空气压缩机后冷却器设计 化工原理课程设计

《化工原理》课程设计任务书一、设计题目：煤油冷却器的设计二、原始数据及操作条件1、处理能力8万吨/年2、设备形式列管式3、煤油T入= 140℃，T出= 40℃4、冷水T入= 25℃，T出= 40℃5、⊿P<=105Pa6、煤油ρ=825Kg/m3，η=7.15×10-4Pa.S C V=2.22K J/Kg.℃7、λ= 0.14W/（m.℃）8、每年按330天计，24小时/天连续进行。

三、设计要求选择适宜的列管式换热器并进行核算，绘制设备条件图（1号）一份，编制一份设计说明书（打印稿），其主要内容包括：1、前言2、生产条件的确定3、换热器的设计计算4、设计结果列表5、设计结果的讨论与说明6、注明参考和使用的设计资料7、结束语《化工原理》课程设计说明书一、前言在化工、石油、动力、制冷、食品等行业中广泛使用各换热器，且它们是这些行业的通用设备，并占有十分重要的地位。

随着我国工业的不断发展，对能源利用、开发和节约的要求不断提高，因而对换热器的要求也日益加强。

换热器的设计、制造、结构改进及传热机理的研究十分活跃，一些新型高效换热器相继问世。

随着换热器在工业生产中的地位和作用不同，换热器的类型也多种多样，不同类型的换热器各有优缺点，性能各异。

在换热器设计中，首先应根据工艺要求选择适用的类型，然后计算换热所需传热面积，并确定换热器大的机构尺寸。

列管式换热器的应用已有很悠久的历史。

在化工、石油、能源设备等部门，列管式换热器仍是主要的换热设备。

列管换热器的设计资料已较为完善，已有系列化标准。

目前我国列管换热器的设计、制造、检验、验收按“钢制管壳式（即列管式）换热器”（GB151）标准执行。

列管式换热器主要有固定管板式换热器、浮头式换热器、U型管换热器和填料函式换热器等。

固定管板式换热器有结构简单、排管多等优点。

但由于结构紧凑，固定管板式换热器的壳侧不易清洗，而且当管束和壳体之间的温差太大时，管子和管板易发生脱离，故不适用与温差大的场合。

化工原理课程设计-列管式换热器（热水冷却器）化工原理课程设计任务书课题名称列管式换热器(热水冷却器)课题性质工程设计类班级应用化学(一)班学生姓名 XXXXXX学号 20090810030117指导教师 XXXXXX目录目录 ------------------------------------------------------ 2 任务书---------------------------------------------------- 4一(设计题目 ------------------------------------------ 4二(设计的目的 ---------------------------------------- 4三(设计任务及操作条件 -------------------------------- 4四(设计内容 ------------------------------------------ 5 符号说明 -------------------------------------------------- 5 确定设计方案---------------------------------------------- 61.选择换热器类的 -------------------------------------- 62.流程的安排 ------------------------------------------ 6 确定物性数据---------------------------------------------- 6估算换热面积 ------------------------------------------ 81. 热流量 ----------------------------------------- 8 工艺结构尺寸---------------------------------------------- 91. 管径和管内流速 ------------------------------------ 92. 管程数和传热管数 ---------------------------------- 93.平均传热温差校正及壳程数 ---------------------------- 94.传热管排列和分程方法 ------------------------------- 105.壳体内径 ------------------------------------------- 106.折流板---------------------------------------------- 117.其它附件 ------------------------------------------- 118.接管------------------------------------------------ 11 换热器核算----------------------------------------------- 121.热流量核算 ----------------------------------------- 12(1)壳程表面传热系数 ----------------------------- 12(2)关内表面传热系数 ------------------------------- 13(3)污垢热阻和管壁热阻 --------------------------- 13(4)传热系数Kc ------------------------------------- 14(5) 传热面积裕度 -------------------------------- 142.壁温核算 ------------------------------------------- 15换热器内流体的流动阻力 ------------------------------- 16(1)管程流体阻力 --------------------------------- 16(2)壳程阻力 ------------------------------------- 17 换热器主要结构尺寸和计算结果表 -------------------------- 18 参考文献 ------------------------------------------------- 19 设计结果评价--------------------------------------------- 20 总结 ----------------------------------------------------- 22任务书一(设计题目热水冷却器的设计二(设计的目的通过对热水冷却器的列管式换热器设计，达到让学生了解该换热器的结构特点，并能根据工艺要求选择合适的类型，同时还能根据传热的基本原理，选择流程，确定换热器的基本尺寸，计算传热面积以及计算流体阻力。

化工原理课程设计-空气压缩机后冷却器化工原理课程设计-空气压缩机后冷却器化工原理课程设计题目：空气压缩机后冷却器学生姓名：吴琦楠指导老师：张亚君学院：轻工与食品学院班级：食品科学与工程1班学生学号：201230411233 时间：2015年7月目录一、设计任务书1 1.1设计数据1 1.2设计项目1 1.3设计分量1 二、确定设计方案2 2.1 选择换热器的类型2 2.2 流动方向及流速的确定2 2.3 安装方式2 三、设计条件及主要物性参数3 3.1设计条件3 3.2确定主要物性数据3 3.2.1定性温度3 3.2.2流体有关物性数据3 四、传热过程工艺计算5 4.1 估算传热面积5 4.1.1热流量5 4.1.2平均传热温差5 4.1.3传热面积5 4.1.4冷却水用量5 4.2主体构件的工艺结构尺寸5 4.2.1管径和管内流速5 4.2.2管程数和传热管数5 4.2.3 平均传热温差校正及壳程数6 4.2.4 传热管的排列和分程方法6 4.2.5 壳体内径6 4.2.6折流板6 4.3换热器主要传热参数核算7 4.3.1热量核算7 4.3.2 壁温核算9 4.3.3换热器内流体的流动阻力(压降)9 五、机械结构设计11 5.1壳体11 5.1.1壳体直径与壁厚11 5.1.2气压校核11 5.2浮头管板及浮头法兰11 5.3管箱法兰和管箱侧壳体法兰11 5.4管箱结构设计12 5.5固定端管板结构12 5.5外头盖法兰、外头盖侧壳体法兰12 5.6拉杆12 5.7分程隔板12 5.8接管12 5.9折流板13 5.9.1折流板选型13 5.9.2折流板计算13 六、连接及排列方式14 6.1管子与管板的连接14 6.2管板与壳体、管箱的连接14 6.3管程分布与管子排列14 6.4分程隔板的连接14 七、附属件的计算及选型15 7.1接管法兰15 7.2垫片15 7.3防冲板15 7.4支座设计15 7.3.1 支座的设计选型15 7.3.2 支座承载能力校核16 八、设计计算结果汇总表17 九、设计总结18 十、参考资料19 附：空气压缩机冷却器工艺流程图20 一、设计任务书 1.1设计数据为某工厂设计一台空气压缩机后冷却器的基础数据如下：(1)空气流量：Vh= 13 m3/min (标准状态) 操作压强：Ph=1.5 MPa 进口温度（初温）：T1=150 ℃出口温度（终温）：T2= 40 ℃(2)冷却剂：常温下的水初温：t1＝30℃；终温：t2 ＝36℃；温差：△t=6℃；（△t=5～8℃）(3)冷却器的压降50°C，设计压力为1.6MPa时，管板厚度取为46mm 钩圈采用B型，设计厚度为46+16=62mm 浮头盖封头球面内半径按GB 151-1999标准中表46，当DN=600mm时，取Ri=500mm 浮头盖封头厚度取8mm 垫片宽度：取bn=12mm 浮头法兰内直径：Dfi=Di-2(b1+bn)=600-2×(3+12)=570mm 浮头法兰外直径：Dfo=Di+80=680mm 浮头法兰螺栓孔中心分布圆直径取650mm 浮头法兰厚度：b=100mm 浮头法兰螺栓规格：M20，数量为24。

第一章列管换热器设计概述1.1.换热器系统方案的确定进行换热器的设计，首先应根据工艺要求确定换热系统的流程方案并选用适当类型的换热器，确定所选换热器中流体的流动空间及流速等参数，同时计算完成给定生产任务所在地需的传热面积，并确定换热器的工艺尺寸且根据实际流体的腐蚀性确定换热器的材料，根据换热器内的压力来确定其壁厚。

1.1.1全塔流程的确定从塔底出来的釜液一部分进入再沸器再沸后回到精馏塔内，一部分进入到冷却器中。

为了节约能源，提高热量的利用率，采用原料液冷却塔底釜液，这样不仅冷却了釜液又加热了原料液，既可以减少预热原料所需要的热量，又可减少冷却水的消耗。

从冷却器出来的釜液直接储存，从冷却器出来的原料液再通往原料预热器预热到所需的温度。

塔顶蒸出的乙醇蒸汽通入塔顶全凝器进行冷凝，冷凝完的液体进入液体再分派器，其中的2/3回流到精馏塔内，另1/3进入冷却器中进行冷却，流出冷却器的液体直接储存作为产品卖掉。

1.1.2加热介质冷却介质的选择在换热过程中加热介质和冷却介质的选用应根据实际情况而定。

除应满足加热和冷却温度外，还应考虑来源方面，价格低廉，使用安全。

在化工生产中常用的加热剂有饱和水蒸气、导热油，冷却剂一般有水和盐水。

综合考虑，在本次设计中的换热器加热介质选择饱和水蒸气，冷却介质选择水。

1.1.3换热器类型的选择列管式换热器的结构简单、牢固，操作弹性大，应用材料广，历史悠久，设计资料完善，并已有系列化标准，特别是在高温、高压和大型换热设备中占绝对优势。

所以本次设计过程中的换热器都选用列管式换热器。

由于本次设计过程中所涉及的换热器的中冷热流体温差不大（小于70℃）,各个换热器的工作压力在1.6MP以下，都属于低压容器，因固定管板式换热器两端管板与壳体连在一起，这类换热器结构简单、价格低廉、管子里面易清洗，所以可选择列管式换热器中的固定管板式换热器。

1.1.4流体流动空间的选择哪一种流体流经换热器的管程，哪一种流体流经壳程，下列各点可供选择时参考(以固定管板式换热器为例)。

化工原理课程设计---列管式换热器的设计列管式换热器是一种常用的换热器类型，其结构简单、传热效率高、维修方便等优点使其在工业生产中得到广泛应用。

该换热器由多个平行排列的管子组成，热流体和冷流体分别流过管内外，通过管壁传递热量，实现热量交换。

根据不同的流体流动方式，列管式换热器又可分为纵向流式和横向流式两种形式。

其中，横向流式换热器传热效率更高，但结构较为复杂，维修难度较大，因此在实际应用中需要根据具体情况进行选择。

浮头式换热器的特点是管板和壳体之间没有固定连接，只有一个浮头，管束和浮头相连。

浮头可以在壳体内自由移动，以适应管子和壳体的热膨胀。

这种结构适用于温差较大或壳程压力较高的情况。

但是，由于管束和浮头的连接是松散的，因此需要注意防止泄漏。

U型管式换热器：U型管式换热器的管子呈U形，两端分别焊接在管板上，形成一个U型管束。

壳体内的流体从一端进入，从另一端流出，管内的流体也是如此。

这种结构适用于流体腐蚀性较强的情况，因为管子可以很容易地更换。

多管程换热器：多管程换热器是将管束分成多个组，每组管子单独连接到管板上，形成多个管程。

这种结构可以提高传热效率，但也会增加流体阻力。

因此，需要根据具体情况来选择多管程的数量。

总之，列管式换热器是一种广泛应用于化工及酒精生产的换热器。

不同的结构适用于不同的工艺条件，需要根据具体情况来选择合适的换热器。

在使用过程中，需要注意保养和维护，及时清洗和更换损坏的部件，以保证换热器的正常运行。

换热器的一块管板与外壳用法兰连接，另一块管板不与外壳连接，这种结构称为浮头式换热器。

浮头式换热器的优点是管束可以拉出以便清洗，管束的膨胀不受壳体约束，因此在两种介质温差大的情况下，不会因管束与壳体的热膨胀量不同而产生温差应力。

但其缺点是结构复杂，造价高。

填料式换热器的管束一端可以自由膨胀，结构比浮头式简单，造价也较低。

但壳程内介质有外漏的可能，因此不应处理易挥发、易燃、易爆和有毒的介质。

一、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1.1Mpa，而冷却水的操作压力取0.3Mpa，如果热空气走管内可以避免壳体受压，可节省壳程金属消耗量；（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8 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。

三、设计条件及主要物性参数3.1设计条件由设计任务书可得设计条件如下表：体积流量进口温度出口温度操作压力设计压力注：要求设计的冷却器在规定压力下操作安全，必须使设计压力比最大操作压力略大，本设计的设计压力比最大操作压力大0.1MPa 。

3.2确定主要物性数据3.2.1定性温度的确定可取流体进出口温度的平均值。

化⼯原理课程设计__换热器⼀、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1.1Mpa ，⽽冷却⽔的操作压⼒取0.3Mpa ，如果热空⽓⾛管内可以避免壳体受压，可节省壳程⾦属消耗量；（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8 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。

空⽓⽔⽔空⽓三、设计条件及主要物性参数3.1设计条件注：要求设计的冷却器在规定压⼒下操作安全，必须使设计压⼒⽐最⼤操作压⼒略⼤，本设计的设计压⼒⽐最⼤操作压⼒⼤0.1MPa 。

3.2确定主要物性数据3.2.1定性温度的确定可取流体进出⼝温度的平均值。

化工原理课程设计任务书一、设计题目设计一台换热器二、操作条件①油：入口温度130℃，出口温度70℃②冷却介质：循环水，入口温度30℃，出口温度40℃③允许压强降：管侧允许压力损失为5MPa，壳侧允许压力损失为10MPa④生产任务：油的流速为10000kg/h三、设备类型列管式换热器四、设计要求（1）合理地实现所规定的工艺条件；（2）结构安全可靠；（3）便于制造、安装、操作、和维修；（4）经济上合理。

化工原理课程设计说明书1.设计概述换热是将热流体的部分热量传递给冷流体的设备，又称热交换器。

换热器是一种在不同温度的两种或两种以上流体间实现物料之间热量传递的节能设备，是使热量由较高的流体传递给温度较低的流体，使流体温度达到流程规定的指标，以满足过程工艺条件的需要，同时也提高能源利用率的主要设备之一。

换热器是化工、石油、动力、食品及其它许多工业部门的通用设备，在生产中占有重要地位。

在化工装置中换热设备占设备数量的40%左右，占总投资的35%～46%。

在化工生产中换热器可作为加热器、冷却器、冷凝器、蒸发器和再沸器等，应用更加广泛。

换热器种类很多，但根据冷、热流体热量交换的原理和方式基本上可分三大类即：间壁式、混合式和蓄热式。

在三类换热器中，间壁式换热器应用最多。

目前，在换热设备中，使用量最大的是管壳（列管）式换热器，尤其在高温、高压和大型换热设备中占有绝对优势。

一般来讲，管壳式换热器具有易于加工制造、成本低、可靠性高，且能适应高温高压的特点。

数据显示2010年中国换热器产业市场规模在500亿元左右，主要集中于石油、化工、冶金、电力、船舶、集中供暖、制冷空调、机械、食品、制药等领域。

其中，石油化工领域仍然是换热器产业最大的市场，其市场规模为150亿元;电力冶金领域换热器市场规模在80亿元左右;船舶工业换热器市场规模在40亿元以上;机械工业换热器市场规模约为40亿元;集中供暖行业换热器市场规模超过30亿元，食品工业也有近30亿元的市场。

化工原理课程设计案例范本一、课程设计题目以甲醇为原料，设计甲醇制乙醇的工艺流程。

二、设计要求1.设计产乙醇的工艺流程，包括反应器、分离器、加热器、冷却器等装置的选型和设计。

2.考虑工艺流程的能耗、安全性、环保性等因素。

3.设计出产乙醇的最佳工艺流程，并给出工艺流程图和各设备的工作参数。

三、设计思路1.甲醇制乙醇的反应方程式为：CH3OH + CH3OH → C2H5OH + H2O2.设计工艺流程时，首先需要选择反应器。

甲醇制乙醇反应一般采用连续式反应器或循环式反应器，常见的有管式反应器、搅拌式反应器等。

3.反应器后需要设置分离器，将反应产物中的乙醇和水分离出来。

常见的分离器有蒸馏塔、回流蒸馏塔等。

4.在工艺流程中还需要设置加热器和冷却器，以控制反应温度和分离出的产物温度。

5.最后，需要考虑工艺流程的能耗、安全性和环保性等因素，选择合适的设备和工艺条件。

四、设计步骤1.确定反应器：选择管式反应器，其反应温度为240℃，反应压力为30MPa。

2.设计分离器：选择蒸馏塔作为分离器，分离塔采用三段式结构，塔顶温度为95℃，塔底温度为80℃。

3.设计加热器和冷却器：反应器前后分别设置加热器和冷却器，加热器采用热交换器，冷却器采用空气冷却器。

4.确定工艺流程：甲醇制乙醇的工艺流程如下图所示。

甲醇加热→反应器→分离塔→乙醇冷却五、设计结果1.工艺流程图2.设备参数表设备名称设计参数反应器反应温度240℃，反应压力30MPa分离塔三段式结构，塔顶温度95℃，塔底温度80℃加热器热交换器冷却器空气冷却器六、结论本设计以甲醇为原料，设计了甲醇制乙醇的工艺流程。

通过选择合适的反应器、分离器、加热器和冷却器等设备，设计出了产乙醇的最佳工艺流程，并给出了各设备的工作参数。

该工艺流程具有能耗低、安全性高、环保性好等优点，可为实际生产提供参考。

空气压缩机课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能够理解空气压缩机的原理与结构，掌握其主要部件的功能及工作过程。

2. 学生能够掌握空气压缩机的分类及适用场合，了解不同类型压缩机的优缺点。

3. 学生能够掌握空气压缩机相关的基本概念，如压力、容积、功率等。

技能目标：1. 学生能够运用所学知识，分析并解决空气压缩机在实际应用中遇到的问题。

2. 学生能够通过实际操作，熟练掌握空气压缩机的使用、维护及安全操作规程。

3. 学生能够运用图表、数据等工具，对空气压缩机的性能进行评价和分析。

情感态度价值观目标：1. 培养学生对机械工程领域的兴趣，激发他们探索科学技术的热情。

2. 培养学生的团队协作意识，使他们学会在合作中解决问题，共同完成任务。

3. 培养学生关注环保、节能意识，让他们认识到空气压缩机在节能减排方面的重要性。

本课程针对初中年级学生，结合学生年龄特点，注重理论知识与实践操作的相结合。

在教学过程中，充分考虑学生的认知水平、兴趣和需求，采用生动形象的教学方法，激发学生的学习兴趣。

通过本课程的学习，使学生不仅掌握空气压缩机的相关知识，还能提高他们的实践操作能力、分析解决问题的能力，以及团队协作能力。

同时，注重培养学生的环保意识，使他们成为具有社会责任感的新时代青年。

二、教学内容1. 空气压缩机原理与结构- 压缩机基本概念及工作原理- 空气压缩机主要部件及其功能- 不同类型空气压缩机的结构特点2. 空气压缩机的分类与适用场合- 按照工作原理和结构分类- 各类型空气压缩机的优缺点- 空气压缩机适用场合及选择方法3. 空气压缩机性能参数- 压力、容积、功率等基本概念- 性能参数的测量与计算方法- 性能曲线及性能评价4. 空气压缩机的使用与维护- 操作规程及安全注意事项- 常见故障及其排除方法- 维护保养方法及周期5. 实践操作- 空气压缩机拆装与组装- 空气压缩机性能测试- 故障排查与维护保养操作教学内容依据课程目标，结合教材相关章节进行组织。

化工原理课程设计学院：化学与生物工程学院专业：应用化学题目：非标准系列管壳式气体冷却器的设计化工原理课程设计任务书一、设计题目：非标准系列管壳式气体冷却器的设计二、设计条件1.生产能力：混合气体流量为6000/h，混合气的相对分子质量为17.2.混合气进口温度为144.5℃，出口温度为57℃，冷却水入口温度30℃，出口温度36℃。

3．已知混合气及冷却水在定性温度下的物性数据：密度（Kg/）粘度（mPa.s）比热容（KJ/Kg.）导热系数(W/(m.))混合气0．925 0.0155 1.9 0.058冷却水994.7 0.757 4.174 0.6224.两流体均无相变。

三、设计步骤及要求1.确定设计方案（1）选择列管式换热器的类型（2）选择冷却剂的类型和进出口温度（3）查阅介质的物性参数（4）选择冷热流体流动的空间及流速2.初步估算换热器的传热面积3.初选换热器规格4.校核（1）核算换热器的传热面积，要求设计裕度不小于10%，不大于20%。

（2）核算管程和壳程的流体阻力损失。

如果不符合上述要求重新进行以上计算5.附属结构如封头、管箱、分程隔板、缓冲板、拉杆和定距管、人孔或手孔、法兰、补强圈等的选型四、设计成果1.设计说明书（A4纸）（1）内容包括封面、任务书、目录、正文、参考文献、附录（2）格式必须严格按照兰州交通大学毕业设计的格式打印。

2.换热器工艺条件图（2号图纸）（手绘）五、时间安排（1）第19周～第20周，于7月17号下午3点本人亲自到指定地点交设计成果.六、设计考核（1）设计是否独立完成；（2）设计说明书的编写是否规范（3）工艺计算与图纸正确与否以及是否符合规范（4）答辩七、参考资料1.《化工原理课程设计》贾绍义柴诚敬天津科学技术出版社2.《换热器设计手册》化学工业出版社3.《化工原理》夏清天津科学技术出版社目录1.摘要 (1)2.文献综述 (2)2.1热量传递的概念与意义 (2)2.1.1热量传递的概念 (2)2.1.2. 化学工业与热传递的关系 (2)2.1.3.传热的基本方式 (2)2.2换热器简介 (3)2.2.1固定管板式换热器 (3)2.2.2浮头式换热器 (3)2.2.3 U形管式换热器 (4)2.3 列管式换热器设计一般要求 (5)2.4 流体流径的选择 (6)2.5管壳式换热器 (6)2.5.1工作原理 (6)2.5.2主要技术特性 (7)3.工艺计算 (8)3.1 确定设计方案 (8)3.1.1确定流体的定性温度 (8)3.1.2选择列管式换热器的形式 (8)3.1.3确定流体在换热器中的流动途径 (8)3.2设计参数 (8)3.3计算总传热系数 (8)3.3.1.热流量 (9)3.3.2冷却水用量 (9)3.3.3计算传热面积 (9)3.3.4工艺结构尺寸 (9)3.3.5传热计算 (10)3.3.6换热器内流体的流动阻力 (12)4.换热器主要结构尺寸和计算结果 (15)5.参考文献 (16)6.附录 (17)6.1英文字母 (17)6.2 希腊字母 (17)6.3下标 (17)1.摘要热量传递不仅是化工、能源、宇航、冶金、机械、石油、动力、食品、国防等各工业部门重要的单元操作之一，它还在农业、环境保护等其他部门中广泛涉及。

2、空气压缩机后冷却器工艺计算中总传热系数K的经验值取多少？换热管用碳钢和不锈钢时K分别取多少？《化工装置实用工艺设计》中查得：管内走水，管外走和蒸汽，总传热系数U值范围为 20-35 Btu/hr*ft*F;《化学工程师手册》中查得：壳程走水或盐水，管侧走压缩空气或氮气，总传热系为数U 值范围为 110-230 W/sqm*C；管侧走常压空气或氮气则为 30-110W/sqm*C至于：换热管用碳钢和不锈钢时K分别取多少？这个其实影响不大，应该说还不如污垢热阻的取值影响大，本身以上的U值就是个范围，所以没有必要强求换热管用碳钢和不锈钢时K分别取多少，只能说碳钢的热导率比不锈钢大，在同等工况下，当然碳钢的总传热系数比不锈钢的好。

空气压缩机后冷却器工艺计算中总传热系数K值和空气侧操作压力影响很大(即给热系数控制侧的允许阻力降),低压空分空压机的后冷却器(空气压力约0.6MPA)和天然气氨厂空压机的后冷却器(空气压力约3.6MPA)允许的阻力降是不同的(体现为压缩功的功耗不同),换热系数相差很大。

一般在相同条件下,允许阻力降大,特别是给热系数控制侧,总换热系数可能大很多.4楼的数据可以作为一个参考,具体工况下的换热系数还和换热器形式(1-1或则2-1或则1-2,和允许的阻力降也有关),空气放在管内还是管外等关系很大.热侧为气体给热(控制侧),一般冷却水污垢也大,因此这类换热器的换热系数一般不大.因此碳钢还是不锈钢的管子对总换热系数影响不大.一般采用碳钢够了,不考虑采用不锈钢.对于第二个问题，我看了4、5楼两位朋友的意见，感觉都不是很全面，5楼的陆总（早就听老汪说起过您，有机会再请教）考虑到压力及系统因素较全面；通常2、3公斤的压缩空气与循环水（26-30度入水）此时常规选择光管换热器还是管内走水，此时总传热系数在70-150左右，至于不锈钢和碳钢其实考虑到材料自身因素（毕竟不锈钢此时选用壁厚1mm,碳钢至少也要1.5mm），两者的总传热系数大体相同；当随着压力升高至5公斤时，大概在200左右；到10公斤左右时，约为270左右，压力再高至20公斤时总K值能达到330以上。

化工原理课程设计甲苯冷却器的设计换热器的设计(1)化工原理课程设计甲苯冷却器的设计-换热器的设计化工原理中，换热器是非常重要的一个环节，它常常被应用在各种流体的冷却和加热过程中。

本篇论文针对甲苯冷却器的设计进行具体讲解，包括该设备的设计原理、设计过程、设计结果与考虑因素等相关内容。

一、甲苯冷却器的设计原理甲苯冷却器利用冷却介质在管内流动，将甲苯热量带走，从而实现甲苯的降温与冷却。

在该设备中，管道里的冷却介质通常使用水或空气，两者的差异主要在于使用条件和选择上的区别。

二、甲苯冷却器的设计过程1. 确定冷却介质和管路该设备可使用的冷却介质主要包括水和空气，选择时需考虑成本、稳定性、危险性等因素。

同时，应了解管路的结构和特点，以保证介质的正常流动。

2. 确定甲苯流量和出口温度根据甲苯的使用需求以及实验数据，可以测定出甲苯的需要流量和出口温度。

在选择设备时也应当根据这些参数进行精准计算，并进行考虑，从而实现最佳的冷却效果。

3. 估算需求的冷却介质量在 obtianing 清晰的管路、致动平衡和不变的操作条件之后，可以按照热平衡方程进行计算，进而估算所需的冷却介质流量和温度范围。

该过程可使用一些常见的冷热交换计算公式和热力学公式进行完成。

4. 获取具体的设备参数经过以上的估算和计算，可以获取到最终的设备参数，包括管长、管径、换热器结构、流量、出口温度等。

在预定设计方案后，还需对其进行更广泛的验证和检验，确保采用的方案能够实现可靠的甲苯冷却效果。

三、甲苯冷却器的设计结果与考虑因素1. 设备参数的简介本次设计的甲苯冷却器，其管长为20m，管径为1cm，冷却介质为水，换热器式样采用螺旋板式，流量大小为1.5m3/h，出口温度设定值为28度左右。

2. 考虑设备的性能和可靠性在进行设计时，关于设备的性能和可靠性应当始终处于考虑的范畴中。

这包括设备的设计材料是否可靠、选用的换热器结构是否能够实现最佳热交换效果、是否满足设计参数要求等方面。

化工原理课程设计集团标准化工作小组 [Q8QX9QT-X8QQB8Q8-NQ8QJ8-M8QMN]化工原理课程设计题目：姓名：班级：学号：指导老师：设计时间：序言化工原理课程设计是综合运用《化工原理》课程和有关先修课程（《物理化学》，《化工制图》等）所学知识，完成一个单元设备设计为主的一次性实践教学，是理论联系实际的桥梁，在整个教学中起着培养学生能力的重要作用。

通过课程设计，要求更加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及方法，锻炼和提高学生综合运用理论知识和技能的能力，问题分析能力，思考问题能力，计算能力等。

精馏是分离液体混合物（含可液化的气体混合物）最常用的一种单元操作，在化工，炼油，石油化工等工业中得到广泛应用。

精馏过程在能量剂驱动下（有时加质量剂），使气液两相多次直接接触和分离，利用液相混合物中各组分的挥发度的不同，使易挥发组分由液相向气相转移，难挥发组分由气相向液相转移，实现原料混合液中各组分的分离。

根据生产上的不同要求，精馏操作可以是连续的或间歇的，有些特殊的物系还可采用衡沸精馏或萃取精馏等特殊方法进行分离。

本设计的题目是苯-甲苯连续精馏筛板塔的设计，即需设计一个精馏塔用来分离易挥发的苯和不易挥发的甲苯，采用连续操作方式，需设计一板式塔将其分离。

目录一、化工原理课程设计任书 (3)二、设计计算 (3)1.设计方案的确定 (3)2.精馏塔的物料衡算 (3)3.塔板数的确定 (4)4.精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 (8)5.精馏塔的塔体工艺尺寸计算 (10)6.塔板主要工艺尺寸的计算 (11)7.筛板的流体力学验算 (13)8.塔板负荷性能图 (15)9.接管尺寸确定 (30)二、个人总结 (32)三、参考书目 (33)（一）化工原理课程设计任务书板式精馏塔设计任务书一、设计题目：设计分离苯―甲苯连续精馏筛板塔二、设计任务及操作条件1、设计任务：物料处理量： 7万吨／年进料组成： 37％苯，苯-甲苯常温混合溶液（质量分率，下同）分离要求：塔顶产品组成苯≥95％塔底产品组成苯≤6%2、操作条件平均操作压力： kPa平均操作温度：94℃回流比：自选单板压降： <= kPa工时：年开工时数7200小时化工原理课程设计三、设计方法和步骤：1、设计方案简介根据设计任务书所提供的条件和要求，通过对现有资料的分析对比，选定适宜的流程方案和设备类型，初步确定工艺流程。

化工原理课程设计-煤气压缩机后冷却器背景介绍煤气压缩机是在煤气处理过程中广泛使用的设备之一。

为了保证其高效运行，煤气压缩机后冷却器的设计变得关键。

该文档主要介绍了化工原理课程设计中煤气压缩机后冷却器的设计问题和解决方案。

问题陈述煤气压缩机在进行压缩工作时会产生热量，如果不能及时将这部分热量散发掉，可能会导致煤气压缩机的过热和损坏。

因此，需要设计一个后冷却器来降低煤气温度。

设计目标煤气压缩机后冷却器的设计目标是：1. 降低煤气的温度至安全运行范围内；2. 提高煤气压缩机的效率；3. 考虑到设备的可操作性和成本。

设计方案设计方案应基于以下几个关键因素：1. 煤气特性：考虑煤气的压力、温度、流量以及煤气中可能存在的杂质；2. 后冷却介质：选择合适的冷却介质以提供足够的冷却效果；3. 设备结构：包括后冷却器的型式、换热面积、管束布置、冷却剂流动方式等；设计步骤以下是煤气压缩机后冷却器的设计步骤：1. 收集煤气特性数据：包括煤气的压力、温度、流量和成分等信息；2. 确定冷却介质：根据煤气的温度和流量，选择合适的冷却介质；3. 计算换热面积：根据煤气的温度差和质量流速，计算所需的换热面积；4. 设计器件结构：选择合适的后冷却器型式，并进行管束布置和冷却剂流动方式的设计；5. 评估性能：通过热力学计算和模拟，评估后冷却器的性能，包括温度降低、压力损失等；6. 优化设计：根据评估结果，对设计进行优化，以提高后冷却器的效率和可靠性；7. 完善设计文档：编写完善的设计报告，包括设计计算和仿真结果、设备参数等。

结论通过合理的煤气压缩机后冷却器设计，可以保证煤气压缩机的安全运行和高效工作。

设计人员应考虑煤气特性、冷却介质选择、器件结构设计等关键因素，通过逐步的设计步骤和评估，最终得到合适的后冷却器设计方案。

设计过程中应注重优化设计，以提高后冷却器的效率和可靠性。

新型空气压缩机后冷却器设计计算空气压缩机的后冷却器是将从压缩机出口流出的高温高压空气进行冷却，降低温度和压力，提高空气的密度和效率。

后冷却器设计的主要目标是使空气快速冷却，同时保证冷却效果，并且尽量减小体积和能耗。

首先，需要了解设计后冷却器的一些关键参数，包括压缩机出口温度和压力、冷却后的温度和压力、设计冷却空气的流量等。

这些参数将影响后冷却器设计的整体布局和参数。

其次，需要确定后冷却器的工作原理。

常用的后冷却器工作原理有直接冷却、间接冷却和透平制冷等。

直接冷却是通过空气与冷却介质直接接触，传递热量并冷却空气；间接冷却则是通过介质与空气进行热交换，实现冷却的目的；透平制冷是利用透平机械的工作原理，将透平的功率转化为冷却能量，实现冷却。

然后，根据需要冷却的空气流量，选择合适的后冷却器型号和尺寸。

常见的后冷却器类型包括管壳式、板式、圆形盘管式等。

不同的类型有不同的冷却效果和尺寸限制。

根据设计需求和空间限制，选择适当的后冷却器类型。

接下来，进行后冷却器的热力计算。

根据空气的温度和压力变化，计算需要冷却的空气的热负荷。

同时，还需要根据冷却介质的温度和压力变化，计算冷却介质的制冷量。

通过热量平衡计算，确定后冷却器的冷却面积和冷却介质的流量。

在计算冷却面积时，可以使用换热器的换热模型，根据流体的热传导和对流换热原理进行计算。

根据对流传热的公式和热传导的公式，确定需要的换热面积。

同时，还需要对后冷却器的流体阻力进行计算。

通过流体力学的基本原理，计算流体在后冷却器内的压力损失和流速分布。

根据流体力学的计算结果，确定后冷却器的管径和管道布局。

最后，需要考虑后冷却器的结构设计和选材。

后冷却器的结构应尽量简单紧凑，以减小体积和能耗。

同时，应选用适当的材料，以保证后冷却器的耐腐蚀性和耐高温性能，提高后冷却器的使用寿命。

综上所述，新型空气压缩机后冷却器的设计计算，需要考虑参数选择、冷却原理、后冷却器类型、冷却面积计算、流体阻力计算、结构设计和选材等因素。

一、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1.1Mpa，而冷却水的操作压力取0.3Mpa，如果热空气走管内可以避免壳体受压，可节省壳程金属消耗量；（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5～30m·s-1；冷却水的流速范围为0.2～1.5m·s-1。

本设计中，假设热空气的流速为8m·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。

三、设计条件及主要物性参数3.1设计条件由设计任务书可得设计条件如下表：注：要求设计的冷却器在规定压力下操作安全，必须使设计压力比最大操作压力略大，本设计的设计压力比最大操作压力大0.1MPa 。

3.2确定主要物性数据3.2.1定性温度的确定可取流体进出口温度的平均值。

目录一、设计任务书 (1)1.1设计数据 (1)1.2设计项目 (1)1.3设计分量 (1)二、确定设计方案 (2)2.1 选择换热器的类型 (2)2.2 流动方向及流速的确定 (2)2.3 安装方式 (2)三、设计条件及主要物性参数 (3)3.1设计条件 (3)3.2确定主要物性数据 (3)3.2.1定性温度 (3)3.2.2流体有关物性数据 (3)四、传热过程工艺计算 (5)4.1 估算传热面积 (5)4.1.1热流量 (5)4.1.2平均传热温差 (5)4.1.3传热面积 (5)4.1.4冷却水用量 (5)4.2主体构件的工艺结构尺寸 (5)4.2.1管径和管内流速 (5)4.2.2管程数和传热管数 (5)4.2.3 平均传热温差校正及壳程数 (6)4.2.4 传热管的排列和分程方法 (6)4.2.5 壳体内径 (6)4.2.6折流板 (6)4.3换热器主要传热参数核算 (7)4.3.1热量核算 (7)4.3.2 壁温核算 (9)4.3.3换热器内流体的流动阻力(压降) (9)五、机械结构设计 (11)5.1壳体 (11)5.1.1壳体直径与壁厚 (11)5.1.2气压校核 (11)5.2浮头管板及浮头法兰 (11)5.3管箱法兰和管箱侧壳体法兰 (11)5.4管箱结构设计 (12)5.5固定端管板结构 (12)5.5外头盖法兰、外头盖侧壳体法兰 (12)5.6拉杆 (12)5.7分程隔板 (12)5.8接管 (12)5.9折流板 (13)5.9.1折流板选型 (13)5.9.2折流板计算 (13)六、连接及排列方式 (14)6.1管子与管板的连接 (14)6.2管板与壳体、管箱的连接 (14)6.3管程分布与管子排列 (14)6.4分程隔板的连接 (14)七、附属件的计算及选型 (15)7.1接管法兰 (15)7.2垫片 (15)7.3防冲板 (15)7.4支座设计 (15)7.3.1 支座的设计选型 (15)7.3.2 支座承载能力校核 (16)八、设计计算结果汇总表 (17)九、设计总结 (18)十、参考资料 (19)附：空气压缩机冷却器工艺流程图 (20)一、设计任务书1.1设计数据为某工厂设计一台空气压缩机后冷却器的基础数据如下：(1)空气流量：V h= 13 m3/min (标准状态)操作压强：P h=1.5 MPa进口温度（初温）：T1=150 ℃出口温度（终温）：T2= 40 ℃(2)冷却剂：常温下的水初温：t1＝30℃；终温：t2 ＝36℃；温差：△t=6℃；（△t=5～8℃）(3)冷却器的压降<1m水柱(1m水柱＝9.8*103pa)1.2设计项目1、确定设计方案：确定冷却器型式，流体流向与流速的选择，冷却器的安装方式等；2、工艺设计：冷却器的工艺计算和强度计算，确定冷却剂用量，传热膜系数，传热面积，换热器管长，总管数，管间距，管程数，壳程数，校核压降等。