制冷循环热力状态参数经过查制冷剂的参数可知，作表格如下：
2热力计算性能 （1）单位质量制冷量o q 1542494035 1 =-=-=h h q Kg KJ （2）单位理论功o w 65.2440365.4271' 20=-=-=h h w s Kg KJ （3）制冷循环质量流量m q
s Kg q Q q m 517.1154 6 .2330 == = （4）实际输气量vs q s m v q q m vs /1.0066.0517.131=?=?= （5）输气系数λ：取压缩机的输气系数为 （6）压缩机理论输气量vh q s m q q vs vh 3133.075 .01 .0== = λ （7）压缩机理论功率o p Kw w q p m 4.376 5.24517.10 =?=?= (8)压缩机指示功率i p Kw i i p p 4485.04.370 ===η （9）制冷系数及热力完善度 理论制冷系数：25.665 .24154000=== w q ε 实际制冷系数：78.444 9.06.2330=?=== i m m i s p Q ηηεε 卡诺循环制冷系数：24.715 .27515.31315 .27500=-=-= T T T K c ε 故热力完善度为：66.024 .778.4===c s εεη （10）冷凝器热负荷 由=-+ =i s h h h h η1 212kg kJ /432， 则kg kJ h h q Q m k /268)255432(517.1)(32=-=-= （11）压缩机的输入电功率
摘要 化工原理课程设计是理论联系实际的桥梁，是进行体察工程实际问题复杂性的初次尝试。通过化工原理课程设计，达到综合运用化工原理课程的基本知识，基本原理和基本计算，进行融会贯通、独立思考，在规定的时间内完成指定的化工单元操作设计任务，具有初步进行工程设计的能力；达到熟悉工程设计的基本内容，掌握化工单元操作设计的主要程序和方法；提高和进一步培养分析和解决工程实际问题的能力。此设计为釜残液冷却剂的初步设计，是一钟列管式换热器，能将釜残液从高温冷却到适当温度，釜残液走管程，冷却剂走壳程。随着化学工业发展及能源价格的提高，换热器在化工生产中占有很重要的地位。列管式换热器的优点是单位传热面积大，结构紧凑，紧固传热效果好，能用多种材料，价格低廉。根据以往生产资料作为设计的数据，并进行计算，从而确定具体型号。并用AutoCAD绘制平面布置图,主要配置装配图及收回控制点的工艺流程图,最终完成设计说明书。 关键词:釜残液;冷却器;初步设计
Abstract Principles of chemical engineering course is designed to serve as a bridge between theory and practice, is to observe the complexity of engineering practical problems early attempts. Through the principles of chemical engineering course design, the integrated use of basic knowledge of the principles of chemical engineering course, basic principle and basic calculation, to achieve mastery through a comprehensive, independent thinking, within the prescribed time to complete the design tasks designated by the chemical unit operations, has the ability of the preliminary engineering design; To familiar with the basic content of engineering design, grasps the chemical single yuan operation design of the main procedures and methods; To improve and further develop our ability to analyze and solve practical problems. This design as the kettle surface residue is agent of preliminary design, is a shell and tube heat exchanger, clock can be cooling to the appropriate temperature, the residual liquid from the hot kettle residual liquid tube side, the shell side of the coolant walk. With the development of chemical industry and the increase in the price of energy, heat exchanger occupies very important position in the chemical production. Shell and tube heat exchanger is a heat transfer area is large, the advantages of compact structure, tighten the heat transfer effect is good, can use a variety of materials, low prices. Based on previous production as a design of data and calculation, to determine the specific type. Assembly drawing with AutoCAD drawing layout, the main configuration and take back the control points of process flow diagram, finally complete the design specification. Keywords: kettle residual liquid; Cooler; The preliminary design
脱水塔釜液冷却器设计过程装备与控制工程 学生： 学号： 专业： 班级： 指导教师：
1．毕业设计（论文）的主要内容及基本要求 ①设计（论文）的原始数据 设计规范管程壳程 设计温度℃ 设计压力MPa(G) 流量㎏/h 操作介质95%醋酸+水循环冷却水 1、了解换热气体的物理化学性质和腐蚀能力 2、进行热平衡计算及转热量大小的决定，流体进入的空间，确定流体的物性数据，计算有效平均温差，换热面积等工艺计算 3、完成所有结构设计 4、完成装配图和零件图。 2．指定查阅的主要参考文献 [1] 夏清，陈常贵主编．化工原理，上册[M]．天津：天津大学出版社，2005．1 [2] 黄振仁，魏新利主编．过程装备成套技术[M]．北京：化学工业出版社，2001．10 [3] 刁玉玮，王立业编著．化工设备机械基础[M]．大连：大连理工大学出版社，2004 [4] 郑津洋，董其伍，桑芝富主编．过程设备设计[M]．北京：化学工业出版，2005．5 3．进度安排 设计（论文）各阶段名称起止日期 1 调查研究及及方案分析比较(准备) 2 工艺计算、结构设计及强度、刚度计算（设计计算） 3 工程图设计 4 总结、设计说明书 5 指导老师审阅
目录 第一章绪论．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1 1.1 换热器在工业中的应用．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1 1.2 换热器研究及发展方向．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．4 1.3 本次设计的基本内容．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．5第二章冷却器工艺计算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．6 2.1 设计任务和设计条件．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．6 2.2 确定设计方案．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．6 2.2.1 选择换热器得类型．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．6 2.2.2 流动顺序及流速的确定．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．6 2.3确定物性数据．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．6 2.4计算总传热系数．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．7 2.4.1热流量．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．7 2.4.2平均传热温差．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．7 2.4.3冷却水用量．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．7 2.4.4 计算传热面积．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．7 2.5工艺结构尺寸．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．8 2.5.1管径和管内流速．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．8 2.5.2 管程数和传热管数．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．8 2.5.3平均传热温差校正及壳程数．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．8 2.5.4传热管排列和分程方法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．8 2.5.5壳程内径．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．9 2.5.6折流板．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．9 2.6换热器核算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．9 2.6.1 热流量核算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．9 2.6.2 换热器内流体的流动阻力．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．12 2.7 钛管详述．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．14第三章冷却器结构设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．15 3.1 壳体、管箱壳体和封头．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．15 3.2 接管．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．16 3.3 折流板．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．20 1
直接蒸发式空气冷却器设计的优化 摘要：本文对直接蒸发式空气冷却器的换热特性进行了分析，采用计算机编程模拟了直接蒸发式空气冷却器的一些性能，为制冷系统的优化提供参考。关键词：接蒸发式空气冷却器流速压降优化分段分析法直接蒸发式空气冷却器选用合适的风速和制冷剂质 摘要：本文对直接蒸发式空气冷却器的换热特性进行了分析，采用计算机编程模拟了直接蒸发式空气冷却器的一些性能，为制冷系统的优化提供参考。 关键词：接蒸发式空气冷却器流速压降优化分段分析法 直接蒸发式空气冷却器选用合适的风速和制冷剂质量流速对于其换热性能及能耗有重要的影响。本文利用计算机采用分段分析法模拟了直接蒸发式空气冷却器的一些性能，为制冷系统的优化提供参考。 1 直接蒸发式空气冷却器的结构 空气冷却器的表面式蒸发器都采用翅片管式。氟利昂翅片管式蒸发器的结构常用紫铜管外套铝片制成。铜管直径由至，铝片厚。在以上工作的蒸发器翅片节距在之间，并采用整套片式。空调用空冷器由于传热系数高，因而排数少，一般不超过6排。 2 直接蒸发式空气冷却器的传热过程 空冷器中的传热过程包括：管内制冷剂的流动沸腾换热；通过金属壁、垢层的导热过程；管外空气的放热过程（对流换热）。 2.1 制冷剂侧的换热 制冷剂侧沸腾换热采用分段分析法，即按照干度来分段计算。每一段的制冷剂侧的沸腾换热系数的求法按照文献 [2]推荐的公式计算。 2.2 空气横向掠过肋管管束时的换热 空气横向掠过肋管管束时的换热系数的计算按照文献[3]中提供的公式计算。这里就不做重复了。
2.3 通过管壁与垢层的附加热阻 管壁热阻为（），对于铜管，由于其导热系数很高，该项热阻可以不计。但对于钢管则应予以考虑，本论文的想象程序中取为。 油膜热阻的考虑，若为氟里昂制冷剂，一般控制含油浓度，想象时可以不考虑。 直接蒸发式空气冷却器肋管外表面积灰等造成的附加热阻，计算时一般取 0.0003～0.0001 。 3 采用分段分析法对直接蒸发式空气冷却器计算机模拟的计算步骤 在这里，我们只给出制冷剂为纯质时的直接蒸发式空气冷却器计算机模拟的计算步骤： 1）输入已知蒸发器入口制冷剂参数，蒸发压力或蒸发温度，并求入口焓； 2）输入结构参数及物性参数：结构参数中需给出基管外径，壁厚，肋片厚度，肋片节距，排列方式，管中心距；物性参数中需给出空气的导热系数，动力粘性系数，密度，比热，空气的进口状态参数，空气的出口状态参数和冷却空气量，并调用湿空气的热物性计算程序来计算空气进出口的其余参数； 3）计算空气侧换热系数，初步确定沿气流方向的管子排深数； 4）确定制冷剂循环量及每排并联的肋管根数； 5）根据干度分段，，分为段； 6）计算局部微元段换热量 ； 7）假设局部微元段长度，可求局部微元面积； 8）局部微元段热流密度（以管内表面积为基准），是计算制冷剂侧换热系数的必需已知量； 9）调用制冷剂侧换热系数计算程序，算； 10）计算局部传热系数（以管内表面积为基准）
1.二．设计任务及操作条件 1.设计任务： 生产能力(进料量) : 2万 吨/年 操作周期: 300*24=7200 h 进料组成: 41% 塔顶产品组成: >96% 塔底产品组成: >1% 2.操作条件： 操作压力: 4kpa (塔顶表 压) 进料热状态: 泡点进料 单板压降: 不大于0.7kpa
3.设备形式: 板式精馏塔,塔 顶为全凝器,中 间泡点进料,塔 底间接蒸汽加 热，连续精馏。 4.厂址: 齐齐哈尔市 （二)设计内容 二)设计内容 1.概述: 本次设计一筛板设计为例,筛板是在塔板上钻有均布的筛孔,上升气流经筛孔分散,鼓泡通过板上液层,形成气液密切接触的泡沫层.筛板塔的优点是结构简单,制造、维修方便,造价低,相同的条件下生产能力高于浮阀塔,塔板效率接近浮阀塔.他的缺点是操作范围小,小孔径筛板易堵噻不适宜
处理粘性大的,脏的和带固体粒子的料液.但设计良好的筛板具有足够的造作弹性,对易引起堵塞的物系可采用大孔径筛板,故近年来我国对筛板的应用日益增多. 2.设计流程的说明： 精馏装置包括精馏塔，原料预热器，再沸器，冷凝器。釜液冷却器和产品冷凝器等设备。热量自塔釜输入，物料在塔内经多次部分汽化与与部分冷凝器进行精馏分离，由冷凝器和冷却器中的冷却介质将余热带走。在此过程中，热能利用率很低，为此，在确定流程装置时应考虑余热的利用，注意节能。另外，为保持塔的操作稳定性，流程中除用泵直接送入塔原料外，也可以采用高位槽送料以免
受泵操作波动的影响 塔顶冷凝装置根据生产状况以决定采用全凝器，以便于准确地控制回流比。若后继装置使用气态物料，则宜用全分凝器。总而言之确定流程时要较全面，合理的兼顾设备，操作费用操作控制及安全因素。 连续精馏操作流程图 冷凝器 再沸器 3．操作条件：
蒸发器的设计计算
蒸发器设计计算 已知条件：工质为R22，制冷量kW 3，蒸发温度C t ?=70，进口空气的干球温度为C t a ?=211，湿球温度为C t b ?=5.151，相对湿度为34.56=φ％；出口空气的干球温度为C t a ?=132，湿球温度为C t b ?=1.112，相对湿度为80=φ％；当地大气压力Pa P b 101325=。 （1）蒸发器结构参数选择 选用mm mm 7.010?φ紫铜管，翅片厚度mm f 2.0=δ的铝套片，肋片间距 mm s f 5.2=，管排方式采用正三角排列，垂直于气流方向管间距mm s 251=，沿 气流方向的管排数4=L n ，迎面风速取s m w f /3=。 （2）计算几何参数 翅片为平直套片，考虑套片后的管外径为 mm d d f o b 4.102.02102=?+=+=δ 沿气流方向的管间距为 mm s s 65.21866.02530cos 12=?=?= 沿气流方向套片的长度为 mm s L 6.8665.21442=?== 设计结果为 mm s L 95.892565.2132532=+?=+= 每米管长翅片表面积： f b f s d s s a 100042221? ??? ? ? -?=π ()5.21000 4.10414.36 5.212522??? ? ???-??= m m 23651.0= 每米管长翅片间管子表面积：
f f f b b s s d a ) (δπ-= ()5 .210002.05.24.1014.3? -??= m m 203.0= 每米管长总外表面积： m m a a a b f of 23951.003.03651.0=+=+= 每米管长管内面积： m m d a i i 2027.0)20007.001.0(14.3=?-?==π 每米管长的外表面积： m m d a b b 2003267.00104.014.3=?==π 肋化系数： 63.14027 .03951 .0== = i of a a β 每米管长平均直径的表面积： m m d a m m 2 02983.020086.00104.014.3=?? ? ??+?==π （3）计算空气侧的干表面传热系数 ①空气的物性 空气的平均温度为 C t t t a a f ?=+=+= 172 1321221 空气在下C ?17的物性参数 3215.1m kg f =ρ ()K kg kJ c pf ?=1005 704.0=rf P s m v f 61048.14-?=
目录 食品工程原理课程设计任务书 (2) 流程示意图 (3) 设计方案的确定及说明 (4) 设计方案的计算及说明（包括校核） (5) 设计结果主要参数表 (10) 主要符号表 (11) 主体设备结构图 (11) 设计评价及问题讨论 (12) 参考文献 (12)
一食品工程原理课程设计任务书 一．设计题目：管壳式冷凝器设计． 二．设计任务：将制冷压缩机压缩后的制冷剂（F-22，氨等）过热蒸汽冷却，冷凝为过冷液体，送去冷库蒸发器使用。 三．设计条件: 1.冷库冷负荷Q0=学生学号最后2位数*100（kw）； 2.高温库，工作温度0～4℃。采用回热循环； 3.冷凝器用河水为冷却剂, 每班分别可取进口水温度： 17～20℃（1班）、21～24℃（2班）、 25～28℃（3班）、 13～16℃（4班）、9～12℃（5班）、5～8℃（6班）； 4.传热面积安全系数5%～15%。 四．设计要求：1.对确定的工艺流程进行简要论述； 2.物料衡算，热量衡算； 3.确定管式冷凝器的主要结构尺寸； 4.计算阻力； 5.编写设计说明书（包括：①封面；②目录；③设计题目； ④流程示意图；⑤流程及方案的说明和论证；⑥设计计算及说明（包括校 核）；⑦主体设备结构图；⑧设计结果概要表；⑨对设计的评价及问题讨 论；⑩参考文献。） 6.绘制工艺流程图,管壳式冷凝器的结构图（3号图纸）、及花 板布置图（3号或者4号图纸）。
二、流程示意图 流程图说明： 本制冷循环选用卧式管壳式冷凝器，选用氨作制冷剂，采用回热循环，共分为4个阶段，分别是压缩、冷凝、膨胀、蒸发。 1 2 由蒸发器内所产生的低压低温蒸汽被压缩机吸入压缩机气缸，经压缩后温度升高； 2 3 高温高压的F—22蒸汽进入冷凝器；F—22蒸汽在冷凝器中受冷却水的冷却，放出热量后由气体变成液态氨。 4 4’ 液态F—22不断贮存在贮氨器中； 4’ 5 使用时F—22液经膨胀阀作用后其压力、温度降低，并进入蒸发器； 5 1 低压的F—22蒸汽在蒸发器中不断的吸收周围的热量而汽化，然后又被压缩机吸入，从而形成一个循环。 5’1是一个回热循环。 本实验采用卧式壳管式冷凝器，其具有结构紧凑，传热效果好等特点。所设计的卧式管壳式冷凝器采用管内多程式结构，冷却水走管程，F—22蒸汽走壳程。采用多管程排列，加大传热膜系数，增大进，出口水的温差，减少冷却水的用量。
空气冷却器管箱的应力分析 发表时间：2019-05-07T16:41:10.307Z 来源：《知识-力量》2019年8月24期作者：杨善斌1 郑贤中1 杨侠1 龚雪1 刘根战2 [导读] 本文主要根据力学理论对空气冷却器管箱进行分析与校核，并使用ANSYS软件建立有限元模型并对空气冷却器管箱的管板，管束与接管进行应力分析与评估（1.武汉工程大学机电工程学院，湖北武汉 430200；2.西安航天发动机有限公司，陕西西安 710100）摘要：本文主要根据力学理论对空气冷却器管箱进行分析与校核，并使用ANSYS软件建立有限元模型并对空气冷却器管箱的管板，管束与 接管进行应力分析与评估，以美国工程协会(AMES)中“应力分类的例子”与“应力类别与等效应力的极限”为基础，对管箱进行了一次和二次应力评估，通过有限元分析发现管箱出现最大应力的部位位于管板上，且结果与其他部件相同，是符合校核条件的，分析其原因,并提出减小该部位应力及位移变形的一些方法，相关结果也为该空气冷却器的设计制造提供了理论依据。关键词：空气冷却器；管束；有限元分析；应力 1模型建立及有限元分析 1.1设计参数 空气冷却器管箱的管束与管板通过焊接，所有焊缝均保证全焊透，全熔合，管箱结合紧密，单元相互连接。 空冷器的材料参数如表1所示。 1.2网格划分 有限元模型采用六面体185单元进行分析，该有限元模型共划分159,161个单元和221,302个节点。 1.3边界条件及载荷 (1)边界条件 对连接角下面的所有节点进行全约束。 (2)载荷 最大允许工作压力(MAWP)P3： P1=1.5MPa(1) 接管a/b的等效压力P2： 式(2)与(3)中，D0代表接管与管束的外径，Di代表接管与管束的内径。 接管的局部载荷如表4所示。 表4接管的局部载荷 2结果分析及应力评估 2.1有限元分析