螺旋板式換熱器的設(shè)計(jì)

10/37本科畢業(yè)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)題目：螺旋板式換熱器的設(shè)計(jì)學(xué)生姓名：岳慶法學(xué)號(hào)：2專(zhuān)業(yè)：化學(xué)工程與工藝指導(dǎo)教師：王閏學(xué)院：化學(xué)化工與材料科學(xué)學(xué)院12０14年５月20日畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）內(nèi)容介紹論文（設(shè)計(jì))題目螺旋板式換熱器的設(shè)計(jì)選題時(shí)間2０13．12.24完成時(shí)間2014.05．20論文（設(shè)計(jì)）字?jǐn)?shù)7000關(guān)鍵詞螺旋板式換熱器,熱工計(jì)算,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),焦化節(jié)能論文（設(shè)計(jì))題目的來(lái)源、理論和實(shí)踐意義:本課題的來(lái)源：焦化廠化產(chǎn)車(chē)間產(chǎn)生的廢循環(huán)氨水，溫度在8０攝氏度左右，這一部分熱量直接排放掉會(huì)比較可惜；但由于熱的品質(zhì)不高，較難回收。利用螺旋板式換熱器高效的換熱性能對(duì)這一部分能量進(jìn)行回收，加熱采暖水，為供暖節(jié)省了大量的能耗。題目具有較強(qiáng)的實(shí)用性和專(zhuān)業(yè)性，符合專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)化工生產(chǎn)專(zhuān)門(mén)人才的需要，滿(mǎn)足綜合訓(xùn)練的基本要求。利于提高設(shè)計(jì)者運(yùn)用所學(xué)理論、專(zhuān)業(yè)知識(shí)和基本技能分析解決化工生產(chǎn)中實(shí)際問(wèn)題的能力。為今后從事化工方面的生產(chǎn)、設(shè)計(jì)及研究工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。論文（設(shè)計(jì))的主要內(nèi)容及創(chuàng)新點(diǎn)：本設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是對(duì)螺旋板式換熱器的設(shè)計(jì).設(shè)計(jì)過(guò)程包括:一、選題與任務(wù)書(shū)分析;二、收集資料；三、技術(shù)設(shè)計(jì)；四、工程圖紙繪制；五、編寫(xiě)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū).其中技術(shù)設(shè)計(jì)最為重要，它的內(nèi)容包括：第一部分是熱工計(jì)算;第二部分是換熱器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；第三部分是附件的計(jì)算和選擇；第四部分分別對(duì)螺旋通道和軸向通道做了阻力降計(jì)算。最后提交的作品包括畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)一份和螺旋板式換熱器的裝配圖（A1圖幅)一張.本設(shè)計(jì)的創(chuàng)新點(diǎn):考慮到循環(huán)氨水的流量比較大和現(xiàn)場(chǎng)安裝空間有限，無(wú)法采用多臺(tái)設(shè)備并聯(lián)安裝，所以采用立式組合式結(jié)構(gòu)。將兩臺(tái)螺旋板換熱器上下疊加組合，讓采暖水并聯(lián)走螺旋通道,循環(huán)氨水沿軸向通道流動(dòng)。這樣，介質(zhì)換熱為錯(cuò)流換熱.附：論文（設(shè)計(jì)）本人簽名:岳慶法２0１4年5月2０日摘要該設(shè)計(jì)簡(jiǎn)要敘述了螺旋板式換熱器的基本發(fā)展歷程、自身的優(yōu)缺點(diǎn)及其結(jié)構(gòu)型式.本設(shè)計(jì)利用螺旋板換熱器高效的換熱性能對(duì)焦化產(chǎn)生的循環(huán)氨水進(jìn)行余熱回收以供采暖使用.根據(jù)焦化廠提供的工藝條件,通過(guò)熱工計(jì)算、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，確定出換熱器的結(jié)構(gòu)形式,并對(duì)螺旋板的阻力降進(jìn)行了校核。最后在設(shè)計(jì)總結(jié)中提出自己對(duì)換熱器的制造工藝及其注意問(wèn)題的見(jiàn)解。關(guān)鍵詞:螺旋板式換熱器,熱工計(jì)算,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),焦化節(jié)能ＡbｓｔrａctTｈisdesignbrｉeflyintroducesthebasｉｃdevｅloｐmenｔｐroceｓs，ｔheadvanｔageｓａndｄisadvantaｇesaｎdｔheｓtruｃtureofspiｒal-plaｔehｅateｘchanger．Conｓideriｎgtｈehigｈ—efficieｎcyofspiｒａl-ｐｌａt(yī)eｈeaｔexchanger，weuｓedittorｅcycｌｅthewasｔehｅａt(yī)ｆrｏmcirclingammoniawatｅrｉncokiｎｇplａnt,ｗhｉｃhｃouｌdbｅusedtoheatthehｅａt(yī)ｉngwaｔｅr.Ｂaseｄonthｅtechｎolｏgiｃalcoｎｄiｔions，Idｉdtheｔhermalｃaｌcｕlatｉonandsｔrucｔｕralｄesｉgnaｎdprｏofｒeaｄthesｔｒenｇｔｈandｒｉgiｄityofｔhesｐｉral—plateheatｅxｃｈanger。Iputｆorｗardmyｏwnsuｇgestiｏnｓaboutｔheheateｘcｈaｎgｅｒｄesｉｇnattheend.Keywｏrdｓ:ｓpｉｒaｌ-ｐlateheatexchangeｒ,thｅｒｍalcａｌｃuｌaｔion，struｃtuｒaldesiｇn,ｅnergyｅfficｉｅｎcyiｎchｏkｉngplaｎts 目錄TOＣ\o＂１—3"\ｈ\z＼uHYＰERLINK”C:\＼Users\\yｕeqｉngfa\＼Ｄeｓktｏp\＼岳慶法——定稿。docx"\l"_Ｔｏc38834609２"前言 ＰAGEREF_Ｔoc3８8３４6092\ｈ1ＨYPERＬINＫ＂C:\\Users\\yｕeqingｆa\\Ｄesktop＼\岳慶法—-定稿.docｘ”\l＂_Toｃ3883４609３＂第1章螺旋板換熱器簡(jiǎn)介?PＡＧＥREＦ_Toc388３46093\ｈ2HYPERＬＩNK＂C：\\Users\＼yueqingfa\\Deskｔｏp\\岳慶法—-定稿．ｄocx”＼ｌ＂_Ｔoc3883460９4＂１。1發(fā)展歷程 PAＧEＲEF_Toc38834609４\h2HYPERLINＫ"Ｃ：\＼Uｓers\＼yueqingfa\\Desktｏp\\岳慶法——定稿。doｃx"＼l”_Toc388３４6０95"1.２主要優(yōu)點(diǎn) ２HＹＰERLIＮＫ”C:\\Ｕsers\\ｙueqinｇfa\\Deｓktｏp＼\岳慶法——定稿。dｏcx”＼l＂_Ｔoc3883４６０96"1。3主要缺點(diǎn)?PＡGEＲＥＦ_Toc3883460９6\ｈ3HYPERＬINK"C：＼＼Users\\yueqｉnｇｆa＼\Ｄesｋｔoｐ\\岳慶法—-定稿。dｏcx＂\ｌ＂＿Tｏｃ388346097"1．4結(jié)構(gòu)型式 3HYPEＲLＩNＫ＂Ｃ：＼＼Ｕｓｅrｓ＼\yueqingfａ\\Desktop\\岳慶法—-定稿。docx＂\l＂_Ｔoc３８８346098＂第2章熱工計(jì)算?PAGEREF_Ｔoc３８834６０9８\h５HＹPEＲＬIＮK”C：＼\Uｓers\\yueqｉngfa＼＼Desktｏp＼\岳慶法—-定稿。doｃｘ"\ｌ"_Ｔoc３8８346０99”2.1介質(zhì)的物性參數(shù)?PＡＧＥREF_Toc３８83４6０99＼h6HYPEＲLINＫ”C：\\Ｕseｒs\\ｙueqingfa\\Desktoｐ\＼岳慶法——定稿。ｄocx＂＼ｌ"＿Toc38８３46100＂2.1．１采暖水側(cè)物料的物性參數(shù)?ＰAGEREF_Tｏc388346100\h6ＨＹPERLIＮＫ"C:\＼Uｓｅrｓ＼\ｙueqingｆa\\Desｋtop\＼岳慶法--定稿．docx＂\l”_Toc３88３46１01”２.1．2熱負(fù)荷計(jì)算 6HＹPERLIＮK”C：\＼Ｕseｒｓ\\yｕeqingfa\＼Desktop\\岳慶法——定稿.ｄｏｃｘ"＼l＂＿Toc3883４6102"2.１.3循環(huán)氨水側(cè)物料的物性參數(shù) 6HYPERＬINＫ”C:＼＼Users\\yｕeqingｆa\＼Desktop\＼岳慶法——定稿.ｄoｃx＂\l"＿Toc3８83461０3"2.1.4熱交換組合形式?7HＹPERLＩNＫ＂C:\＼Userｓ\\ｙｕeqingfａ\\Desktop\\岳慶法——定稿.ｄocｘ＂\l＂_Ｔoc388３461０4”2.２△tｍ的計(jì)算?７HYPＥＲＬＩＮK”C:\＼Ｕsers\＼ｙueｑingfａ\\Ｄeｓkｔop\\岳慶法——定稿．doｃｘ＂\l＂＿Toｃ3８8３4610５"２．3Ｋ的計(jì)算?８＼l"_Ｔoc3883４6106＂２。3.１污垢熱阻的選取?8HYPERＬIＮＫ"Ｃ：\\Ｕsers\＼yueqiｎgfa\\Ｄeskｔop\\岳慶法—-定稿。doｃx"２。３。5K的計(jì)算?10HYPERＬINＫ"C：＼\Usｅrｓ\＼yueqingfa\\Desktop＼＼岳慶法——定稿。doｃx"\ｌ”＿Toｃ388３46111"2.4換熱面積的計(jì)算?10HＹPＥRLINＫ"Ｃ:\\Ｕsers\\yｕeqingfa＼\Ｄesktｏp\\岳慶法——定稿．dｏcｘ"第３章結(jié)構(gòu)尺寸計(jì)算 PＡGEＲEＦ_Tｏc38834６112\h12HＹPERLIＮK"C:＼\Ｕserｓ\\yｕeqｉngfa＼＼Desktｏｐ\\岳慶法——定稿．docx＂＼ｌ"_Toc3883４6113”3。1外徑Ｄ的計(jì)算 PAGEREＦ_Ｔoc３８83４６１13\ｈ12HYＰERLINK＂C：＼＼Ｕseｒｓ\＼yueqingfａ\\Deｓktop\\岳慶法——定稿。docx”\l＂_Toc3８８346114"3．2定距柱的選擇與計(jì)算 ＰＡＧEREF_Tｏc3８8346114\h1３HYPERLINK”C:＼\Users＼\yｕｅqiｎgfa\＼Deskｔop\\岳慶法——定稿。docx”\l”＿Tｏｃ388３461１5＂3.3中心隔板的計(jì)算 ＰAＧEREＦ_Toc３８83461１5\h13HYPEＲＬINＫ＂C:＼＼Uｓers\\ｙｕｅqｉngｆａ\\Deskｔop＼\岳慶法-—定稿。docx”\l”_Toｃ388346１１6＂3。4半圓端板的計(jì)算 PAＧEＲＥＦ＿Tｏc388３4６11６\h１4HYPERLINＫ”C:\\Useｒs\＼ｙueqiｎgｆａ\\Deskｔｏp＼\岳慶法——定稿.docｘ＂\l＂_Toｃ３８8３４6117＂第４章筒體、橢圓封頭和其他附件的選擇和計(jì)算?ＰAGＥREF_Toc38834６117＼h15HYPERLIＮK”C:\\Users\＼ｙueqingfa\\Desktop\＼岳慶法——定稿。docｘ"\l”_Toc３8８3４6118”４．1半圓筒體的計(jì)算?PAＧEREF＿Ｔｏc388３4６１18\ｈ15HYPＥRLINＫ”C:\\Users\\yueqingfa\＼Desktop\\岳慶法——定稿．docx＂\l＂_Toc３８8３46119”4．2橢圓封頭的選擇 PAGEREF＿Tｏｃ3８８346119\h16HＹＰＥRLIＮK”C:\\Ｕserｓ\\yuｅqingfa\\Desｋtｏｐ＼\岳慶法——定稿。doｃx"\ｌ"_Toc3８834612０"4。3接管的計(jì)算和選擇?ＰAGＥREF_Tｏc3８８346120\h1６HYPERLINＫ”Ｃ：\＼Useｒs\＼yｕｅｑingfa＼\Dｅsktop＼\岳慶法--定稿.doｃx"\l＂＿Ｔoc38８34６１２1"4。４容器法蘭的選擇?１7HYPERLIＮK"C:＼\Users\\yｕeqｉngｆa\\Deｓkｔop\\岳慶法——定稿。dｏcｘ”\l”_Toｃ３883４６1２2＂4。5接管法蘭的選擇 1７HYPERLＩNK”C：\\Users\\yｕｅｑingfa＼＼Desktｏｐ＼＼岳慶法——定稿.dｏcx"＼l”_Toc3８8３461２３"4．6支座的設(shè)計(jì) 1８\l＂_Toｃ3８８３46124"第5章阻力降計(jì)算 19\ｌ”_Toc3８８346125"５．１螺旋通道的阻力降 19HYＰＥRLINＫ"Ｃ：\\Usｅrs\\yｕeqingｆa＼＼Deｓktｏp＼\岳慶法——定稿。docｘ"\ｌ”_Ｔoｃ38８346126”5。2軸向通道的阻力降 １９ＨYPERLINK”C:＼＼Userｓ\\ｙueqingｆa＼＼Desｋｔoｐ\\岳慶法——定稿。ｄocx"\ｌ”_Ｔoc3８8346127"設(shè)計(jì)總結(jié) ３８８346１2７\h20ＨＹＰERLINK"Ｃ:\\Ｕseｒs\\ｙｕeqingfa\\Dｅsｋtoｐ\＼岳慶法--定稿。docx"\l”＿Toｃ３８8３46１28”參考文獻(xiàn)?PAGＥREF_Tｏc3８8346１28\h21HYPERLINK＂C:\\Useｒs\\yｕeｑingfａ\＼Deｓkｔop\\岳慶法-—定稿．doｃｘ"＼l"_Toc3８8346129＂致謝 ４6129\h22前言受內(nèi)蒙古恒坤化工有限公司的委托,王閏老師的山東漢特工業(yè)設(shè)備制造有限公司要為內(nèi)蒙古恒坤化工有限公司設(shè)計(jì)一組換熱器，回收該公司焦化化產(chǎn)車(chē)間工藝系統(tǒng)中循環(huán)氨水?dāng)y帶的大量預(yù)熱，用于該公司的采暖系統(tǒng)。恰巧學(xué)校安排我跟隨王閏老師做畢業(yè)設(shè)計(jì),我有幸參與了該換熱組的設(shè)計(jì)?，F(xiàn)將該設(shè)計(jì)整理出來(lái)，作為本人的畢業(yè)設(shè)計(jì)報(bào)告,向各位老師匯報(bào)幾年來(lái)的學(xué)習(xí)成果。在王閏老師和山東漢特工業(yè)設(shè)備制造有限公司張海濤等多位師兄的熱心指導(dǎo)下，通過(guò)本次設(shè)計(jì),我對(duì)換熱器設(shè)計(jì)以及所需要的化工原理、化工設(shè)備等學(xué)科的知識(shí)，有了進(jìn)一步的理解，為自己即將畢業(yè),走向新的工作和學(xué)習(xí)環(huán)境,打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。自己感覺(jué)底氣足了，信心強(qiáng)了，獨(dú)立工作的能力也得到增強(qiáng).在此我對(duì)指導(dǎo)我進(jìn)行本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的王閏老師表示誠(chéng)摯的謝意。以下是本設(shè)計(jì)的相關(guān)技術(shù)數(shù)據(jù):根據(jù)內(nèi)蒙古恒坤化工有限公司的要求，用一組螺旋板式換熱器回收利用循環(huán)氨水的熱量加熱公司整個(gè)采暖系統(tǒng)，根據(jù)用戶(hù)提供的采暖面積等要求，初步估算需循環(huán)水約300m3／h，以下列出設(shè)備設(shè)計(jì)工藝條件：序號(hào)項(xiàng)目熱側(cè)冷側(cè)備注１介質(zhì)名稱(chēng)循環(huán)氨水采暖水2工作壓力MPa0.５０．４3設(shè)計(jì)壓力MPa０。6０。6４進(jìn)口溫度℃80４55出口溫度℃待求６86設(shè)計(jì)溫度℃9５9５7介質(zhì)流量m3／h１０003０08換熱器結(jié)構(gòu)形式螺旋板式換熱器第1章螺旋板換熱器簡(jiǎn)介根據(jù)與客戶(hù)的交流和綜合考慮，雙方確定本裝置選用螺旋板式換熱器。螺旋板式換熱器是由兩塊平行的鋼板，在中間布焊定距柱，在專(zhuān)用卷床上卷制而成,兩端可以采用板條（圓鋼）密封，形成不可拆式結(jié)構(gòu)；也可以只密封一個(gè)通道,然后兩端用盲板密封,形成可拆式結(jié)構(gòu);按照要求使兩流體按照不同的方式流動(dòng),可以形成逆流流動(dòng),也可形成錯(cuò)流流動(dòng).由于螺旋般換熱器流道內(nèi)布焊了定距柱，介質(zhì)在流道內(nèi)流動(dòng)時(shí)受到定距柱的擾動(dòng)，加上螺旋狀的流道隨時(shí)改變介質(zhì)的流動(dòng)方向,使得介質(zhì)在流道內(nèi)即使流速很低的時(shí)候,也能形成湍流,所以螺旋板式換熱器的傳熱效率很高,一般能達(dá)到管殼式換熱器的三至四倍。１．１發(fā)展歷程螺旋板式換熱器是瑞典羅森布拉德公司于１９30年首先推薦使用的,很快就開(kāi)始成批生產(chǎn)并取得了專(zhuān)利權(quán).隨后許多國(guó)家根據(jù)這個(gè)公司的專(zhuān)利相繼仿照.英國(guó)APV公司、美國(guó)AＨRCO公司、西德ＲOCA公司、日本大江和川化公司以及荷蘭、捷克、蘇聯(lián)等國(guó)都以成批生產(chǎn)。日本是第二次世界大戰(zhàn)以后才開(kāi)始生產(chǎn)，各工廠均制定了各自的系列標(biāo)準(zhǔn)。蘇聯(lián)在19６6年頒布了國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)-—-——гO(shè)CT２067—66。我國(guó)在五十年代已在化學(xué)工業(yè)中開(kāi)始制造和使用了螺旋板式換熱器。到了六十年初期，由于采用了專(zhuān)用的卷床卷制,提高了產(chǎn)品質(zhì)量并能成批生產(chǎn).到了１97０年,蘇州化工機(jī)械廠和一機(jī)部通用機(jī)械研究所開(kāi)始進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化,系列化生產(chǎn)，隨后并與大連工學(xué)院協(xié)作對(duì)螺旋板式換熱器的傳熱和流體阻力進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。１９73年一機(jī)部制定了部標(biāo)準(zhǔn)JB1287—7３。2００3年3月，國(guó)家經(jīng)濟(jì)貿(mào)易委員會(huì)發(fā)布螺旋板式換熱器行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JＢ/T47５1-2003,該標(biāo)準(zhǔn)更詳細(xì)的規(guī)范了螺旋板式換熱器的設(shè)計(jì)、制造、生產(chǎn)、檢驗(yàn)及驗(yàn)收等工作。1．2主要優(yōu)點(diǎn)A。傳熱效率高流體在螺旋板換熱器中做螺旋流動(dòng)，由此產(chǎn)生的離心力提高了流體的湍流程度。此外,在通道中的定距柱也破壞了邊界層而產(chǎn)生渦流.因此,在較低的雷諾數(shù)下就可以形成湍流，一般Ｒe=1４０0～18０0之間,最低的在Re=500時(shí)就能形成湍流,視定距柱的布置情況和數(shù)目而定.B.兩流體逆流和低溫傳熱兩種流體在較長(zhǎng)的螺旋通道內(nèi)可進(jìn)行完全逆流的熱交換。當(dāng)兩流體的進(jìn)出口溫度一定時(shí)，逆流的對(duì)數(shù)平均溫度差要比并流、錯(cuò)流或折流時(shí)的大,因而單位面積的傳熱量也大。另一方面，如果要求單位面積傳熱量相等,則采用逆流傳熱就能以較小的對(duì)數(shù)平均溫度差來(lái)完成。這對(duì)于低溫?zé)嵩吹睦檬鞘钟欣?C。不易結(jié)垢流體在螺旋板換熱器中走的是單通道，它的允許流速又比其他類(lèi)型的換熱器高(通常,對(duì)粘度不大的液體為2米／秒，對(duì)氣體為20米/秒），因此不易結(jié)垢。D。結(jié)構(gòu)緊湊、不用管材、制造簡(jiǎn)便螺旋板換熱器是用金屬板卷制的，因此沒(méi)有管板、官箱等不起熱交換作用的部件，在傳熱面積相同時(shí)，比列管式換熱器緊湊得多,單位體積的傳熱面積約為列管式換熱器的２～3倍。制造時(shí)機(jī)械加工量少,成本低.不用無(wú)縫鋼管這一點(diǎn)對(duì)我國(guó)是有現(xiàn)實(shí)意義的.1.3主要缺點(diǎn)A.操作壓力受到限制螺旋板換熱器的操作壓力主要由一定厚度的金屬板材和密封結(jié)構(gòu)來(lái)承受。為了提高操作壓力,相應(yīng)的就要增厚板材，對(duì)密封結(jié)構(gòu)的要求也提高了。有的廠家為了保證外殼強(qiáng)度，采取加厚最外一層螺旋板的辦法。這也給加工制造帶來(lái)了一些困難。Ｂ。檢修困難螺旋板內(nèi)部損壞了很難修理。因此處理易腐蝕的介質(zhì)時(shí)應(yīng)選擇耐腐蝕的金屬材料來(lái)制造。1．4結(jié)構(gòu)型式國(guó)際上習(xí)慣按流體流過(guò)通道的方式分為四類(lèi):I型、II型、III型和G型。而我國(guó)又習(xí)慣于按端面焊接的方式來(lái)分類(lèi)：I型、ＩＩ型、ＩII型.這里我們主要介紹國(guó)內(nèi)分法,對(duì)于國(guó)際上的分類(lèi)不做討論。凡是兩端面全部焊死,兩個(gè)通道都不能進(jìn)行機(jī)械清洗時(shí)，國(guó)內(nèi)統(tǒng)稱(chēng)為Ｉ型,或稱(chēng)為不可拆式螺旋板換熱器。凡是在螺旋板兩個(gè)端面進(jìn)行交錯(cuò)焊接密封，并用可拆卸的頂蓋和墊片密封的就稱(chēng)為IＩ型。這種設(shè)備的的兩個(gè)通道均可在拆卸頂蓋后進(jìn)行機(jī)械清洗，故又稱(chēng)可拆式螺旋板換熱器。還有I型和II型的混合型，此型螺旋體的一個(gè)端面全部焊死，而另一個(gè)端面則留下一個(gè)通道不焊接，另一個(gè)通道仍焊死.所以混合型的一個(gè)流體通道的兩端全部焊死,不能進(jìn)行機(jī)械清洗(只能化學(xué)清洗),而另一通道的一端是焊死的，另一端是敞開(kāi)的，可以進(jìn)行機(jī)械清洗。此外，還有用四張鋼板卷制成的螺旋體，其中一個(gè)通道的兩端全部焊死,而另一個(gè)通道則兩端全敞開(kāi)。甲介質(zhì)在兩端全焊死的通道內(nèi)由周邊旋轉(zhuǎn)至中心，然后又由中心旋轉(zhuǎn)至周邊排出,也即甲介質(zhì)的的進(jìn)口和出口都在周邊上;乙介質(zhì)只能作軸向流動(dòng)，這種類(lèi)型在我國(guó)統(tǒng)稱(chēng)IＩI型。第2章熱工計(jì)算本章符號(hào)說(shuō)明——換熱面積——軸向通道截面積--截面通道寬度、--采暖水、氨水的比熱——當(dāng)量直徑--重量速度-—螺旋板板寬——總的傳熱系數(shù)——螺旋板板長(zhǎng)——普朗特?cái)?shù),量綱為1。、-—冷側(cè)、熱側(cè)的熱負(fù)荷——雷諾數(shù)，量綱為1。--采暖水一側(cè)的污垢熱阻—-循環(huán)氨水一側(cè)的污垢熱阻、——采暖水一側(cè)、循環(huán)氨水一側(cè)平均溫度—-定性溫度-—流體流速——采暖水或氨水的體積流量、——采暖水、氨水的質(zhì)量流量、——采暖水、氨水的密度、——采暖水、氨水的導(dǎo)熱系數(shù)--采暖水一側(cè)的傳熱系數(shù)——循環(huán)氨水一側(cè)的傳熱系數(shù)、——采暖水、氨水的粘度—-螺旋板板厚—-螺旋板的換熱系數(shù)、——冷側(cè)、熱側(cè)的溫差—-對(duì)數(shù)平均溫差—-按逆流計(jì)算的對(duì)數(shù)平均溫度差，——溫度差校正系數(shù),量綱為1．2．1介質(zhì)的物性參數(shù)2.１。1采暖水側(cè)物料的物性參數(shù)定性溫度計(jì)算：查該溫度下采暖水的物性參數(shù)如下:粘度:比熱：密度：導(dǎo)熱系數(shù)：2.1。2熱負(fù)荷計(jì)算采暖水質(zhì)量流量：溫差：根據(jù)式可以求得采暖水的總吸熱量。2。1．3循環(huán)氨水側(cè)物料的物性參數(shù)已知換熱過(guò)程無(wú)相變，冷側(cè)和熱側(cè)熱交換量相等,即此時(shí):根據(jù)故循環(huán)氨水一側(cè)的出口溫度大約為。循環(huán)氨水側(cè)定性溫度計(jì)算：查該溫度下水的物性參數(shù)如下：粘度:比熱：密度:導(dǎo)熱系數(shù):2。1。４熱交換組合形式熱交換溫度示意圖如下:80℃7３℃６8℃?45℃圖2－1熱交換示意圖根據(jù)螺旋板換熱器的一般設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，通道寬度多選擇在以下，否則容易產(chǎn)生層流，影響換熱效果.如果通道寬度，按螺旋板換熱器一般設(shè)計(jì)原則，流速取，螺旋板寬度，可通過(guò)的介質(zhì)流量不超過(guò).本課題由于采暖水側(cè)，循環(huán)氨水側(cè)，介質(zhì)流量都很大。而現(xiàn)場(chǎng)安裝空間有限，無(wú)法采用多臺(tái)設(shè)備并聯(lián)安裝。因此,經(jīng)業(yè)主同意,本設(shè)計(jì)確定采用立式組合式結(jié)構(gòu).將兩臺(tái)螺旋板換熱器上下疊加組合，讓采暖水并聯(lián)走螺旋通道，,循環(huán)氨水沿軸向通道流動(dòng)，這樣，介質(zhì)換熱為錯(cuò)流換熱。由于缺少錯(cuò)流換熱計(jì)算公式,以下計(jì)算均按照完全逆流換熱的公式進(jìn)行,然后通過(guò)相關(guān)資料,查得糾正系數(shù)后進(jìn)行調(diào)整。２．2△tm的計(jì)算對(duì)于錯(cuò)流和折流的平均溫度差,可采用安德伍德(Ｕｎdeｒwood）和鮑曼提出的圖算法。該法是先按逆流時(shí)計(jì)算對(duì)數(shù)平均溫度差，再乘以考慮流動(dòng)方向的校正因素。即溫度差校正系數(shù)的與冷熱流體的溫度變化有關(guān),是P和R兩因數(shù)的函數(shù),即該工程實(shí)例中的查圖[3]４－19對(duì)數(shù)平均溫度差校正系數(shù)單殼程得2．3Ｋ的計(jì)算2.３.1污垢熱阻的選取污垢熱阻根據(jù)經(jīng)驗(yàn)值選擇,循環(huán)氨水一側(cè)取采暖水一側(cè)?。玻?。2管壁熱阻的計(jì)算材料為，壁厚采暖水一側(cè)平均溫度循環(huán)氨水一側(cè)平均溫度取兩側(cè)的平均溫度為定性溫度此溫度下,導(dǎo)熱系數(shù)。管壁熱阻2。3。3采暖水一側(cè)給熱系數(shù)的計(jì)算采暖水一側(cè)：根據(jù)一般的工藝設(shè)計(jì)計(jì)算經(jīng)驗(yàn)值,按水的流速初步選取通道寬度。已知制造螺旋板式換熱器的卷板寬度，采暖水流量.則：通道寬度實(shí)際選取為。則實(shí)際流速為：因?yàn)榍也橄嚓P(guān)資料，對(duì)應(yīng)該種工況的螺旋板換熱器傳熱系數(shù)計(jì)算公式為：將各部分參數(shù)代入,得：公式中：流體被加熱時(shí)n=0.4，被冷卻時(shí)n=０．３，采暖水側(cè)n＝0。4。2。3．4循環(huán)氨水一側(cè)傳熱系數(shù)的計(jì)算預(yù)估換熱面積,螺旋板板寬根據(jù)，求得預(yù)設(shè),則流速因?yàn)?，故采用無(wú)相變軸流傳熱膜系數(shù)的經(jīng)驗(yàn)公式.所需軸向通道截面積重量速度2.3．5K的計(jì)算根據(jù)式可得.帶入數(shù)據(jù)求得2。4換熱面積的計(jì)算根據(jù)公式求換熱面積A。所以，預(yù)定的換熱面積是合理的。換熱面積的確定：計(jì)算得出的換熱面積，圓整后取此時(shí)的裕度為。第３章結(jié)構(gòu)尺寸計(jì)算本章符號(hào)說(shuō)明—-螺旋通道截面寬度—-軸向通道截面寬度——平均通道寬度——螺旋板的外徑-—螺旋板換熱器的公稱(chēng)直徑—-卷輥直徑——當(dāng)支承環(huán)與中心隔板未貼緊,或支承環(huán)剛性不足時(shí)，為兩半圓端板之間的距離，;當(dāng)支承環(huán)與中心隔板貼緊，且滿(mǎn)足ＧB150-１９98中６。３的要求,取以下兩者中的較大值：兩支承環(huán)之間的距離，；半圓端板與支承環(huán)之間的距離，;——系數(shù),根據(jù)的比值按表2查取——系數(shù)，且。由于K的計(jì)算小于1，故K取1。--卷輥胎膜半徑--定距柱之間的間距——中心隔板的寬度——設(shè)計(jì)溫度下材料的許用應(yīng)力，查表8—9壓力容器用高合金鋼鋼板的許用應(yīng)力得——半圓端板的厚度——中心隔板的厚度3。1外徑Ｄ的計(jì)算根據(jù)多年的工程設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn),外徑D求取采用如下經(jīng)驗(yàn)公式:式中的設(shè)備公稱(chēng)直徑:為了方便橢圓封頭的選擇與筒體的配套，確定設(shè)備的公稱(chēng)直徑,則螺旋板換熱器的型號(hào)為KＬＳ0。6－50０-１．５/2２0０—G.３.2定距柱的選擇與計(jì)算螺旋板換熱器中，螺旋板與螺旋板之間用定距柱支撐，定距柱的擺放方式有如下三種：圖３-1定距柱的三種擺放方式本次設(shè)計(jì)中,選取圖一所示的正菱形擺放定距柱。定距柱之間的間距采用如下公式計(jì)算：代入數(shù)據(jù)求得故定距柱之間的間距選為100mm。3.3中心隔板的計(jì)算中心隔板的寬度中心隔板的計(jì)算厚度按下式計(jì)算:代入數(shù)據(jù)求得，所以選擇1２mm.3.4半圓端板的計(jì)算半圓端板與中心隔板連接采用全熔透焊縫，其計(jì)算厚度按下式計(jì)算:代入數(shù)據(jù)求得，所以選擇1０ｍm。第４章筒體、橢圓封頭和其他附件的選擇和計(jì)算本章符號(hào)說(shuō)明——鋼板負(fù)偏差-—鋼板腐蝕余量——接管的內(nèi)徑--內(nèi)表面積-—橢圓封頭的質(zhì)量-—??直邊高度-—曲面高度——半圓筒體的內(nèi)半徑—-流體在接管中的流速—-橢圓封頭的容積——流體的體積流量-—半圓筒體的計(jì)算壁厚——半圓筒體和封頭的設(shè)計(jì)壁厚--焊接接頭系數(shù),量綱為1。４.1半圓筒體的計(jì)算根據(jù)［4］表8-10焊接接頭系數(shù)?。?65。代入數(shù)據(jù)計(jì)算得：根據(jù)［4］表８—１１鋼板厚度負(fù)偏差,查得此厚度鋼板的負(fù)偏差，所用材料為不銹鋼，故腐蝕余量.圓整到８mm。４．2橢圓封頭的選擇由于橢圓封頭所受壓力與筒體一樣大,材質(zhì)都為不銹鋼3０4，而且兩者壁厚計(jì)算公式一致，所以橢圓封頭壁厚直接選取為８mm.已知橢圓封頭的公稱(chēng)直徑和壁厚，根據(jù)JB１145—73查出橢圓封頭的其他尺寸如下：壁厚公稱(chēng)直徑曲面高度直邊高度內(nèi)表面積容積質(zhì)量4.3接管的計(jì)算和選擇ａ．采暖水入口和出口由于，由此可得采暖水進(jìn)出口管徑的求取公式。流速的經(jīng)驗(yàn)值可取為：對(duì)液體對(duì)蒸汽對(duì)氣體(為壓強(qiáng),為氣體密度）根據(jù)經(jīng)驗(yàn)值選擇,帶入數(shù)據(jù)求得取，管子規(guī)格為。接管伸出長(zhǎng)度按照表4-1中的經(jīng)驗(yàn)值選?。罕?—1接管伸出長(zhǎng)度的經(jīng)驗(yàn)值公稱(chēng)直徑不保溫管長(zhǎng)保溫設(shè)備接管長(zhǎng)≤15８０13020～50１００15070～3501５0２007０~5001502０0所以采暖接管伸出長(zhǎng)度為.實(shí)際流速，滿(mǎn)足經(jīng)驗(yàn)值的范圍。b.氨水的入口和出口選擇經(jīng)驗(yàn)流速值，按照相同步驟選取接管,，管子規(guī)格，接管伸出長(zhǎng)度為.實(shí)際流速,滿(mǎn)足經(jīng)驗(yàn)值的范圍。ｃ.吹掃口、焦油排凈口兩者均選取最小接管尺寸，,管子規(guī)格，接管伸出長(zhǎng)度為。4。4容器法蘭的選擇筒體直徑,設(shè)計(jì)壓力。根據(jù)表10－1壓力容器法蘭分類(lèi)選取乙型平焊法蘭。再根據(jù)［4］表１0—3選取的法蘭，法蘭盤(pán)厚度,質(zhì)量.總共需要3組容器法蘭，所以整個(gè)設(shè)備容器法蘭的質(zhì)量.由于介質(zhì)無(wú)毒且壓力,故選取平面型密封面(RF)。4．5接管法蘭的選擇根據(jù)[4］表１0—19和板式平焊法蘭和法蘭蓋的尺寸與質(zhì)量選擇相應(yīng)的接管法蘭，其選擇結(jié)果如下表：表4—２接管表采暖水接管循環(huán)氨水接管吹掃口、焦油排凈口接管公稱(chēng)直徑mm１5045０5０厚度ｍm20３０16質(zhì)量kg4.08２0．51．51總質(zhì)量ｋg16．3２４23．０２密封面形式ＲFRFRF4。6支座的設(shè)計(jì)采用裙式支座,裙座的高度根據(jù)實(shí)際工況確定，裙座上開(kāi)有人孔、引出管孔、排氣孔等。第5章阻力降計(jì)算本章符號(hào)說(shuō)明—-定距柱的密度,S——比重（相當(dāng)于2０℃的水）S=0。97４8t——定距柱（泡）的間距,厘米V——流量，公斤/時(shí)/1０00Z——粘度，厘泊——重度5。1螺旋通道的阻力降總的阻力降有三部分組成：空的螺旋通道的阻力降；因定距柱而增加的流體阻力;進(jìn)出口的局部阻力之和?？倝毫档挠?jì)算式為5。２軸向通道的阻力降對(duì)于軸流無(wú)相變的流體,當(dāng)時(shí)，代入數(shù)據(jù)求得設(shè)計(jì)總結(jié)由于國(guó)內(nèi)螺旋板換熱器的設(shè)計(jì)還不是很成熟，特別是IＩI型的螺旋板換熱器，所以可參考的資料不是很多，這給本次設(shè)計(jì)帶來(lái)了很大的困難.設(shè)計(jì)中需要預(yù)設(shè)一些工藝參數(shù),比如板寬、流速等，然后再進(jìn)行核算比對(duì)加以修改確定，計(jì)算量比較大。另外，由于一些參考書(shū)的版本比較老，單位都是采用工程制，需要換算成國(guó)際單位制話(huà),相應(yīng)的計(jì)算量就增加了很多。盡管設(shè)計(jì)存在很多困難之處，我還是努力克服了困難，認(rèn)真的完成了熱工計(jì)算,螺旋板換熱器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，附件的計(jì)算和選取以及阻力降的計(jì)算，并用CAD畫(huà)了本設(shè)備的裝備圖。通過(guò)本次設(shè)計(jì),我深刻認(rèn)識(shí)到了要想把課本所學(xué)知識(shí)運(yùn)用到工程設(shè)計(jì)中還需要不斷進(jìn)行實(shí)踐。要想從一名化工專(zhuān)業(yè)的學(xué)生轉(zhuǎn)變成為一名工程師，自己要走的路還很長(zhǎng)。自己在設(shè)計(jì)過(guò)程中存在著很多的不足之處。首先，以前學(xué)的專(zhuān)業(yè)知識(shí)不夠扎實(shí)，導(dǎo)致在使用的時(shí)候還要重新學(xué)習(xí)，耽誤了設(shè)計(jì)的進(jìn)程。其次,自己的設(shè)計(jì)思路還不夠清晰,走了不少的彎路。另外，在這次設(shè)計(jì)過(guò)程中，常常因?yàn)樽约旱拇中膶?dǎo)致計(jì)算錯(cuò)誤。在以后的設(shè)計(jì)中，自己要加以注意，避免一些不必要的犯錯(cuò).參考文獻(xiàn)［1］JＢ/T4751—２００3，螺旋板式換熱器［S][2]蘭州石油機(jī)械研究所。換熱器（下）［M].北京:烴加工出版社,１990年［3］夏清，陳長(zhǎng)貴.化工原理［M］。天津:天津大學(xué)出版社，2005年［4］董大勤.化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)［M］．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，200２年［５］張受謙．化工手冊(cè)[M].山東:山東科學(xué)技術(shù)出版社,19８6年［６]錢(qián)頌文。換熱器設(shè)計(jì)手冊(cè)［M]。北京:化學(xué)工業(yè)出版社,20０2年[7]郭樹(shù)才.煤化工工藝學(xué)［M］．北京:化學(xué)工業(yè)出版社,１992年致謝非常感謝王閏老師、張海濤師哥在我大學(xué)的最后學(xué)習(xí)階段——畢業(yè)設(shè)計(jì)階段給自己的指導(dǎo)，從最初的定題，到資料收集、設(shè)計(jì)計(jì)算和論文修改，再到論文定稿，他們給了我耐心的指導(dǎo)和很多的幫助。為了讓我的設(shè)計(jì)盡可能的接近工程實(shí)踐，王閏老師多次帶我去參觀他的工廠，這讓我對(duì)自己設(shè)計(jì)的螺旋板換熱器有了更直觀和具體的印象。為了指導(dǎo)我的畢業(yè)論文，王閏老師放棄了自己的休息時(shí)間，在此我向王老師表示我誠(chéng)摯的謝意。同時(shí)，感謝所有老師們和同學(xué)們?cè)谶@四年來(lái)給我的指導(dǎo)和幫助，是他們教會(huì)了我專(zhuān)業(yè)知識(shí)，教會(huì)了我如何學(xué)習(xí)，教會(huì)了我如何做人.正是由于他們，我才能在各方面取得顯著的進(jìn)步，在此向他們表示我由衷的謝意,并祝所有的老師培養(yǎng)出越來(lái)越多的優(yōu)秀人才，桃李滿(mǎn)天下,祝同學(xué)們前程似錦！指導(dǎo)教師意見(jiàn)成績(jī):指導(dǎo)教師(簽名）:年月日注：成績(jī)按優(yōu)、良、中、合格、不合格五級(jí)分制計(jì)。評(píng)閱人意見(jiàn)成績(jī):評(píng)閱人（簽名)：年月日注：成績(jī)按優(yōu)、良、中、合格、不合格五級(jí)分制計(jì)。答辯委員會(huì)意見(jiàn)成績(jī):答辯委員會(huì)主任(簽名):年月日學(xué)院學(xué)位分委員會(huì)意見(jiàn)成績(jī)：學(xué)位分委員會(huì)主任（簽名）:(公章)年月日注:成績(jī)按優(yōu)、良、中、合格、不合格五級(jí)分制計(jì)。山東師范大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì))題目審批表學(xué)院：化學(xué)化工與材料科學(xué)學(xué)院_（章）系別/教研室:化工系時(shí)間:2013年12月23日課題情況題目名稱(chēng)螺旋板式換熱器的設(shè)計(jì)課題性質(zhì)應(yīng)用研究教師姓名王閏職稱(chēng)副教授學(xué)位課題來(lái)源B。生產(chǎn)成果類(lèi)別Ｂ．設(shè)計(jì)主要研究?jī)?nèi)容與研究目標(biāo)本設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是對(duì)螺旋板式換熱器的設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)過(guò)程包括:一、選題與任務(wù)書(shū)分析；二、收集資料；三、技術(shù)設(shè)計(jì)；四、工程圖紙繪制;五、編寫(xiě)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。其中技術(shù)設(shè)計(jì)最為重要，它內(nèi)容包括：第一部分是熱工計(jì)算；第二部分是換熱器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；第三部分是附件的計(jì)算和選擇；第四部分分別對(duì)螺旋通道和軸向通道做了阻力降計(jì)算。要求繪制該螺旋板換熱器的裝配圖。本設(shè)計(jì)的目標(biāo)是設(shè)計(jì)結(jié)果基本滿(mǎn)足生產(chǎn)中換熱的要求.指導(dǎo)教師簽字:１3年12月24日選題學(xué)生簽字：13年１2月２４日系所或教研室審題意見(jiàn)負(fù)責(zé)人簽字:13年1２月24日學(xué)院審批意見(jiàn)學(xué)院學(xué)位分委員會(huì)主任簽字：13年12月２5日山東師范大學(xué)本科畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))開(kāi)題報(bào)告論文題目：螺旋板式換熱器的設(shè)計(jì)學(xué)院名稱(chēng)：化學(xué)化工與材料科學(xué)學(xué)院專(zhuān)業(yè)：化學(xué)工程與工藝學(xué)生姓名:岳慶法學(xué)號(hào):2指導(dǎo)教師:王閏201４年１月5日

一、選題的性質(zhì)應(yīng)用研究二、選題的目的和意義題目是根據(jù)焦化廠化產(chǎn)車(chē)間實(shí)際生產(chǎn)中換熱需要進(jìn)行設(shè)計(jì)的,具有較強(qiáng)的實(shí)用性和專(zhuān)業(yè)性，符合專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)化工生產(chǎn)專(zhuān)門(mén)人才的需要，滿(mǎn)足綜合訓(xùn)練的基本要求。利于提高設(shè)計(jì)者運(yùn)用所學(xué)理論、專(zhuān)業(yè)知識(shí)和基本技能分析解決化工生產(chǎn)中實(shí)際問(wèn)題的能力。為今后從事化工方面的生產(chǎn)、設(shè)計(jì)及研究工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ).三、與本課題相關(guān)的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀，預(yù)計(jì)可能有所創(chuàng)新的方面螺旋板式換熱器1９3０年在瑞典首次推薦使用，很快成批生產(chǎn)并取得了專(zhuān)利權(quán).隨后很多國(guó)家根據(jù)這個(gè)公司的專(zhuān)利相繼仿造，現(xiàn)在各國(guó)都已有各自的系列標(biāo)準(zhǔn)。我們國(guó)家自1960年以來(lái),在螺旋板式換熱器的制造和使用方面積累了不少經(jīng)驗(yàn)。但是關(guān)于螺旋板式換熱器流體阻力方面的參考資料還比較缺乏,而且也不夠統(tǒng)一。本設(shè)計(jì)可能的創(chuàng)新點(diǎn)：考慮到循環(huán)氨水的流量比較大和現(xiàn)場(chǎng)安裝空間有限,無(wú)法采用多臺(tái)設(shè)備并聯(lián)安裝，所以要采用立式組合式結(jié)構(gòu)。將兩臺(tái)螺旋板換熱器上下疊加組合,讓采暖水并聯(lián)走螺旋通道，循環(huán)氨水沿軸向通道流動(dòng).這樣，介質(zhì)換熱為錯(cuò)流換熱。?四、課題研究的可行性分析通過(guò)在山東漢特工業(yè)設(shè)備制造有限公司進(jìn)行參觀和學(xué)習(xí)，再結(jié)合近四年所學(xué)的專(zhuān)業(yè)知識(shí)和技能，經(jīng)過(guò)指導(dǎo)教師的精心指導(dǎo)及自己的刻苦努力，應(yīng)該可以完成設(shè)計(jì)任務(wù),達(dá)到預(yù)期的目標(biāo)。五、課題研究的策略、方法和步驟完成該課題的策略是以科學(xué)的方法論為指導(dǎo)，遵循國(guó)家的有關(guān)法律、法規(guī),根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)定，借鑒相關(guān)的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn),密切聯(lián)系所學(xué)的知識(shí)、