2023年全國(guó)碩士研究生考試考研英語(yǔ)一試題真題(含答案詳解+作文范文)_第1頁(yè)
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文檔簡(jiǎn)介

1、<p><b>  化工原理課程設(shè)計(jì)</b></p><p>  題 目 U型管換熱器選型設(shè)計(jì) </p><p>  學(xué)院名稱(chēng) 化學(xué)化工學(xué)院 </p><p>  指導(dǎo)教師 </p><p&

2、gt;  職 稱(chēng) </p><p>  班 級(jí) 化學(xué)化工學(xué)院 </p><p>  學(xué) 號(hào) </p><p>  學(xué)生姓名 </p&g

3、t;<p>  2011年1月14日</p><p>  《化工原理》課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)</p><p><b>  設(shè)計(jì)題目: </b></p><p><b>  煤油冷卻器的設(shè)計(jì)</b></p><p>  二、原始數(shù)據(jù)及操作條件</p><p>  1、處

4、理能力 18.81t/a煤油。</p><p>  2、設(shè)備形式 列管式換熱器。</p><p>  3、設(shè)計(jì)任務(wù)及操作條件</p><p>  煤油:入口溫度 T入= 140℃,T出= 40℃</p><p>  冷卻介質(zhì):循環(huán)水 T入= 30℃,T出= 40℃ </p><p>  允許壓降:不大于105Pa

5、</p><p>  煤油在定性溫度下的物性數(shù)據(jù):</p><p>  ρ=825kg/m3,μ=7.15×10-4Pa.s =2.22kJ/(kg·℃)</p><p>  λ= 0.14W/(m·℃)</p><p>  每年按330天計(jì),24小時(shí)/天連續(xù)進(jìn)行。</p><p>  4

6、、建廠地址 衡陽(yáng)地區(qū)</p><p><b>  三、設(shè)計(jì)要求</b></p><p>  選擇適宜的列管式換熱器并進(jìn)行核算,繪制設(shè)備條件圖(1號(hào))一份,編制一份設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)(打印稿),其主要內(nèi)容包括:</p><p><b>  1、前言</b></p><p><b>  2、生產(chǎn)條件

7、的確定</b></p><p>  3、換熱器的設(shè)計(jì)計(jì)算</p><p><b>  4、設(shè)計(jì)結(jié)果列表</b></p><p>  5、設(shè)計(jì)結(jié)果的討論與說(shuō)明</p><p>  6、注明參考和使用的設(shè)計(jì)資料</p><p><b>  7、結(jié)束語(yǔ)</b></

8、p><p>  四、設(shè)計(jì)日期:2011年1月1日至2011年1月14日</p><p><b>  目錄</b></p><p>  前言……………………………………………………………3</p><p>  1 計(jì)算中使用的符號(hào)說(shuō)明………………………………………4</p><p>  2 生產(chǎn)條件的確

9、定………………………………………………4</p><p>  3 換熱器選型設(shè)計(jì)計(jì)算…………………………………………5</p><p> ?。ㄒ唬┐_定設(shè)計(jì)方案………………………………………5</p><p>  (二) 確定物性數(shù)據(jù)………………………………………5</p><p>  (三) 預(yù)算總傳熱系數(shù)……………………………………6<

10、;/p><p>  (四) 預(yù)算所需傳熱面積 ……………………………7</p><p>  (五) 選型…………………………………………………7</p><p>  (六) 換熱器核算…………………………………………8</p><p>  (七) 附件…………………………………………………11</p><p>  4 換熱

11、器主要結(jié)構(gòu)尺寸和計(jì)算結(jié)果列表………………………12</p><p>  5 參考文獻(xiàn)………………………………………………………12</p><p><b>  前言</b></p><p>  在化工、石油、動(dòng)力、制冷、食品等行業(yè)中廣泛使用各換熱器,且它們是這些行業(yè)的通用設(shè)備,并占有十分重要的地位。隨著我國(guó)工業(yè)的不斷發(fā)展,對(duì)能源利用、開(kāi)發(fā)和節(jié)約

12、的要求不斷提高,因而對(duì)換熱器的要求也日益加強(qiáng)。換熱器的設(shè)計(jì)、制造、結(jié)構(gòu)改進(jìn)及傳熱機(jī)理的研究十分活躍,一些新型高效換熱器相繼問(wèn)世。</p><p>  列管式換熱器的應(yīng)用已有很悠久的歷史。在化工、石油、能源設(shè)備等部門(mén),列管式換熱器仍是主要的換熱設(shè)備。列管換熱器的設(shè)計(jì)資料已較為完善,已有系列化標(biāo)準(zhǔn)。目前我國(guó)列管換熱器的設(shè)計(jì)、制造、檢驗(yàn)、驗(yàn)收按“鋼制管殼式(即列管式)換熱器”(GB151)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。</p>

13、<p>  列管式換熱器主要有固定管板式換熱器、浮頭式換熱器、U型管換熱器和填料函式換熱器等。</p><p>  固定管板式換熱器有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、排管多等優(yōu)點(diǎn)。但由于結(jié)構(gòu)緊湊,固定管板式換熱器的殼側(cè)不易清洗,而且當(dāng)管束和殼體之間的溫差太大時(shí),管子和管板易發(fā)生脫離,故不適用與溫差大的場(chǎng)合。</p><p>  浮頭式換熱器針對(duì)固定管板式換熱器的缺陷進(jìn)行了改進(jìn)。兩端管板只有一端與殼

14、體完全固定,另一端可相對(duì)與殼體移動(dòng)。故這種換熱器的管束膨脹不受殼體的約束,而且易于清洗和檢修,所以能適用于管殼壁間溫差較大,或易于腐蝕和易于結(jié)垢的場(chǎng)合。但其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、笨重、造價(jià)高限制了它的使用。</p><p>  U型管換熱器僅有一個(gè)管板,管子兩端均固定于同一管板上。這類(lèi)換熱器的特點(diǎn)有:管束可以自由伸縮,熱補(bǔ)償性能好;雙管程,流程長(zhǎng),流速高,傳熱性能好;承壓能力強(qiáng);管束可以從殼體中抽出,且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,造價(jià)低。但其

15、管數(shù)少且易短流。故僅適用于管殼壁溫差較大,或殼程介質(zhì)易結(jié)垢而管程介質(zhì)不易結(jié)垢,高溫、高壓、腐蝕性強(qiáng)的情形。</p><p>  填料函式換熱器也只有一端與殼體固定,另一端采用填料函密封。它的管束也可自由膨脹,結(jié)構(gòu)比浮頭式簡(jiǎn)單,造價(jià)較低。但填料函易泄露,故殼程壓力不宜過(guò)高,也不宜用于易揮發(fā)、易燃、易爆、有毒的場(chǎng)合。</p><p>  本次選型設(shè)計(jì)所選的換熱器為列管式換熱器中的U型管換熱器,

16、以滿足換熱需求。</p><p>  1 設(shè)計(jì)中使用的符號(hào)說(shuō)明</p><p><b>  2 生產(chǎn)條件的確定</b></p><p>  設(shè)計(jì)一列管式煤油換熱器,完成年冷卻18.81t煤油的任務(wù),具體要求如下:煤油進(jìn)口溫度140℃,出口溫度40℃;冷流體進(jìn)口溫度30℃,出口溫度40℃;每年按330天計(jì),24小時(shí)/天連續(xù)進(jìn)行。</p>

17、;<p>  3 換熱器的設(shè)計(jì)計(jì)算</p><p><b> ?。ㄒ唬┐_定設(shè)計(jì)方案</b></p><p><b>  1、選擇換熱器類(lèi)型</b></p><p><b>  U形管換熱器</b></p><p>  2、流動(dòng)空間及流速的確定</p>

18、<p>  由于循環(huán)水較易結(jié)垢,但當(dāng)流速較大時(shí)能在一定程度上防止結(jié)垢,在管程中易獲得較大的流速,所以選擇循環(huán)水走管程。另外,煤油走殼程,通過(guò)對(duì)環(huán)境的放熱,可以減輕放熱器負(fù)荷。選用φ25×2.5的碳鋼管,管內(nèi)流速設(shè)為=1.0m/s。</p><p><b> ?。ǘ┐_定物性數(shù)據(jù)</b></p><p>  定型溫度:可取流體進(jìn)口溫度的平均值。&l

19、t;/p><p>  殼程煤油的定性溫度:</p><p><b>  = =90(℃)</b></p><p>  管程流體的定性溫度:</p><p><b>  ==35(℃)</b></p><p>  根據(jù)定性溫度,分別查詢(xún)殼程和管程流體的有關(guān)物性數(shù)據(jù)。</p&

20、gt;<p>  煤油在90℃的有關(guān)物性數(shù)據(jù)如下:</p><p>  密度 =825kg/m3</p><p>  定壓比熱容 =2.22kJ/(kg·℃)</p><p>  導(dǎo)熱系數(shù) =0.140W/(m·℃)</p

21、><p>  粘度 =0.000715Pa·s</p><p>  冷卻水在35℃的有關(guān)物性數(shù)據(jù)如下:</p><p>  密度 =994kg/m3</p><p>  定壓比熱容 =4.08kJ/(kg·℃)&l

22、t;/p><p>  導(dǎo)熱系數(shù) =0.626W/(m·℃)</p><p>  粘度 =0.000725Pa·s</p><p> ?。ㄈ╊A(yù)算總傳熱系數(shù)</p><p><b>  1、熱流量</b></p>&l

23、t;p>  ==5.273kJ/h=1464.6kW</p><p><b>  2、平均傳熱溫差</b></p><p><b>  (℃)</b></p><p><b>  3、冷卻水用量</b></p><p><b> ?。╧g/h)</b>

24、;</p><p><b>  4、總傳熱系數(shù)</b></p><p><b>  1)管程傳熱系數(shù)</b></p><p>  =4758.7W/(m2·℃)</p><p><b>  2)殼程傳熱系數(shù)</b></p><p>  假設(shè):殼

25、程的傳熱系數(shù) W/(m2·℃)</p><p>  又 污垢熱阻【1】</p><p>  =0.000344m2·℃/W</p><p>  =0.000172m2·℃/W</p><p>  管壁的導(dǎo)熱系數(shù) =45W/(m·℃)</p><p><b>  則

26、可得總傳熱系數(shù)</b></p><p>  =427.6W/(m·℃)</p><p>  (四)預(yù)算所需傳熱面積 </p><p><b>  =87.8(m2)</b></p><p>  考慮15%的面積裕度,則=1.15=1.1587.8=101(m2)</p><p&g

27、t;<b> ?。ㄎ澹┻x型</b></p><p>  1、根據(jù)101 m2參照J(rèn)B/T 4717-92,選擇一個(gè)單殼程四管程U型管換熱器,其參數(shù)如下:</p><p>  公稱(chēng)直徑=700mm</p><p>  管程流通面積=0.0201</p><p><b>  管數(shù)n=128</b><

28、;/p><p><b>  中心排管數(shù)n=15</b></p><p>  實(shí)際傳熱面積=118.4 m2</p><p><b>  管長(zhǎng)=6m</b></p><p>  管心距=32(mm)</p><p>  折流板間距=150mm</p><p>

29、;  列管按正方形錯(cuò)列;采用弓形折流板,取弓形折流板圓缺高度為殼體內(nèi)徑的25%。</p><p>  2、平均傳熱溫差校正系數(shù)</p><p>  按單殼程,四管程結(jié)構(gòu)查圖-1,但由于R=10的點(diǎn)在圖上難以讀出,故相應(yīng)以1/代替,代替,再查圖-1,可得對(duì)數(shù)平均溫差校正系數(shù)=0.82,可知平均傳熱溫差</p><p><b> ?。Q熱器核算</b

30、></p><p><b>  熱量核算</b></p><p>  1)殼程對(duì)流傳熱系數(shù) </p><p>  對(duì)圓缺形折流板,可采取克恩公式</p><p>  當(dāng)量直徑,因?yàn)槭钦叫五e(cuò)列,可由下式求得</p><p><b> ?。╩)</b></p&

31、gt;<p><b>  殼程流通截面積</b></p><p><b> ?。╩)</b></p><p>  殼程流體流速及其雷諾數(shù)分別為</p><p><b>  (m)</b></p><p><b>  普蘭特準(zhǔn)數(shù)</b><

32、/p><p><b>  粘度校正 </b></p><p><b>  W/(m2·℃)</b></p><p>  2)管程對(duì)流傳熱系數(shù)</p><p><b>  管程流通截面積</b></p><p><b>  m2</

33、b></p><p>  管程流體流速及其雷諾數(shù)分別為</p><p><b>  m/s</b></p><p><b>  普蘭特準(zhǔn)數(shù)</b></p><p><b>  W/(m2·℃)</b></p><p><b> 

34、 3)總傳熱系數(shù) </b></p><p>  =439.56 W/(m2·℃)</p><p><b>  4)傳熱面積 </b></p><p><b>  m</b></p><p>  該換熱器的實(shí)際傳熱面積</p><p><b> 

35、 =118.4m2</b></p><p><b>  該換熱器的面積裕度</b></p><p>  傳熱面積裕度合適,該換熱器能夠完成生產(chǎn)任務(wù)。</p><p>  2、換熱器內(nèi)流體的流動(dòng)阻力</p><p><b>  1)管程流動(dòng)阻力</b></p><p&g

36、t;<b>  ,串聯(lián)的殼程數(shù),1</b></p><p><b>  ,管程數(shù),4</b></p><p>  ,結(jié)垢校正系數(shù),管取1.4</p><p><b>  ,</b></p><p>  由,傳熱管相對(duì)粗糙度,查莫狄圖得 W/(m·℃),流速 m/s,k

37、g/m,所以</p><p><b>  Pa,</b></p><p><b>  Pa,</b></p><p><b>  Pa<Pa</b></p><p>  可知,管程流動(dòng)阻力在允許范圍之內(nèi)。</p><p><b>  2)

38、殼程阻力</b></p><p>  ,流體橫過(guò)管束的阻力,Pa</p><p>  ,流體流過(guò)折流板缺口的阻力,Pa</p><p>  ,結(jié)垢校正系數(shù),對(duì)流體取1.15</p><p><b>  流體橫過(guò)管束的阻力</b></p><p>  ,管子排列方式對(duì)壓力降的校正系數(shù),0

39、.4</p><p>  ,橫過(guò)管束中心線的管數(shù),13</p><p>  ,殼程流體的摩擦系數(shù),</p><p><b>  ,折流板數(shù),=</b></p><p><b>  所以</b></p><p><b>  Pa</b></p>

40、<p>  流體流過(guò)折流板缺口的阻力</p><p><b>  ,</b></p><p><b>  m,m</b></p><p><b>  Pa,</b></p><p><b>  總阻力</b></p><p

41、><b>  PaPa</b></p><p>  可知,殼程流動(dòng)阻力也在允許范圍內(nèi)。</p><p><b>  (七)附件</b></p><p><b>  接管</b></p><p>  由上面計(jì)算可知,殼程流體流速為m/s,則其接管內(nèi)徑為</p>

42、<p><b>  m;</b></p><p>  管程循環(huán)水流速為m/s,則接管內(nèi)徑為。</p><p><b>  m</b></p><p>  4 換熱器主要結(jié)構(gòu)尺寸和計(jì)算結(jié)果列表</p><p><b>  5 參考文獻(xiàn)</b></p>&

43、lt;p>  1.夏清,陳常貴主編.化工原理(上冊(cè)).天津:天津大學(xué)出版社,2010</p><p>  2.賈紹義,柴誠(chéng)敬主編.化工原理課程設(shè)計(jì).天津:天津大學(xué)出版社,2010</p><p>  3.馬連湘,劉光啟,王文中主編.化工設(shè)備算圖手冊(cè).北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2003</p><p>  參考賈紹義 柴誠(chéng)敬主編《化工原理課程設(shè)計(jì)》天津大學(xué)出版社20

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