化工原理課程設(shè)計(jì)海水換熱器（冷凝器）的設(shè)計(jì)

1、課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)海水換熱器（冷凝器）的設(shè)計(jì) 院（系） 輕工與食品學(xué)院 專(zhuān) 業(yè) 食品質(zhì)量與安全 班 級(jí) 2012級(jí) 指導(dǎo)老師 學(xué)生姓名 2015年 7 月 16日課程設(shè)計(jì)評(píng)語(yǔ)：課程設(shè)計(jì)總評(píng)成績(jī)：課程設(shè)計(jì)答辯老師簽字： 年 月 日第一章化工原理課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)4一、題目：海水換熱器（冷凝器）的設(shè)計(jì)5二、任務(wù)及步驟：5（一）工藝設(shè)計(jì)5（二）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)5（三）機(jī)械設(shè)計(jì)6三、作業(yè)份量：6第二章確定設(shè)計(jì)方案72.1 冷卻器的型式的選擇72.2 流程的選擇72.3 流速的初步選擇82.4 流體進(jìn)出口溫度的初步確定82.5 流體物理性質(zhì)82.6 安裝方式9第三章估算傳熱面積及基本尺寸的確定93.1 總傳熱量（忽略熱

2、損失）93.2冷卻海水的流量（忽略熱損失）93.3平均傳熱溫差93.4初算傳熱面積103.5換熱管選取103.6管程數(shù)和傳熱管數(shù)103.7殼程數(shù)的選取103.8傳熱管的排布和分程11第四章?lián)Q熱器核算114.1管程傳熱膜系數(shù)114.2殼程傳熱膜系數(shù)124.3總傳熱系數(shù)k124.4傳熱面積校核134.5壁溫核算134.6管程阻力核算134.7殼程阻力134.8工藝設(shè)計(jì)結(jié)論14第五章主要構(gòu)件的設(shè)計(jì)計(jì)算及選型145.1 殼體145.2管板155.3 支撐板165.4拉桿及定距管175.5 分程隔板185.6封頭及管箱185.7接管及其法蘭195.8支座21第六章離心泵的選擇24第七章設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果匯總表

3、24第八章 設(shè)計(jì)總結(jié)26致謝：26參考資料：27第一章 化工原理課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)一、題目：海水換熱器（冷凝器）的設(shè)計(jì) 某液化石油氣運(yùn)輸船需設(shè)計(jì)一冷凝器，將丙烷氣（石油氣組分之一）在一定溫度和壓力下冷凝成為液體。冷卻劑用海水。設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)如下：1丙烷氣：處理量：0.325kg/s；溫度：35（對(duì)應(yīng)的飽和氣體壓力： 1.203mpa ）2海水（冷卻劑）：海水初溫：25；海水終溫：30。二、任務(wù)及步驟：（一）工藝設(shè)計(jì)1、了解換熱流體的物理化學(xué)性質(zhì)和腐蝕性能。對(duì)確定的換熱器型式（管殼式？或板式？）進(jìn)行簡(jiǎn)要論述。（如果有時(shí)間和興趣，可對(duì)液化石油氣運(yùn)輸船的再液化裝置流程進(jìn)行論述，以理解本設(shè)計(jì)的實(shí)際意義。）

4、2、由熱平衡計(jì)算傳熱量的大小，并確定第二種換熱流體（海水）的用量。3、決定流體通入的空間。4、計(jì)算流體的定性溫度，以確定流體的物性數(shù)據(jù)。5、初算有效平均溫差。一般先按逆流計(jì)算，然后再校核。6、選取管徑和管內(nèi)流速。7、計(jì)算總傳熱系數(shù)k值，包括管程對(duì)流傳熱系數(shù)和殼程對(duì)流傳熱系數(shù)的計(jì)算。由于殼程對(duì)流傳熱系數(shù)與殼徑、管束等結(jié)構(gòu)有關(guān)，因此一般先假設(shè)一個(gè)殼程對(duì)流傳熱系數(shù)，以計(jì)算k值，然后再作校核。8、初估傳熱面積?？紤]安全系數(shù)和初估性質(zhì)，因而常取實(shí)際傳熱面積是計(jì)算值的1.151.25倍。9、選擇管長(zhǎng)l。10、計(jì)算管數(shù)n。11、校核管內(nèi)流速，確定管程數(shù)。12、畫(huà)出排管圖，確定管距，確定殼徑d和殼程擋板形式及

5、數(shù)量等。13、校核殼程對(duì)流傳熱系數(shù)。14、校核有效平均溫差。15、校核傳熱面積，應(yīng)有一定安全系數(shù)，否則需重新設(shè)計(jì)。16、計(jì)算流體流動(dòng)阻力。如阻力超過(guò)允許范圍，需調(diào)整設(shè)計(jì)，直至滿(mǎn)意為止。17、其他。如流體進(jìn)出口管管徑的計(jì)算等。（二）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)包括：換熱管在管板上的固定方法；分程隔板與管板的連接；管板與殼體的連接；折流板與支承板等的連接；換熱器安裝方式等。（三）機(jī)械設(shè)計(jì) 包括：確定殼體壁厚、管板尺寸；選擇換熱器封頭、法蘭、接管（流體進(jìn)出口管）法蘭、支座、接管設(shè)計(jì)。管子拉脫力核算等。三、作業(yè)份量：1、設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)一份，內(nèi)容包括：（1）目錄；（2）設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)；（3）工藝流程圖；（4）流程方案的說(shuō)明與論證；

6、（5）設(shè)計(jì)結(jié)果概要（包括主要設(shè)備的特性參數(shù)、設(shè)計(jì)時(shí)規(guī)定的主要操作參數(shù)、各種物料的量和狀態(tài)等等）；（6）設(shè)計(jì)計(jì)算與論述；（7）對(duì)設(shè)計(jì)的評(píng)述及對(duì)有關(guān)問(wèn)題的分析討論；（8）列出參考文獻(xiàn)（編號(hào)、作者、文獻(xiàn)名稱(chēng)、出版單位、和出版年份）2、換熱器裝配圖（1號(hào)圖紙）。按照有關(guān)繪制化工設(shè)備圖的要求進(jìn)行繪制（其中局部剖面放大圖如：封頭、管板、外殼具體連接的局部放大圖；管子與管板連接的局部放大圖；管子排列圖等）。第二章 確定設(shè)計(jì)方案2.1 冷卻器的型式的選擇本設(shè)計(jì)中海水換熱器（冷凝器）選用帶有支撐板的列管式換熱器，因?yàn)榱泄苁綋Q熱器具有單位體積傳熱面積大，結(jié)構(gòu)緊湊、堅(jiān)固，傳熱效果好，而且能用多種材料制造，適用性較強(qiáng)

7、，操作彈性大，且適用于高溫、高壓的大型裝置中。 本設(shè)計(jì)溫差較小，殼程壓力低，因此選用固定管板式列管換熱器。2.2 流程的選擇本冷卻器的管程走冷卻用海水，殼程待冷凝的丙烷氣體。丙烷氣體與海水逆向流動(dòng)換熱。其原因如下：首先，海水易結(jié)垢，為便于清潔，宜走管程；其次，飽和蒸汽宜走殼程，以便及時(shí)排除冷凝液，且蒸汽較潔凈，以免污染殼程。再次，被冷卻的流體宜走殼程，以便于散熱，增強(qiáng)冷卻效果。2.3 流速的初步選擇海水的流速：1.4 m/s丙烷氣體流速為：10 m/s2.4 流體進(jìn)出口溫度的初步確定管內(nèi)流體（海水）：進(jìn)口溫度：t125 出口溫度：t230 管外流體（丙烷）：進(jìn)口溫度：t129 出口溫度：t22

8、9 操作壓力：pc1.203mpa mpa設(shè)計(jì)壓力：pdc=1.3233 mpa 海水定性溫度為：td=0.4th+0.6tc=0.4*30+0.6*25=27丙烷溫度不變，定性溫度為352.5 流體物理性質(zhì)查海洋手冊(cè)得，鹽度為3.5%的海水在27，101.3kpa下的有關(guān)物性參數(shù)如下表：物質(zhì)名稱(chēng)密度i（kg/m3）定壓比熱容cpi j/(kg·)粘度i（pa·s）導(dǎo)熱系數(shù)i（w·m-1·k）海水10233998.29.6545*10-40.575查純物質(zhì)物理性質(zhì)軟件，丙烷在定性溫度35，1.203mpa時(shí)的物性：物性密度o（kg/m3）粘度o（pa&#

9、183;s）導(dǎo)熱系數(shù)o（w·m-1·-1）汽化熱r(j/kg)丙烷（氣相）21.6858.526*10-60.0193.175*105其中，根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程，且丙烷在常溫常壓下的密度為2.02kg/m3,得：t=0*pp0*t0t=2.02*1.2030.1013*273308=21.685kg/m32.6 安裝方式 冷卻器是小型冷卻器，采用臥式較適宜。第三章 估算傳熱面積及基本尺寸的確定3.1 總傳熱量（忽略熱損失）總傳熱量q=qh=qc qh=qm,h·r=0.325*3.175*105=1.032*105w3.2冷卻海水的流量（忽略熱損失）mi=qccp

10、(t2-t1)=1032003998.2*(30-25)=5.16kg·s-13.3平均傳熱溫差tm = wer=(35-25)-(35-30)/ln(35-25)/（35-30）=7.2其中：r=t1-t2t2-t1=0 p=t2-t1t1-t1=1查化工原理（上）p185圖4-43查的：校正系數(shù)為t=1所以， t=tmt=7.23.4初算傳熱面積由于管程氣體壓力較高，故可選較大的總傳熱系數(shù)。初步設(shè)定設(shè)k=650w·m-2·k-1則估算的傳熱面積為s估=qktm=103200650*7.21=22.05m23.5換熱管選取黃銅在稀硫酸、亞硫酸。中等濃度的鹽酸、醋

11、酸、氫氟酸中抗腐蝕性良好，普遍應(yīng)用與海水冷卻劑，一次選用拉制黃銅管，取管內(nèi)海水流速u(mài)i=1.4m/s選取普通黃銅h68，查的密度8500kg/m3, 導(dǎo)熱系數(shù)=116.7w/(m·k)3.6管程數(shù)和傳熱管數(shù)依據(jù)傳熱管內(nèi)徑和流速確定單程傳熱管數(shù)ns=vi4diui=5.1610234*(0.02)2*1.4=11.4812(根)按單程管計(jì)算，所需的傳熱管長(zhǎng)度為l=s估d0ns=22.053.14*0.025*12=23.424m按單管程設(shè)計(jì)，傳熱管過(guò)長(zhǎng)，宜采用多管程結(jié)構(gòu)?，F(xiàn)取傳熱管長(zhǎng) l=6m ，則該換熱器管程數(shù)為np=l/l=24/6=4傳熱管總根數(shù) n=12×4=48（根

12、）3.7殼程數(shù)的選取由3.3，t=10.8，所以采用單殼程3.8傳熱管的排布和分程采用組合排列法，每程內(nèi)均按正三角形，隔板兩側(cè)采用正方形排列：n=4則同管程管心距為：pt=1.25d0=1.25*25=31.2532mm隔板間相鄰兩管的管心距為z=pt2+6=22mm第四章 換熱器核算4.1管程傳熱膜系數(shù)管程的流通面積為si=di24ns=0.0224*12=0.00377海水實(shí)際流速及其雷諾數(shù)普朗特?cái)?shù)為ui=visi=5.16÷10230.00377=1.34m·s-1re=iuidii=1023*1.34*0.029.6545*10-5=28381.4pr=cpiii=

13、3998.2*9.6545*10-50.561=6.71海水為高粘度液體，所以，管內(nèi)傳熱膜系數(shù)hi為hi=0.023idire0.8pr0.4=5170.9w·m-2·-14.2殼程傳熱膜系數(shù)對(duì)管內(nèi)壁溫度tw，由q=hiai(tw-t),tw=qhiai+t=1032005170.9×3.14×0.02×6×48+27=28.10對(duì)管外壁,由q=am(tw-tw)/b，可得tw=tw+qbam=28.1+103200×0.0025116.7×3.14×0.0224×6×48=28.21

14、其中，dm=d0-dilnd0di=0.024m定性溫度=(ts+tw)2=35+28.21÷2=31.6查的此時(shí)丙烷（液）的=480.21kg/m3,=0.0908w/(m·k),=8.965*10-5pa·sh0=0.725g23rn23d00(ts-tw)0.25=1403.1其中，r=317500j/kg，n=44.3總傳熱系數(shù)k查傳熱傳質(zhì)過(guò)程設(shè)備設(shè)計(jì)表1-12（a）,取管內(nèi)污垢熱阻ri（海水）=9*10-5(m2·k)/w,管外污垢熱阻r0（丙烷）=1.76*10-4(m2·k)/wki=1d0hidi+rid0di+bd0di+r0

15、+1h0=789.35w/ (m2·)kik0=789.35650=1.214滿(mǎn)足換熱器設(shè)計(jì)所要求的1.11.25的范圍，總傳熱系數(shù)初選合適。4.4傳熱面積校核對(duì)計(jì)算傳熱面積，由qisitm，siqi/(tm)103200/(789.35*7.2)=18.16m2實(shí)際傳熱面積為：sp=d0lnt=3.14×0.025×6×48=22.61該換熱器的面積裕度為=0.24處于要求的1525的范圍內(nèi)，該換熱器符合實(shí)際生產(chǎn)要求。4.5壁溫核算本換熱器溫差較小，不需要進(jìn)行溫度補(bǔ)償核算。4.6管程阻力核算查化工原理（上）p47moody圖，黃銅管=0.03mm，/d

16、i=0.0015,得，=0.0283 w/（m·k）對(duì)直管壓降，p1=0.0283×60.02×1.3422×1023=7797.6pa彎管回路中的壓降(一般情況下取3)p2=3×1.3422×1023=2755.4pa總壓降：pi （p1+p2）ft ns np(7797.6+2755.4)×1.4×4×1=59097pa59.1kpa4.7殼程阻力冷凝器殼程流體有相變，故殼程阻力不用核算。 4.8工藝設(shè)計(jì)結(jié)論選取換熱器g400-1.6-22，總換熱系數(shù)789.35 w·m-2·-1

17、 總傳熱面積22.608m2,換熱管長(zhǎng)度6m,換熱管規(guī)格25×2.5，普通黃銅管h68。傳熱管總數(shù)n=48，殼體420×10.換熱器為單殼程四管程，海水走管程，丙烷走殼程。第五章 主要構(gòu)件的設(shè)計(jì)計(jì)算及選型5.1 殼體5.1.1殼體直徑采用四管程結(jié)構(gòu)，取管板的利用率為=0.7，得殼體內(nèi)徑為di=1.05ptn=1.05×32×480.7=278mm圓整取di=400mm.5.1.2相關(guān)參數(shù)查化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)，選用材料q235-b，密度=7850kg/m2工作壓力為p=1.203mpa設(shè)計(jì)壓力為p0=1.1p=1.3233mpa工作溫度t=35設(shè)計(jì)溫度為to

18、=t+(1530)=35+25=60殼體與管板采用單面焊，無(wú)損探傷，取焊接系數(shù)=0.9查表14-4得，許用應(yīng)力=113mpa，屈服應(yīng)力s=235mpa,安全系數(shù)為3取負(fù)偏差c1=0.25mm腐蝕裕量c2=2mm查gb151-2014，不含腐蝕裕量的最小厚度min=8mm5.1.3設(shè)計(jì)計(jì)算對(duì)計(jì)算厚度=p0di2/3-p0=1.3233×4002×113×0.9÷3-1.3233=7.96mm設(shè)計(jì)厚度t=+ c1+ c2=4.87mm則名義厚度n=maxmin+ c2, t=10mm其中有效厚度e=n-c1- c2=7.75mm取殼體長(zhǎng)度5910mm(管板厚

19、度40mm,換熱管露出長(zhǎng)度5mm)則殼體質(zhì)量m=7850×5.91×3.14×(0.422-0.42)/4=597.27kg5.1.4氣壓校核根據(jù)設(shè)計(jì)壓力，t=p0di+e2e=1.3233×(0.4+0.00775)2×0.00775×0.9=38.68mpat0.8s=0.8×0.9×235=169.2mpa壓力試驗(yàn)強(qiáng)度足夠。5.2管板5.2.1基本參數(shù)查化工單元過(guò)程及設(shè)備課程設(shè)計(jì)表4-14，取公稱(chēng)壓力pn=1.6mpa，得：管板參數(shù)（管板按非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)）參數(shù)名稱(chēng)參數(shù)值公稱(chēng)直徑dn/mm400管板外徑d/mm53

20、0管板厚度ba/mm40螺栓孔直徑d2/mm23螺栓孔槽深/mm0.5螺栓規(guī)格m20×110螺栓數(shù)量n2/個(gè)20螺栓孔高度bf/mm33管板螺栓孔間距d1/mm490管孔直徑d1/mm25.4管孔數(shù)/個(gè)52d2/mm390d4/mm443d5=d6/mm400b/mm40管板質(zhì)量/kg45.25.2.2管板與殼體的連接管板兼作法蘭，固定板與殼體采用不可拆焊接式，管板與封頭采用法蘭連接。5.2.3 管子在管板上的固定方式采用焊接法在管板上固定管子。管子伸出長(zhǎng)度約為5mm，管子與管孔間保留0.2mm的距離，防止管子受熱膨脹，使管板受壓變形。5.2.4拉脫應(yīng)力校核拉脫力的定義是管子每平方米

21、脹接周邊上所受到的力。對(duì)于管子與管板是焊接聯(lián)接的接頭，實(shí)驗(yàn)表明，接頭的強(qiáng)度高于管子本身與金屬的強(qiáng)度，拉脫力不足以引起接頭的破壞。本設(shè)計(jì)中由于管子與管板的連接方式為焊接，故不需進(jìn)行拉脫應(yīng)力核算。5.3 支撐板由于本次設(shè)計(jì)的熱交換器有相變，故不需要折流板，只需進(jìn)行裝配必要的支撐板即可，支撐板尺寸與折流板相同，將支撐板做成半圓形，左右布置，有利于冷凝液及時(shí)流出，取支撐板圓缺高度為殼體內(nèi)徑的20%，則切去的圓缺高度為h=0.2×400=80mm。取支撐板間距b=1500mm（相鄰涼快支撐板距離為750mm）支撐板數(shù)：nb=7塊公稱(chēng)直徑為400mm時(shí)，冷凝器支撐板直徑da=396mm查gb15

22、1-2014 表6-21，取厚度為10mm查表6-27，管孔直徑為25.4+0.1圓缺部分面積（忽略小圓缺部分）af初算為0.02m2支撐板體積：v =4da2-af-4d12n1+4d22n2×0.01 =4×0.3962-0.02-4×0.02542×48+4×0.02562×4×0.01=0.000768m3支撐板質(zhì)量計(jì)算：m=7×0.000768×7850=42.2kg5.4拉桿及定距管查化工單元過(guò)程及設(shè)備課程設(shè)計(jì)，表4-7,4-8,4-9，得拉桿直徑d0=16mm拉桿數(shù)量為4螺紋公稱(chēng)直徑為16m

23、m，前螺紋長(zhǎng)：la=20mm后螺紋長(zhǎng)：lb=60mm管板上拉桿孔深：ld=20mm拉桿長(zhǎng)：l=5330mm(7*750+20+60)拉桿質(zhì)量：m=7850×4×5.33×3.14×0.0162/4=33.63kg拉桿外套有定距管，規(guī)格與換熱管一樣，取25×2.5，單根長(zhǎng)度750mm，一根拉桿上有7根定距管，4根拉桿有28根定距管。粗略計(jì)算定距管質(zhì)量：m=7850×28×0.75×3.14×(0.02520.022)/4=29.12 kg5.5 分程隔板根據(jù)化工單元過(guò)程及設(shè)備課程設(shè)計(jì)p127，表4-1可知：

24、因本設(shè)計(jì)換熱器的公稱(chēng)直徑di=400mm<600mm，對(duì)于高合金鋼，隔板厚度最小為6mm，對(duì)于碳素及低合金鋼，最小厚度為8mm，取隔板厚度為：b=10mm，槽寬選用12mm。分程隔板長(zhǎng)l1=154mm，一塊，l2=340mm，兩塊，其中10mm為管箱嵌入法蘭深度，4mm為隔板嵌入管板深度。分程隔板質(zhì)量粗略估計(jì)：m=5kg5.6封頭及管箱5.6.1封頭橢圓形封頭是由長(zhǎng)短半軸分別由a，b的半橢圓和高度為ho的短圓筒（通稱(chēng)為直邊）兩部分構(gòu)成的。直邊的作用是為了保證封頭的制造質(zhì)量和避免筒體與封頭間的環(huán)向焊縫受到邊緣應(yīng)力的作用。查詢(xún)化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)p317，表16-4，表16-6以及傳熱傳質(zhì)過(guò)程設(shè)

25、備設(shè)計(jì)p307，總附表3，可知本換熱器采用橢圓型封頭（jb1154-73）兩個(gè)，考慮到海水的腐蝕性，材料采用不銹鋼1cr18ni9ti，公稱(chēng)直徑為dg=400mm（以?xún)?nèi)徑為公稱(chēng)直徑），封頭厚度=10mm，曲面高度h1=100mm，直邊高度h2=25mm，重量約為16.5kg。一個(gè)焊接于管箱，一個(gè)焊接于法蘭。墊片選用非金屬軟墊片，jb4704，適用于甲型平焊法蘭。根據(jù)殼體內(nèi)徑尺寸，查閱化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)p318，表16-5選擇如下參數(shù)的封頭：公稱(chēng)直徑dn(mm)400曲面高度h1（mm）100直邊高度h2（mm）25內(nèi)表面積f（m2）0.223容積v（m3）0.01345.6.2 管箱查閱化工單元

26、過(guò)程及設(shè)備課程設(shè)計(jì)p157可知，選用b型管箱，材料用不銹鋼1cr18ni9ti，管箱長(zhǎng)l=200mm，管箱內(nèi)徑=400mm（按非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)），壁厚=10mm。管箱質(zhì)量：m=3.14×0.4×0.2×0.01×7900=19.84kg。5.6.3 封頭法蘭及管箱法蘭傳熱傳質(zhì)過(guò)程設(shè)備設(shè)計(jì)p317，總附表9續(xù)表可知，采用甲型平焊法蘭，在公稱(chēng)壓力1.6mpa，公稱(chēng)直徑為dg=400mm時(shí)，選取的法蘭參數(shù)為d=530mm，孔間距d1=490mm，d2=455mm?？字睆?3mm，厚度b=30mm ，法蘭重量=17.7kg 。所用螺栓規(guī)格m20，螺栓數(shù)目：20。一個(gè)法

27、蘭焊接在管箱，再與前管板連接；另一個(gè)法蘭焊接在封頭，與后管板連接。法蘭墊片采用600-2.5 jb4704-92 鋼制列管式固定管板換熱器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)手冊(cè)p161表4-33查得：d=444mm，d=404mm，厚度=3mm，如下圖。5.7接管及其法蘭5.7.1 殼程流體進(jìn)口接管：取接管內(nèi)丙烷氣體的流速為ui=8 m/s，則接管內(nèi)徑為=0.0502 m取標(biāo)準(zhǔn)管徑為50mm。無(wú)縫鋼管（yb231-70），取管的外徑=57mm，管厚3.5mm，由于是冷卻過(guò)程，保溫層厚度為0，則：根據(jù)鋼制列管式固定管板換熱器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)手冊(cè)p33,表4-5查得接管伸出長(zhǎng)度為150mm。接管質(zhì)量=0.694kg丙烷氣進(jìn)口采用平

28、面法蘭，取法蘭直徑=160mm，厚度b=22mm，螺栓孔間距d1=125mm，d2=102mm，孔直徑=18mm。法蘭重量：平面法蘭=2.61kg，螺栓規(guī)格：m16，螺栓數(shù)量為4.由于iui2=25.32×82=1620.48<3300 kg/(ms2)，來(lái)自換熱器原理及計(jì)算p275，公式5-9，故不需防沖板。5.7.2 殼程流體出口接管：取接管內(nèi)丙烷液體的流速為ui=1 m/s，則接管內(nèi)徑為=0.0326 m無(wú)縫鋼管（yb231-70），取管的外徑=38mm，管厚3.5mm，因?yàn)槭抢鋮s過(guò)程，保溫層厚度為0。根據(jù)鋼制列管式固定管板換熱器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)手冊(cè)表4-5查得接管伸出長(zhǎng)度為15

29、0mm。出水口采用平面法蘭。取法蘭直徑=135mm，厚度b=18mm，螺栓孔間距d1=100mm，d2=78mm，孔直徑=18mm。法蘭重量：平面法蘭=1.6kg，螺栓規(guī)格：m16，螺栓數(shù)量為4.5.7.3 管程流體進(jìn)出口接管：取接管內(nèi)海水的流速為uo=3 m/s，則接管內(nèi)徑為=0.0444 m取標(biāo)準(zhǔn)管徑為80mm。無(wú)縫鋼管（yb231-70），取管的外徑=89mm，管厚=4.5mm，因?yàn)槭抢鋮s過(guò)程，保溫層厚度為0。根據(jù)鋼制列管式固定管板換熱器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)手冊(cè)表4-5查得接管伸出長(zhǎng)度為150mm。接管質(zhì)量=1.407kg。進(jìn)出海水口采用平面法蘭。取法蘭直徑=160mm，厚度b=22mm，螺栓孔間距

30、d1=125mm，d2=102mm，孔直徑=18mm。法蘭重量：平面法蘭=2.61kg，螺栓規(guī)格：m16，螺栓數(shù)量為4.5.7.4 排氣、排液管為提高傳熱效率，排除或回收工作殘液（氣）及凝液，凡不能借助其他接管排氣或排液的換熱器，應(yīng)該在其殼程和管程的最高、最低點(diǎn)，分別設(shè)置排氣、排液接管。排氣、排液接管的端部必須與殼體或管箱殼體內(nèi)壁平齊，排氣口和排液口的尺寸一般不小于15mm。如上圖排氣排液管。無(wú)縫鋼管（yb231-70），取排氣液管：外徑38mm，管厚3.5mm，伸出高度80mm，接管質(zhì)量0.248kg。采用平面法蘭。外徑=38mm，厚度b=18mm，d=135mm，d1=100mm，d2=7

31、8mm，質(zhì)量m=1.6kg，螺栓規(guī)格：m16，數(shù)量為4.5.8支座5.8.1支座選取查傳熱傳質(zhì)過(guò)程設(shè)備設(shè)計(jì)，總附表12總質(zhì)量為：8*2=16kg5.8.2支座承載能力校核（1）換熱器的質(zhì)量統(tǒng)計(jì)于下表：序號(hào)各零部件數(shù)量單件重量/kg重量/kg1殼體1597.27597.272管板245.290.43殼程接管20.694/0.4471.3614殼程接管法蘭21.6/2.614.215管程接管21.4072.8146管程接管法蘭22.615.227排氣液管20.2480.4968排氣液管法蘭21.63.29隔板35/102010封頭218.3836.7611封頭法蘭2132612傳熱管489.114

32、37.2813拉桿433.6314支撐板714.2915定距管2829.1216管箱119.71919.71917支座2816換熱器總重量/kg1337.77（2）傳熱管和拉桿所占的體積粗略為： v23.14×（0.025/2）2×6×52=0.153m3殼體體積為： v13.14×（0.4/2）2×60.7536 m3忽略隔板體積，海水充滿(mǎn)整個(gè)換熱器時(shí)的總重為：= 0.7536×480.21+0.153×1025+1336.2751854.986kg小于該鞍式支座的最大載荷18.4噸。（3）殼體剛度校核已知公式：和換熱器的

33、受力可簡(jiǎn)化為如圖：aal彎矩圖為：l=6m，=1337.891kg，g=9.81n/kg。校正為1335kg。取a=0.2l=0.2×6=1.2(m)，此時(shí)=0.025gl=0.025×1335×9.81×6=1964.45n.m抗彎截面模量：=0.00129=1964.45/0.00129=1.52m pa<t=133mpa故此殼體適用。第六章 離心泵的選擇本設(shè)計(jì)海水輸送采用離心泵輸送，只考慮管程阻力時(shí)，忽略其他較次要的阻力損失，可得壓頭損失為：hf=piig=590971023×9.81=5.89m假設(shè)泵的安裝高度離海平面為ha=10

34、m，則揚(yáng)程為：h=hf+ha16m海水流量q=ua=1.34×3.14×0.022/4×12×3600=18.18m3/h海水具有一定的腐蝕性，權(quán)衡考慮，選用不銹鋼離心泵，查資料選用iswh臥式單級(jí)管道化工泵，選擇型號(hào)為iswh50-125（i）a，流量為25m3/h，揚(yáng)程為20m，效率為0.63，轉(zhuǎn)速為2900r/min，電機(jī)功率3kw，氣蝕余量2.5m。第七章 設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果匯總表工藝參數(shù)管程殼程質(zhì)量流速/（kg/s）5.160.325進(jìn)/出口溫度/25/3035操作壓力/mpa0.151.203設(shè)計(jì)壓力/mpa0.2451.3233物性參數(shù)定性溫度/

35、273531.6密度/（kg/m3）102321.7474.42定壓比熱容/（j/kg·）3998.2粘度/pa·s0.0009650.0000085260.00008615導(dǎo)熱系數(shù)/（w/m·）0.5750.0190.0891工藝主要計(jì)算結(jié)果設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)流速/（m/s）1.347.63污垢熱阻/（m2·/w）0.000090.000176阻力（壓降）/mpa46883.2傳熱膜系數(shù)/（w/m2·）46141250總傳熱系數(shù)/（w/m2·）789對(duì)數(shù)平均傳熱溫差/7.213熱流量/w103200傳熱面積裕度/%0.24程數(shù)41推薦使用

36、材料普通黃銅h68換熱器型式固定管板式臺(tái)數(shù)1殼體內(nèi)徑/mm400傳熱面積/m228管徑/mm25×2.5支撐板型式左右管數(shù)/根48相鄰支撐板間距/mm750/1500管長(zhǎng)/mm6000切口高度/mm80管子排列方式正三角形封頭×2個(gè)da=400mm管間距/mm32隔板b=10mm封頭法蘭da=400mm支座jb1167-81 a型拉桿×4根d=16mm支撐板個(gè)數(shù)7管箱（標(biāo)準(zhǔn)）do=400mm管箱法蘭da=400mm定距管25×2.5殼程進(jìn)口接管57×3.5殼進(jìn)口接管法蘭直徑160mm殼程出口接管38×3.5殼出口接管法蘭直徑135mm管程接管89